带式输送机带速检测系统的设计应用

带式输送机带速检测系统的设计应用盛涛，于岩，于卉（山东科技大学，山东青岛，266510）摘要：本文在分析了带速检测对带式输送机稳定运行的重要性之基础上，介绍了目前常用的带速传感器及检测原理。针对带式输送机的工作要求和运行特点，本文设计了一种新型的带速检测装置，并介绍了此装置的工作原理。关键词：带式输送机；速度检测；带速传感器DesignandapplicationofbeltspeeddetectedsystemofbeltconveyorsShengTao,YuYan,YuHui（ShandongUniversityofScienceandTechnology,Qingdao266510)Abstract:Byanalyzingtheimportanceofspeeddetectedtothebeltconveyorsteadilycirculating,thistextintroducescommonbeltspeedsensorsanddetectprincipleanddesignsanewtypeofbeltspeeddetecteddeviceaccordingtobeltconveyors’workingrequestsandcirculatingcharacteristics,andpresentsitsworkingprinciple.Keywords:beltconveyors；speeddetect；beltspeedsensors0引言带式输送机在运行过程中，当传动滚筒的表面速度与输送带的速度不同步时便发生打滑现象。打滑会使滚筒表面温度急剧升高，引起输送带着火，严重时还会引起煤尘和瓦斯爆炸。对于下运带式输送机，当负载力矩超过电动机的最大发电制动力矩时，电动机的转速会迅速上升，制动力矩下降，从而导致“飞车”事故。因此，在带式输送机控制系统中必须设置打滑保护，对于下运带式输送机，还必须加设超速保护。带速和传动滚筒的表面速度是判断带式输送机是否打滑和超速的基本参量，因此带速检测系统是带式输送机速度监控系统的一个重要组成部分。1常用带速传感器及原理（1）磁阻式传感器磁阻式传感器的工作原理如图1所示，目前使用的SX-1（2）型速度传感器就属此类传感器。它主要由永久磁铁和缠绕其上的线圈组成。使用时，测速齿轮安装在检测轴上，当输送带运行时通过变换机构带动检测轴图1SX-1型传感器工作原理1－传感器；２－紧固螺母；３－固定支架；４－测速齿轮和齿轮一起转动。齿轮转动时，齿顶和齿隙交替地掠过传感器的端部，引起磁路的磁阻交化，使磁通量变化，在线圈中感应出近似正弦波的电动势，其频率为znf60（1）式中f－信号的频率，Hz；n－测速齿轮转速，r/min；z－齿轮齿数。为了保证检测精度，一般输送带移动1m齿轮至少需转过250个齿，齿数越多，其检测精度越高。但齿数过多将使齿轮外形尺寸增大（齿轮模数≥2）。（2）舌簧开关式传感器舌簧开关式传感器如图２所示。它由舌簧管１、永久磁铁２和简单回路组成。被测物体３旋转时，安装在该物体上的永久磁铁２也随着旋转。当其接近舌簧管１的两个簧片时，磁通穿过簧片的间隙，产生吸力，当此力大于簧片的弹性力时，簧片即吸合。永久磁铁离开后簧片又回复至原来位置，触点打开。利用舌簧管触点的通和断可以在图中ａ点获得脉冲信号输出。该信号的频率与被测物体的转速成正比，因而可以检测出旋转物体的转速值。图２舌簧开关式传感器安装示意及脉冲输出电路原理图１－舌簧管；２－永久磁铁；３－被测物体（3）光电式传感器图3为光敏管3和遮光盘2所组成的脉冲传感器示意图，与被测物体同轴旋转的遮光盘2置于光源1和光敏管3之间，该盘有孔，当其转至孔位时，光敏管上有信号输出，反之无信号输出。所获得的脉冲信号的频率与遮光盘上的孔数及盘的转速成正比。图３光电式传感器结构示意图１－光源；２－遮光盘；３－光敏管上述3种常用的带速传感器系统综合起来有两点共性：1）输出电信号的频率与被测旋转件的转速大小成正比，信号频率抗干扰能力强，便于数字处理和计算机接口。2）需通过一定方式或方法将带速转换成被测件的转速n，并建立带速dv与n之间的线性关系。2带速检测系统的设计（1）组成及原理本文所研究设计的带速检测系统主要由磁阻式传感器SX-1（2）与测速小车两部分组成。测速小车用来将输送带的速度转换成测速齿轮的转动，测速小车结构原理如图4所示；速度传感器用来将转速转换成输出频率与其成正比的交流电信号。图4测速小车结构原理1－摩擦轮；2－齿轮1；3－齿轮2；4－测速齿轮；5－传感器使用时，测速小车安放在承载分支或回程分支的输送带上，摩擦轮与输送带紧密接触，当输送带运行时便带动摩擦轮与其同步转动。同时传感器5便输出近似正弦波的信号，信号的频率f与带速dv的关系是：421zdvzzfd（2）式中d－摩擦轮直径，m；dv－输送带速度，m/s；1z－齿轮1齿数；2z－齿轮2齿数；4z－测速齿轮的齿数。考虑检测精度及结构因素，我们选取1z=60，2z=20，4z=50，d=0.159m。则123NSERac123f=300dv（3）（2）信号预处理为了提高信号的抗干扰能力和便于信号处理，对传感器输出的正弦波信号进行放大和整形。处理电路如图5所示。输出信号0V为同频率的方波电压信号。图5信号处理电路（3）信号处理经过信号预处理后，我们得到了频率与带速成正比的方波电压信号。为了便于PLC识别、计算处理，我们可采用下述两种信号处理方式：1）模拟法该法首先将方波信号通过f/V变换输出与其频率成正比的直流电压信号，该信号再经PLC的A/D接口转换成与带速成正比的数字量并存入PLC的某一寄存器中以待PLC做相关带速数字运算的需要。2）数字法本法将方波信号直接输入PLC的高速计数单元，按一定时基对它进行计数，即可得到相应速度的数字量。3实践应用上述带速检测系统已在带式输送机上得到了广泛应用，实践证明该系统工作稳定，可靠性高，安装、调试简单快捷，维护量小。参考文献[1]于岩.运输机械设计[M].北京：中国矿业大学出版社，1998.[2]周满山.液体粘性软起动装置的理论与应用研究[D].北京理工大学，2003.作者简介：盛涛（1981-），男，山东聊城人。2006年毕业于山东科技大学机械设计制造及其自动化专业，现为山东科技大学在读硕士研究生，主要从事机电控制及生产过程自动化方面的研究。联系地址：（266510）山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学机电学院硕研06-7班联系电话：[phone]Email：[e-mail]0~R1R2A1A2R3+-