礦用跑偏開關設計與分析

天地（常州）自動化股份有限公司　王　潔　婁建華

礦用跑偏開關設計與分析

天地（常州）自動化股份有限公司王潔婁建華

跑偏開關在帶式輸送中起到很重要的作用，廣泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采礦、電力等行業。本文主要研究礦用跑偏開關，綜合分析研究，最終設計出一款適用于煤礦的萬向觸發二級跑偏開關。

皮帶；跑偏開關；萬向觸發；兩級跑偏

1　引言

跑偏開關是用于檢測帶式輸送機輸送帶跑偏量的產品，對于輸送帶在出現跑偏的情況下起到自動報警和停機的一種安全保護裝置。跑偏開關有兩級角度，一般常用的是：一級角度為：10、12、20，二級角度為：30、35、45。當輸送帶運行中出現跑偏時，輸送帶觸碰開關立輥并使立輥偏轉，當立輥偏轉角度達到1級開關角度時，開關發出報警信號。當輸送帶跑偏嚴重，達到2級開關角度時，開關發出停機信號，實現輸送帶跑偏故障自動停機。當跑偏故障排除后，膠帶機正常運轉時，開關立輥可自動復位，回到初始狀態。

兩級跑偏開關用于常規皮帶輸送機：地下、索道支撐皮帶輸送機：輪船裝卸系統；堆垛/取料輸送機；傾斜和梭式輸送機；起重機、挖掘機，起重臂限位：裙邊給料機/輸送機：重型極限開關檢測膠帶的跑偏量，是實現膠帶機控制的自動報警和停機的保護裝置。廣泛用于冶金、煤炭、水泥建材、采礦、電力、港埠、冶金、化工等領域的各種帶式輸送設備。

2　跑偏開關現狀

跑偏開關有普通型的、接線腔型、地址編碼的。

1）普通型的就是以上所說兩級跑偏開關；

2）接線腔型跑偏開關是在普通型跑偏開關的基礎上自帶一個防水接線腔，現場控制電纜可直接接入接線腔，杜絕電纜接頭受潮、虛連造成的故障。

3）地址編碼型跑偏開關是在普通跑偏開關的基礎上融合了XLline現場總線技術，實現了地址編碼功能。適用于較長帶式輸送機作為遠程監測現場設備的運行情況，解決了工人尋找故障點所帶來的不便。

本文研究的礦用跑偏開關大致可分為兩大類，第一類實現單向觸發，萬向保護；第二類實現萬向觸發，萬向保護。

用于煤礦井下工作面皮帶系統的跑偏控制，根據現場實際應用情況，產品可以滿足兩級跑偏、實現萬向運動和觸發、防護等級：IP65。

3　方案設計

3.1擺桿

擺桿有兩種設計方法：

第一種：實心桿和彈簧鏈接實現萬向結構，不能轉動；

第二種：實心桿可以靈活的轉動，當皮帶摩擦到桿時起保護作用。

3.2動作設計原理

一共有以下幾種設計方案：

第一種：結構如圖1所示。

語文是一門人文性和工具性相結合的學科，其在生活中具有較大的應用價值。然而，受到應試教育的影響，很多教師在教學的過程中，僅僅注重對書本上的知識進行灌輸，而不注重將其與生活進行有效的聯系，這樣就會使得語文知識顯得非常枯燥，學生失去對其學習的興趣，也無法提升自身的語文素養。為此，相關人員必須要能夠以語文課為軸心，將語文教學內容進行更大范圍的聯系和拓展，從而將各個方面的生活與課本進行有效聯系，有效實現生活化教育。

圖1

工作原理：觸桿擺動的角位移轉換為主軸的直線位移，根據直線位移大小實現兩級觸發。

第二種：結構如圖2所示。

圖2

工作原理：根據干簧管工作原理設計，擺桿動作時，帶動圓盤轉動，強磁和干簧管存在相對位移，實現開關閉合，根據干簧管安裝位置，實現二級觸發。

第三種：結構如圖3所示。

圖3

工作原理：觸桿受皮帶的推力向左或右擺動， 使圓周齒輪旋轉運動轉化成齒條的直線運動， 齒條左右運動時上面的凸點觸發行程開關，跑偏開關的輸出狀態發生變化，系統可根據其變化情況判定皮帶跑偏的程度， 進而對皮帶運輸機進行預警或停止控制。

第四種：結構如圖4所示。

圖4

3.3開關觸發原理

采用常開觸點開關，動作原理采用圖5所示，利用臺階軸移動觸發開關，實現兩級動作。

圖5

3.4動作傳遞

達到萬向觸發，需要采用球副運動實現，具體如圖6所示結構，要達到萬向觸發，對球頭材質和加工質量有很高的要求，球面和套筒要有很高的配合度才能實現。

圖6

4　最終設計方案

根據觸發原理以及本文研究要達到的最終目標，觸桿采用實心桿和彈簧鏈接實現萬向結構；圖1所示的觸發結構，圖5所示的開關原理，圖6所示的球面副結構設計，設計結構圖如圖7所示。該結構實現了萬向觸發和動作，當皮帶在任何一個方向撞擊或者跑偏時，開關可以發出報警和急停兩種信號，從而達到對皮帶的保護。

圖7

5　結論

本文設計出的新款煤礦跑偏開關，可以實現皮帶兩級跑偏報警和急停，還可以解決皮帶在任何方向上對開關的撞擊，增加開關使用壽命。開關防護等級可以達到IP67級，有效保護皮帶跑偏。

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王潔（1987—），女，陜西韓城人，助理工程師，碩士研究生，主要研究防爆外殼設計工作。