一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法技术

本发明专利技术公开了一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法。包括电气测量系统、液压伺服系统、电气控制系统、移动张紧装置、可移动式机械底座和可拆式张紧油缸铰耳定位装置。本发明专利技术属于实时反馈输送带张紧力的一种技术检测手段，可准确检测输送带张紧力值，随时响应负载变化，及时对输送带张紧力做出响应，控制输送带张紧力保持恒定，防止皮带打滑，保证输送机正常运行；能在不同运行状态条件下，运用实时数据进行检测，直接测到带式输送机瞬时张紧力，避免间接测量系统压力带来的不准确，通过单片机实时运算、张紧力值对比，防止带式输送机故障。输送带完全适应复杂情况下的物料输送，提高带式输送机工作效率和寿命，减少事故发生率及维修时间。

A dynamic measurement and feedback method for hydraulic tension of belt conveyor

The invention discloses a dynamic measurement and feedback method for hydraulic tension of belt conveyors. It includes electrical measurement system, hydraulic servo system, electric control system, mobile tensioning device, movable mechanical base and detachable tensioner cylinder hinges positioning device. The invention is a technical detection method for real-time feedback conveyer belt tensioning force. It can accurately detect the tension of the conveyer belt, respond to the change of load at any time, respond to the tension force of the conveyer belt in time, control the tension of the conveyer belt constant, prevent the slipping of the belt and ensure the normal operation of the conveyor, and can be in different running state. Under the condition, real-time data is used to detect the instantaneous tension of the belt conveyor to avoid the inaccuracy caused by the pressure of the indirect measuring system, and the fault of the belt conveyor is prevented by the real-time operation of the single chip computer and the contrast of the tension value. The conveyer belt fully adapts to the complex material transportation, improves the work efficiency and life span of the belt conveyor, and reduces the accident rate and maintenance time.

【技术实现步骤摘要】
一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法
本专利技术涉及输送带张紧技术，具体为一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法。
技术介绍
带式输送机是散装物料运输的主要工具，其运行方式依靠输送带与滚筒之间的摩擦力。对于大输送量、长距离的大型带式输送机而言，液压张紧调节装置的作用是确保输送带与滚筒之间有足够的接触面积，保证输送带的运行摩擦力；因此，张紧力的稳定对于带式输送机的正常运行显得尤为重要。但带式输送机运行是一个动态过程，负载输送量不断变化；尤其是带式输送机启动时，为保证输送带不打滑，所需张紧力必须能快速跳跃响应；即张紧力不但能自动调节，而且张紧力大小控制必须克服压力传感器信号传递和机械系统惯性及响应滞后等因素带来的影响。目前，传统对张紧力的测量方法是检测液压张紧系统实时压力，对于静态状况下，这种方法可以简单有效地反映张紧力的大小；但带式输送机运行是一个动态过程，这时仅靠液压系统压力已经不足以反映带式输送机系统的动态张紧力，导致测量值与实际运行值误差较大，张紧力反馈不准确。因此，必须找到一种可以动态、实时、准确反映带式输送机张紧力的测量方法。实际生产中，带式输送机张紧工作方式有多种，其特点也不相同，尽管有使用成熟、结构简单等优点，但它们带来的张紧力不足、响应慢、张紧力不能随负载自动调节、隐性设备损害等不足，一直没有得到很好解决。常用带式输送机张紧装置主要有：1、绞车张紧装置，2、重锤张紧装置，3、液压张紧装置。绞车张紧装置有自动和固定张紧两种形式，自动由压力传感器控制张紧力大小，由于压力传感器信号传递和机械系统惯性及响应滞后等因素，存在误动作现象；固定张紧力不能自动调节，缺点是不能产生恒定张紧力，安全可靠性相对低。重锤张紧装置有重载车式和重锤两种形式，重载车式是将重物放在张紧车上，利用坡度产生下滑力进行张紧；重锤是通过钢丝绳悬挂起来重锤产生张紧力；它们的特点都是由重物始终产生一个恒定张紧力，缺点是张紧力是在启动时确定，此后始终不变，稳定运行所需张紧力比启动小，过张紧状态对寿命不利，启动时易跑偏，尤其是拉湿料时跑偏更加严重。液压张紧装置是通过张紧油缸对带式输送机施加张紧力，结构简单，张紧力由小到大，稳定运行后提供的张紧力比较适宜，蓄能器保压回路下张紧力恒定，安全可靠性高；不足之处是张紧力要靠经验预调节，运行过程中张紧力仅被调节在一个相对恒定范围，还是不能根据不同工况，主动调节张紧力大小。
技术实现思路
针对目前各种输送带张紧系统实际运行过程中的不足，本专利技术设计并应用了一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈技术。该测量反馈技术的目的是为了解决动态情况下张紧力测量不准确等问题；通过直接测量滚筒张紧力分布，从而准确、实时、动态地测量出张紧力值，数据分析过程精确、快速、科学、可靠。测量出的输送带所受张紧力，反馈给液压伺服系统快速控制张紧油缸或卷扬机钢丝绳动作，实现张紧力动态响应调节，保证带式输送机平稳安全运行。本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法，采用如下装置：包括电气测量系统、液压系统、电气控制系统、移动张紧装置、张紧油缸底座以及设在张紧油缸底座上的张紧油缸；所述移动张紧装置包括与输送带滚筒连接的张紧小车，张紧小车通过钢丝绳与张紧油缸的活塞杆连接；所述电气测量系统包括周圈贴附在输送带滚筒外侧壁上的多个电阻应变片以及固定在输送带滚筒内壁的集成单元；集成单元包括信号采集单元以及与信号采集单元连接的无线信号发射器；滚筒壁上开有孔，所述信号采集单元通过穿过该孔的传感器导线与电阻应变片相连接；所述电气控制系统包括无线信号接收装置、数模转换器以及内设单片机的电气控制柜；所述电气控制柜的信号输出端与液压系统的控制端相连接，液压系统控制张紧油缸动作；在输送带摩擦力作用下，滚筒外壁上的电阻应变片发生应力变化输出电压信号，利用无线信号发射器将采集到的电压信号经过无线信号接收装置传输到电气控制柜；由于在滚筒奔离点处的拉力值为所测有效值中的最小值，经过单片机信息处理后，计算出的最小有效值即为输送带（带式输送机张紧系统）的实时张紧力值；单片机对输送带张紧力值进行检测，与预设的张紧力阈值进行比较，进而计算出相应的反馈值，并通过电气控制柜以及液压系统控制张紧油缸动作，对输送带皮带张紧力进行自动调节控制。图1所示为带式输送机滚筒处所受张紧力分析图。在实际工况中，若直接检测钢丝绳的拉力，则可能会发生因拉力传感器损坏而导致张紧系统崩溃的情况。因此传统的测量方法是检测液压张紧系统的实时压力，但是由于液体的流动特性，压力检测不足以反映张紧力的动态特性。因此，本专利技术从另一方面出发，采用直接接触的方法测量带式输送机的动态张紧力。图中，滚筒沿顺时针方向转动，输送带张紧力沿滚筒从相遇点到奔离点依次减小，且满足关系，式中：F张紧力为输送机张紧力，F1为输送带与滚筒相遇点处所受拉力，F驱动力为滚筒驱动力。根据受力分析可知，输送带在滚筒奔离点处所受到的拉力即为带式输送机张紧系统所提供张紧力的一半。因此，测得滚筒外围输送带的张力分布，即可得知张紧系统提供的张紧力与驱动轴提供的驱动力。由图1可以看出，输送带沿滚筒处所受张力由相遇点到奔离点逐渐减小，且在奔离点处所受张力为张紧力的一半。因此准确测量输送带在奔离点处所受张力为张紧力检测的关键。检测方法如下：将电阻应变片沿滚筒布置一周，在摩擦力作用下，电阻应变片发生应力变化输出电压信号，利用无线收发装置将采集到的电压信号传输到数模转换器，转变后的数字信号被放置在单片机中进行处理。通过直接测量输送带滚筒周围张紧力的方法，对比测得最大、最小值，得出输送带瞬时所受张紧力，将测量值输入单片机进行反馈控制，从而保持对带式输送机运行状态的直接监控。该方法可准确检测带式输送机在启动、平稳运行、停机等各种状态下，输送带所受的瞬时张紧力。由于在奔离点处的拉力值为所测有效值中的最小值，经过信息处理后，计算出的最小有效值即为带式输送机张紧系统的实时张紧力值。在80C51单片机中将测得的动态张紧力与稳态预设张紧值进行比较，形成动态上下偏差，设定调节阈值，当上下偏差大于设定阈值时，输出端口发送4~20mA电流信号到伺服阀，控制伺服阀开口大小，从而动态调节张紧力，使奔离点输送带所受张力值维持在稳态区间，减小因负载突变而产生的张紧力波动现象。进一步的，还包括钢丝绳卷扬机以及用于驱动钢丝绳卷扬机的液压马达；液压系统控制液压马达动作；张紧油缸的活塞杆端部设有一个第一滑轮，张紧油缸底座旁设有位置固定的第二滑轮，张紧小车通过钢丝绳与张紧油缸以及钢丝绳卷扬机相连接，连接方式如下：钢丝绳一端与张紧小车相连接，另一端绕过第一、第二滑轮后与钢丝绳卷扬机相连接；液压系统根据单片机的反馈值，输出相应的反馈信号，驱动张紧油缸和/或钢丝绳卷扬机动作，对输送带皮带张紧力进行自动调节控制。进一步的，电气测量系统还包括构成惠斯通电桥回路的四个电阻应变片以及与惠斯通电桥回路相连接的信号采集装置以及无线发射装置；所述四个电阻应变片贴在滚筒的驱动轴对称上下表面；信号采集装置以及无线发射装置也安装在滚筒驱动轴上；无线发射装置与电气控制系统的无线信号接收装置通讯；电气控制柜内设的单片机通过滚筒外壁电阻应变片采集到的滚筒张紧力计算出动态的滚筒驱动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法，其特征在于：采用如下装置：包括电气测量系统、液压系统、电气控制系统、移动张紧装置、张紧油缸底座以及设在张紧油缸底座上的张紧油缸；所述移动张紧装置包括与输送带滚筒连接的张紧小车，张紧小车通过钢丝绳与张紧油缸的活塞杆连接；所述电气测量系统包括周圈贴附在输送带滚筒外侧壁上的多个电阻应变片以及固定在输送带滚筒内壁的集成单元；集成单元包括信号采集单元以及与信号采集单元连接的无线信号发射器；滚筒壁上开有孔，所述信号采集单元通过穿过该孔的传感器导线与电阻应变片相连接；所述电气控制系统包括无线信号接收装置、数模转换器以及内设单片机的电气控制柜；所述电气控制柜的信号输出端与液压系统的控制端相连接，液压系统控制张紧油缸动作；在输送带摩擦力作用下，滚筒外壁上的电阻应变片发生应力变化输出电压信号，利用无线信号发射器将采集到的电压信号经过无线信号接收装置传输到电气控制柜；由于在滚筒奔离点处的拉力值为所测有效值中的最小值，经过单片机信息处理后，计算出的最小有效值即为输送带的实时张紧力值；单片机对输送带张紧力值进行检测，与预设的张紧力阈值进行比较，进而计算出相应的反馈值，并通过电气控制柜以及液压系统控制张紧油缸动作，对输送带皮带张紧力进行自动调节控制。...

【技术特征摘要】
1.一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法，其特征在于：采用如下装置：包括电气测量系统、液压系统、电气控制系统、移动张紧装置、张紧油缸底座以及设在张紧油缸底座上的张紧油缸；所述移动张紧装置包括与输送带滚筒连接的张紧小车，张紧小车通过钢丝绳与张紧油缸的活塞杆连接；所述电气测量系统包括周圈贴附在输送带滚筒外侧壁上的多个电阻应变片以及固定在输送带滚筒内壁的集成单元；集成单元包括信号采集单元以及与信号采集单元连接的无线信号发射器；滚筒壁上开有孔，所述信号采集单元通过穿过该孔的传感器导线与电阻应变片相连接；所述电气控制系统包括无线信号接收装置、数模转换器以及内设单片机的电气控制柜；所述电气控制柜的信号输出端与液压系统的控制端相连接，液压系统控制张紧油缸动作；在输送带摩擦力作用下，滚筒外壁上的电阻应变片发生应力变化输出电压信号，利用无线信号发射器将采集到的电压信号经过无线信号接收装置传输到电气控制柜；由于在滚筒奔离点处的拉力值为所测有效值中的最小值，经过单片机信息处理后，计算出的最小有效值即为输送带的实时张紧力值；单片机对输送带张紧力值进行检测，与预设的张紧力阈值进行比较，进而计算出相应的反馈值，并通过电气控制柜以及液压系统控制张紧油缸动作，对输送带皮带张紧力进行自动调节控制。2.根据权利要求1所述的一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法，其特征在于：还包括钢丝绳卷扬机以及用于驱动钢丝绳卷扬机的液压马达；液压系统控制液压马达动作；张紧油缸的活塞杆端部设有一个第一滑轮，张紧油缸底座旁设有位置固定的第二滑轮，张紧小车通过钢丝绳与张紧油缸以及钢丝绳卷扬机相连接，连接方式如下：钢丝绳一端与张紧小车相连接，另一端绕过第一、第二滑轮后与钢丝绳卷扬机相连接；液压系统根据单片机的反馈值，输出相应的反馈信号，驱动张紧油缸和/或钢丝绳卷扬机动作，对输送带皮带张紧力进行自动调节控制。3.根据权利要求2所述的一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法，其特征在于：电气测量系统还包括构成惠斯通电桥回路的四个电阻应变片以及与惠斯通电桥回路相连接的信号采集装置以及无线发射装置；所述四个电阻应变片贴在滚筒的驱动轴对称上下表面；信号采集装置以及无线发射装置也安装在滚筒驱动轴上；无线发射装置与电气控制系统的无线信号接收装置通讯；电气控制柜内设的单片机通过滚筒外壁电阻应变片采集到的滚筒张紧力计算出动态的滚筒驱动力；驱动轴上的电阻应变片测出滚筒的测量驱动力；单片机将计算出的滚筒驱动力与测量驱动力进行对比，若测量驱动力与计算得到的驱动力的差值超过设定的阈值后，电气控制柜控制滚筒的变频器停机。4.根据权利要求3所述的一种带式输送机液压张紧力动态测量与反馈方法，其特征在于：所述电气控制系统还包括与电气控制柜相连接的报...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓刚，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14