用于胶带机的完全自动张紧控制系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及胶带机技术领域，具体涉及一种用于胶带机的完全自动张紧控制系统 和方法。
【背景技术】
[0002] 胶带机是矿井作业的主要运输设备，对胶带机进行张紧控制可防止胶带机皮带在 驱动滚筒上打滑，可减小皮带在托辊间的运行阻力。已有的张紧控制系统使用张力传感器 检测皮带张力，检测信号反馈给PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制 器），当皮带张力大于（或小于）系统中预先设定的标准张力值时，调节皮带张紧程度，使皮 带张力能够维持在预设的张力区间内。这种自动张紧装置能够实现皮带张力的自动调节， 但是，由于该系统中的标准张力值是预先设定、预先存储的，当需要改变系统的设定张力 值时（例如，可伸缩带式输送机的皮带长度随作业条件而变化，所需皮带张力值也随之变 化），需要操作人员人为进行修正，以适应胶带机长度或负载的变化。目前的自动张紧系统 大多依靠操作人员的经验，人为地修改系统张力值，没有经过理论验证，准确性难以保证， 并且实际中人们大多只在不得不修改时才会对系统张力值进行调整，因此经常发生胶带机 过张力或是打滑现象，对于自动化程度日益提高的现代矿井作业环境已不再适用。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提出一种用于胶带机的完全自动张紧控制系统和方法，建立了 张紧控制系统张力值计算模型，可在胶带机启停和运行过程中实时调节皮带张力。
[0004] 本发明提供一种用于胶带机的完全自动张紧控制方法，包括：在胶带机启动、停机 或运行过程中，基于下式计算胶带机所需的最小张力？_，并根据？_确定标准张力范围；
匕为主机驱动力，Μ为主驱变频器的转矩，I为减速器 的减速比，R为滚筒半径，μ为带面与滚筒之间的摩擦系数，Β为第i个滚筒的围包角；检 测胶带机的皮带张力F' ；将检测到的皮带张力F'与标准张力范围进行比较，如果F'落在 标准张力范围之外，将胶带机的皮带张紧或松弛，直至检测到的皮带张力F'落入标准张力 范围之内。
[0005] 优选地，在胶带机启动和运行过程中，所述标准张力范围为 [0· 95A · F_，1. 05A · F_]，A为启动系数，1. 2彡A彡1. 5 ;在胶带机停机过程中，所述标准 张力范围为[0· 95F_，1. 05F_]。
[0006] 优选地，在胶带机启动过程中，A = 1. 25 ;在胶带机运行过程中，A = 1. 2。
[0007] 本发明还提供一种用于胶带机的完全自动张紧控制系统，包括：计算模 块，用于基于下式计算胶带机所需的最小张力？_，并根据？_确定标准张力范围；
匕为主机驱动力，Μ为主驱变频器的转矩，I为减速 器的减速比，R为滚筒半径，μ为带面与滚筒之间的摩擦系数，終为第i个滚筒的围包角； 拉力传感器，用于检测胶带机的皮带张力F' ；比较模块，用于将拉力传感器检测到的皮带张 力F'与计算模块确定的标准张力范围进行比较，当F'落在标准张力范围之外时，通知皮带 调节模块；皮带调节模块，用于将胶带机的皮带张紧或松弛，直至拉力传感器检测到的皮带 张力F'落入计算模块确定的标准张力范围之内。
[0008] 本发明设计了一种全新的胶带机张紧控制系统，能够实时检测带面负载，建立了 张紧控制系统张力值计算模型，实时确定系统所需要的张力值，形成一种完全自动张紧控 制系统，该系统自动化程度提高，通过带传动理论计算的张力值更加准确，合理的张力控制 可避免打滑、过张力等故障。利用该系统可以随皮带长度变化自动调整张紧力，避免工人手 动调节张力值带来的较大误差，解决可伸缩带式输送机的张紧系统不能适应胶带机的长度 变化的问题，保证整机在各个阶段运行过程中张紧力严格控制在理论控制范围，不出现过 张紧力及打滑现象。
【附图说明】
[0009] 图1是本发明实施例的完全自动张紧控制方法的流程图。
[0010] 图2是本发明实施例的完全自动张紧控制装置的结构框图。
[0011] 图3是本发明实施例的示例性的应用状态图。
[0012] 图4是利用本发明实施例对胶带机进行张紧控制的过程图。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。
[0014] 图1示出了本发明实施例的完全自动张紧控制方法的流程图，图2为对应的完全 自动张紧控制装置的结构框图，工作时：
[0015] 在胶带机启动、停机或运行过程中，计算模块101基于下式计算胶带机所需的最 小张力F_，并根据F_确定标准张力范围；
[0017] 其中
，匕为主机驱动力，Μ为主驱变频器的转矩，I为减速器的减速比， R为滚筒半径，μ为带面与滚筒之间的摩擦系数，#为第i个滚筒的围包角；
[0018] 拉力传感器102检测胶带机的皮带张力F' ；
[0019] 比较模块103将检测到的皮带张力F'与标准张力范围进行比较，如果F'落在标 准张力范围之外，皮带调节模块104将胶带机的皮带张紧或松弛，直到拉力传感器102检测 的皮带张力F'落入标准张力范围之内。
[0020] 图3示例性地示出了一种胶带机应用场景，在机头部由电磁制动电机（未示出） 驱动胶带沿箭头方向运行，驱动力为Fu;胶带下游设置有两个驱动滚筒，控制驱动滚筒的旋 转可使连接的钢丝绳拉紧或放松胶带，改变胶带的张紧力。
[0021] 其中，为胶带机装配拉力传感器102可以实时检测胶带上的张紧力，即皮带张力 F'。为驱动滚筒装配皮带调节模块104,控制驱动滚筒的旋转方向，可以实现对皮带张力F' 的松紧调节。
[0022] 除此之外，计算模块101和比较模块103采用PLC实现，通过内部程序编辑执行相 关计算和逻辑，计算模块101接收主机驱动力F,参数，比较模块103接收计算模块101的 标准张力范围参数以及拉力传感器102的皮带张力F'的，皮带调节模块104接收比较模块 103的比较结果，对皮带进行松紧调节。
[0023] 利用上述实施例对胶带机进行张紧控制，张紧力可以随皮带的运行情况自动调 整，通过带传动理论计算的张力值更加准确，可避免工人手动调节张力值存在的较大误差。
[0024] 图3示出了利用本发明实施例对胶带机进行张紧控制的过程流程图，其中根据胶 带机运行工况，标准张力范围可以有以下几种选择：
[0025] ①在胶带机启动和运行过程中，标准张力范围选取[0· 95A斤_，1. 05A斤_]，A为 启动系数，1.2彡A彡1.5;
[0026] ②在胶带机停机过程中，标准张力范围选取[0· 95F_，1. 05F_];
[0027] ③在胶带机启动过程中，A = 1. 25 ;
[0028] ④在胶带机运行过程中，A = 1. 2。
[0029] 其中，张紧力F需要进行数值规整，胶带机在启动、运行、停止三个状态下，系统所 需最小张力F_不同，不同的张力控制更符合工况需求。并且，驱动转矩和Fu需要进行数值 规整，当转矩和在一定范围波动时可以取一个固定值，防止数值变化造成张紧系统频繁调 整。
[0030] 关于最小张力F_的计算过程，以下示例性地描述本发明某个实施例中最小张力 的计算过程：
[0031] 在本发明的某实施例中，电磁