掘进工作面胶带机机尾自动调偏装置设计分析

潘洪伟

（潞安集团漳村煤矿， 山西 长治 046000）

引言

掘进工作面推进过程中，胶带机随着巷道的不断延伸，胶带机机架容易出现胶带跑偏现象，导致撒煤甚至胶带停机，严重影响矿井安全高效生产[1]。机械化掘进过程，要求可伸缩钢架胶带机伸缩性良好，同时要求胶带机机架平正，使胶带机机架在一条线上前进，此时，机尾的胶带才不会跑偏；倘如机尾的胶带跑偏，就非常容易制约巷道的快速掘进。为了保证在使用过程中胶带能够自动快速纠偏，本文设计了一种胶带机尾自动调偏装置。

1 胶带跑偏原因及危害

煤矿井下掘进时，胶带机随着巷道的不断延伸，在生产过程中易在机尾处跑偏，这往往是由于遇到特殊地质构造的煤矿井，或者是胶带机的轴线与机架不在同一条直线上，或者存在胶带机机架两端高低不平，最终导致胶带机位出现跑偏的现象。与此同时，当延长胶带时由于胶带扣不平整或者胶带出现老化，从而导致胶带在机尾位置出现跑偏的现象[2]。胶带跑偏后，在运输过程中煤很容易洒落，洒落的煤很容易加剧胶带跑偏，进一步出现底胶带回煤，导致洒落的煤越积越多，严重时会导致冒烟等事故。当巷道中囤积了大量的煤时，将造成安全隐患。

2 胶带跑偏常规调偏方法

当出现胶带跑偏时，工人往往采用手动调偏方式。如图1 所示，通常胶带的运行方向由胶带撑杆1的平行方向表示，而胶带跑偏的方向是由胶带托辊2 平行表示。为此形成了两种调偏方式：第一种，可以调高胶带机架4 或者降低胶带机架5；第二种，托辊2 或3 在胶带撑杆6 上顺着胶带运行方向调偏。经过分析可以发现，此两种方式都是胶带发生跑偏之后才由工人实施纠偏，假如纠偏不及时，那么将引发材料的浪费[3]。

图1 手动调偏示意图

3 胶带自动调偏装置组成及调偏原理

基于胶带跑偏常规调偏方法不够完善，设计了一种胶带自动调偏装置，调偏部分、跑偏信号采集部分和自动电路部分等组成了胶带自动调偏装置，这样可以较好地解决胶带机跑偏问题，经过工程实际应用，发现防跑偏问题得了有效的控制[4]。

3.1 调偏部分

通常调偏单元包括两个单元：托辊调偏和机架调偏。通常胶带调偏可以采用两种方式：第一，通过调整胶带托辊实现调偏；第二，通过调整胶带机架的高低来实现调偏。胶带自动调偏过程如下所示：首先由胶带跑偏传感器收集跑偏信号，接着将数据传输给PLC 控制装置，由PLC 发出指令，进而达到自动纠偏的效果。通常胶带跑偏可以依据跑偏的程度进行调节，从而可以有效避免人工对胶带自动调整，这样不仅方便，而且可以提高纠偏的精确度。

3.1.1 托辊调偏方法

如下页图2 所示，可以发现电动伸缩杆7 发生动作时，可以推动连接销8 运动，同时在连接销8 的带动下推动托辊2 进行往复运动，从而可以有效调节胶带跑偏。

3.1.2 机架调偏方法

通过分析下页图3 可以发现，当胶带跑偏时，可以借助液压千斤顶10 促使胶带机架1 实现伸缩运动，以此能够达到纠偏的效果。

图2 托辊调偏示意图

图3 机架调偏示意图

3.2 胶带自动调偏信号采集装置

图4 为胶带自动调偏信号采集装置，纠偏过程如下：假设胶带朝着胶带机架1 位置跑偏，那么相应的胶带可以推动托辊17 发生运动，与此同时引起开关19 发生动作。分析胶带跑偏问题，可以设置三个纠偏点，因此可借助跑偏程度将参数传输给PLC 控制单元，从而可以推动纠偏装置发生合理动作，达到纠偏效果[5]。

3.3 跑偏装置动作电路

图5 表示相应的胶带调偏电路原理图。假如胶带出现跑偏时，那么相应的跑偏胶带托辊朝着前方运动，如果能够达到前方第一个采样点位置时，该位置的行程开关将会关闭，同时将信号传递给PLC 控制器，接着第一托辊开始动作，推动电动伸缩杆液压阀动作，这样可以对第一托辊起到纠偏的效果。通常第一采样点存在三种情况：第一，胶带处于正常的状态，可是跑偏托辊依旧处于工作状态；第二，胶带恢复正常，同时跑偏托辊复位，以及跑偏装置不再工作；第三，胶带持续处于跑偏状态，同时朝着第二个采样点运动[6]。当达到第二个采样点位置时，表明胶带出现较大跑偏现象，与此同时把数据传输给PLC控制单元。接着，第二托辊发生动作，其可以推动电动伸缩杆液压阀发生动作，从而可以对第二托辊组纠偏。假如胶带跑偏程度达到了第三采样点，表明其跑偏程度比较大，通过传感器将信号传递给PLC 控制器控制托辊开始动作，推动电动伸缩杆液压阀动作，调整倾斜角，一直持续到胶带达到最大值[7]。

图4 调偏信号采集装置示意图

图5 调偏电路原理示意图

此类型的胶带调偏特点为：能够及时捕捉到胶带跑偏信号，及时实现胶带调偏动作，胶带调偏不需辅助材料，通常可以借助液压千斤顶实现纠偏[8]。

4 结论

1）自动纠偏装置可以借助PLC 以及跑偏信号采集装置获得信号，同时将其传输给纠偏装置，发出纠偏动作。通常纠偏分为初步调偏、浅调偏、深度调偏三个步骤。该装置不仅反应灵敏，而且可快速调节。经过测试可以发现，动作时间仅仅为30 ms，基本在3 s 内可以实现胶带纠偏。

2）该装置设置有胶带跑偏采样装置，通常可以依据胶带的跑偏程度实现实时调节，不仅可以起到主动调偏的作用，而且可以实现及时纠偏的效果。当完成对胶带的纠偏之后，调偏装置可以自发完成复位，从而可以在下一次纠偏之后完成反复调节，以起到优化工作效率的作用。