带式输送机传动装置设计

  前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇带式输送机传动装置设计范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

  高架长距离的皮带输送机具有着可持续运输、长距离运输、维护方便以及大量运输的优点。我国的高架长距离皮带输送机随着科学技术的发展与创新，正逐步变得更便利高效化。但是，在生产中，高架长距离皮带输送机若发生故障，将极度影响整个生产的进度与质量。因此，事后修理不如早期预防，我们该从最初的设计上严格把控，防患于未然。

  高架长距离皮带输送机是指运用输送带的摩擦传动原理进行驱动，从而能够通过输送带持续运输物料的，且单机长度达到几百米到一千米以上输送装置。

  高架长距离皮带输送机基本是由位于两个端点的驱动滚筒和改向滚筒以及一个闭合的输送皮带组成的。驱动滚筒由电动机驱动，可以带动皮带转动，改向滚筒在另一端用来改变皮带的输送方向，闭合的输送皮带就紧套在两个滚筒上，通过与驱动滚筒直接的摩擦作用转动。

  驱动装置给予整个长距离皮带输送机以动力，因此它的设计至关重要。驱动装置主要包括电动机、联轴器、减速器、传动滚筒。这里主要介绍在设计中关于电动机的选用原则。

  根据高架长距离皮带输送机的运行情况我们可以做出分析，其负载是恒转矩的负载，这一类型的负载的特点就是要带负荷进行起动和制动。因此在选用电动机时，第一点要求电动机起动时的电流要比额定的电流大，一般可以达到6～7倍的电流。只有保证起动电流大了，才能较好地增大起动力矩，满足带负荷起动的前提。第二点，起动电流增大了，就给电动机被电流冲击造就了条件，要避免电动机被烧坏的可能出现，同时保证电网的电压不至于降低，需要电动机加快转子的加速度，在最短的时间内起动，一般要求保持在3～5 s之内。

  在长距离皮带输送机中，对于既要进行承载又要实现牵引功能的输送皮带来说，承载作用要求它要有足够的承载能力，牵引作用要求它应该有较大的抗拉强度。

  输送皮带包括覆盖层和带芯（骨架）。上覆盖胶、边条胶和下覆盖胶组成了整个的输送皮带覆盖层。各种混纺织物、棉织物、化纤织物或者钢丝绳等材料构成了输送皮带的带芯。

  在输送皮带进行输送工作时，绝大部分的负载将由带芯承载。所以，对于带芯材料的选择，应该按照尽量选择具有较高强度和刚度的材料。之前已经介绍，输送皮带的带芯材料包括织物层带芯和钢丝绳带芯。对于覆盖层而言，上覆盖胶层是直接与物料接触的，且会直接受到物料的各种摩擦力、冲击力。因此，为了尽量减小物料对于上覆盖胶层的磨损的速度，上覆盖胶层应该设计的更厚一些。下覆胶层与支撑托辊接触，为尽量降低输送带的压陷阻力，下覆盖胶应该设计的较薄一些。

  以单点驱动方式为例，传动滚筒的传动方式分为两种：单滚筒传动和双滚筒传动。在输送机的功率较小时，多选用单滚筒传动，而当输送机的功率比较大时，就应该选择双滚筒传动。这是由于双滚筒传动的结构较为紧凑，通过添加围包角额定方式，便于将所传递的牵引力加大，增强牵引效果。

  从表面形式上区分，传动滚筒的表面包括：铸（包）胶滚筒、钢制光面滚筒等形式。其中，铸（包）胶传动滚筒的表面摩擦系数较大，比较适合更长距离的输送，以及在湿度较大的环境中进行输送。而钢制光面的传动滚筒因为其是光面，所以摩擦系数较低，用在与铸（包）胶传动滚筒相反的情况下。

  一般制动装置的存在是防止在平均倾角超过4 °且满载停车的情况下，进而造成物料的散落及运输车滑落的事故。在没有倾角的水平输送机上也要安装紧急制动装置，以防止意外情况的发生。所以在水平或者非水平输送时都必须要合理设计制动装置。

  在设计制动装置时要综合考虑，一般考虑点包括：首先，通过计算负载转矩，根据计算结果采取一定的安全准备措施，避免事故的突然发生。其次，制动器便是进行控制速度乃至停止机器运行的重要构件。在选择制动器时，要在保证选择的制动器能充分满足安全要求的前提下选择并使用。如果需要有更高的安全要求，应该采取进行双重的制动器制动。第三，紧急制动装置要根据输送带的整体长度进行均匀分布，达到对就近段皮带实现有效制动的效果。保证当出现紧急情况时，能够及时启动紧急制动装置。第四，凡是制动的装置，必然会出现摩擦，所以，要保证制动器的散热情况顺畅，减少因制动产生的热量而对机器和人造成的伤害。

  对于拉紧装置在运行时一般要达到的要求有：第一点，拉紧装置要保证输送带经过驱动滚筒的分离点时不发生打滑现象，使输送带存在一定的恒张力。第二点，输送带在输送过程中会出现一定的伸缩变化，所以，拉紧装置要及时补偿输送带的弹性伸缩和塑性的伸长变化现象。第三点，当输送带需要进行接头时，一定张紧行程就需要拉紧装置来提供。第四点，为防止输送带的动力效应在工况过渡时给输送机带来较大损伤，这就需要拉紧装置将这一动力效应尽量减小。

  在设计时应该注意以下几点：首先，拉紧装置应该尽量处于输送带张力最小的地方，这样可以减少设置拉紧装置的成本。其次，拉紧装置在安装时，要综合考虑输送机的总体布置，由于在输送机使用过程中，拉紧装置需要根据输送带的松紧情况进行适当的调整，所以，拉紧装置要利于后期的维护和调动。

  高架长距离皮带输送机的功用包括了输送零散物料，输送成件包装好的物品，除此之外，还可以参与到其他工业生产流程中，与其共同组成流水作业运输线，满足生产工艺的要求。因此，高架长距离皮带输送机具有其重要的生产应用价值。因此，对于高架长距离皮带输送机的设计还需要更加深入的研究。该文关于皮带输送机的设计代表着一般的设计过程，希望为一般的设计选型提供一定的参考价值。

  为了适应高产高效集约化生产的需要,带式输送机的运输能力要加大,控制自动化水平要提高,长运距、高带速、大运量、大功率是带式输送机今后发展的必然趋势。

  带式输送机是一种理想的连续运输设备,但目前其效能还没有充分发挥。如将带式输送机结构做适当修改,并采取一定的安全措施,就可拓展功能,做到一机多用,使其发挥最大的经济效益。

  中国煤矿的地质条件差异较大,在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求,如弯曲、大倾角(>

  25°)直至垂直提升、长运距下运带式输送机等,而有些场合常规的带式输送机是无法满足要求的。

  带式输送机主要由输送带、驱动装置(电动机、减速机、软启动装置、制动器、联轴器、逆止器)、传动滚筒、改向滚筒、托辊组、拉紧装置、卸料器、机架、漏斗、导料槽、安全保护装置以及电气控制系统等组成。

  带式输送机的驱动部是整机组成的关键部件。长距离、大运量下运带式输送机对驱动部的要求比通用带式输送机的要求更高,它要求驱动装置能提供平稳、平滑的启动和停车制动力矩,以保证输送带不出现超速、打滑及输送带上的物料不出现滚料和滑料现象。

  下运带式输送机受地形条件和装载量的影响,其启动工况比较复杂,应考虑如下几种：①负载量小或空载,松闸后带式输送机不能自启动；②负载量较大,松闸后带式输送机能自启动,但自然加速度较小；③负载量大,松闸后带式输送机能自启动,且自然加速度较大。

  多数下运带式输送机采用以下几种驱动部组合方式：①电动机―制动装置―减速器―滚筒；②电动机―限矩型液力耦合器―制动装置―减速器―滚筒；③电动机―限矩型液力耦合器―减速器―可控制动装置―滚筒；④电动机―软启动―减速器―液压软制动―盘式制动装置―滚筒；⑤电动机―软启动―减速器―液力软制动―盘式制动装置―滚筒；⑥电动机―软启动―减速器―可控盘式制动装置―滚筒；⑦电动机―软启动―减速器―液黏软制动―滚筒。

  其中方式①～③多用于小型(短距离、小倾角、小运量、低带速)下运机上；方式④～⑦较适于大倾角下运输送机上。由上述方案可见,对于长距离、大运量下运带式输送机,可控制动装置必不可少,同时可控启动装置也成为必需。

  为此我们提出一种经济实用的长距离、大运量、大功率下运带式输送机的驱动部组合方案。该方案驱动部主要由以下设备组成:电动机、联轴器、调速型液力耦合器、减速机、可控制动装置、驱动滚筒等。

  输送带运行速度是输送机设计计算的重要参数。目前DTII系列带式输送机推荐的带速为1.25～4m/s。对于下运带式输送机,考虑管理难度大,一般确定带速为2～3.5m/s。根据工作面顺槽胶带机的规格(带宽1.2m、带速3.15m/s),工作面的实际生产能力,煤流的不均匀性等因素,同时考虑工作面煤仓无缓冲作用的状况(约3米深),确定固定下运带式输送机带速3.15m/s。

  线路阻力(输送带运行阻力)包括直线阻力和弯曲段阻力。除了上述基本阻力外,还受附加阻力,由于附加阻力较小,在整机运行过程中相对基本阻力的比例很小,在计算分析过程中可以忽略不计,不会影响分析结果,计算整机功率时,考虑电机加权系数。

  (1)摩擦传动条件:即输送带的张力必须保证输送机在任何正常工况下都无输送带打滑现象发生。

  (2)垂度条件:即输送带的张力必须保证输送带在两托辊间的垂度不超过规定值,或满足最小张力条件。

  滚筒是带式输送机的又一重要部件,按其结构与作用的不同分为传动(驱动)滚筒、改向滚筒等。其直径应根据输送带的带芯层数来决定。

  尾部改向滚筒的直径一般比传动滚筒直径小一级,但是本输送机由于靠近驱动部滚筒合力较大,所以取：D2=600mm。

  根据以上各种软启动装置的原理及性能,依据我国煤矿井下长运距、大运量下运带式输送机的工作特点,软启动装置的选型应考虑以下几个原则:

  ①输送机的工作重要性;②输送机长度及运量大小；③输送机带速；④输送机经济性,性能要求越好,投资价格越高。

  综合考虑以上分析,结合本台带式输送机的自身特性,我们决定采用YOTCK560型调速型液力耦合器,YOTCK560型调速型液力耦合器传递功率155~360 kW。

  带式输送机上采用的拉紧装置有固定绞车式拉紧、重锤拉紧和自动拉紧三种形式。比较三种方式可知：

  ①固定绞车式拉紧装置的拉紧滚筒在带式输送机运转过程中位置是固定的,这种拉紧方式结构简单、紧凑、对污染不敏感,工作可靠,拉紧行程长,调整方便;缺点是输送机运转过程中由于输送带的弹性变形和塑性伸长引起的张力降低,可能导致输送带在滚筒上打滑。

  ②重锤拉紧装置是利用重锤的重量产生拉紧力,并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力,可以自动补偿由于温度改变和磨损而引起输送带的伸长变化。该种装置结构简单、工作可靠、维护量小,是一种经济较理想的拉紧装置,特别适用于固定带式输送机,但该装置占用空间较大,工作拉紧力不能自动调整且拉紧行程有限。根据使用场合的不同,可分为重锤垂直拉紧装置和重锤车式拉紧装置等。

  引言：随着社会经济的发展，皮带机的应用越来越广，而拉紧装置是皮带机重要的组成部分，它的性能好坏直接影响皮带机整机的工作能力。如果拉紧装置不可靠，就会导致皮带出现打滑现象，进而出现压停，阻碍生产的正常进行。所以我们一定要加强皮带机自动张紧装置的优化设计，从而保证皮带机的良好运行以及高效率。

  皮带机在悬臂式堆取料机的输送中起到重要的作用，其具备输送物料种类广泛、适应性强、可靠性强、费用低等优点而被广泛使用。张紧装置则在皮带机中起到保证输送带具有足够的张力，以使输送带与驱动滚筒之间产生必需的摩擦力，并限制输送带在各支承间的垂度，使输送机正常运转。

  主要作用包括，保证带式输送机驱动滚筒分离点的足够张力，从而保证驱动装置依靠摩擦传动所必须传递的摩擦牵引力，以带动输送机正常运转。保证承载分支最小张力点的必须张力，限制输送带在托辊之间垂度，保证带式输送机的正常运行，不致因输送带松弛而导致打滑、跑偏等现象。补偿塑性变形与过渡工况时输送带伸长量的变化。由于负载变化会引起输送带发生长度变化，蠕变现象也会造成输送带伸长，张紧力是变化的，必须经常调节拉紧滚筒的位置，才能保证带式输送机的正常运行。为输送带重新接头做必要的行程准备，每部带式输送机都有若干个接头，可能在某一时间接头会出现问题，必须截头重做，拉紧装置为带式输送机已准备了负荷以外的输送带，这样接头故障就能够最终靠放松拉紧装置重新接头来解决。

  现有张紧装置大致有六种，分别是：重锤车式张紧装置、螺旋式张紧装置、垂直式张紧装置、钢绳绞车式张紧装置、电控式自动张紧装置和液压式自动张紧装置。

  中间驱动装置是自动张紧装置的主要部分，有滚筒卸载式和直线摩擦式两种类型之分，因连续皮带机的工作方式和工作环境的特殊性，宜采用滚筒卸载式中间驱动装置。而对该中间驱动装置进行设计时，主要存在如何确定中间驱动装置的数量和安装位置等问题。本文从带式输送机元部件的小型化、通用化角度考虑，取各中间驱动装置的功率相同且主驱动的功率为单个中间驱动功率的整倍数，以及在预先选定输送带的型号的条件下，提出了如下的滚筒卸载式中间驱动装置设计步骤：

  按常规设计方法计算出总圆周力Fu和总功率Pa，根据电动机功率系列，确定驱动单元的功率Pd，可得驱动单元的总个数为n=Pa/Pd，设中间驱动单元的个数为nj，则主驱动的驱动单元个数为nz=n-nj。

  本文仅讨论以上述的U道工程为对象而设计的头部双滚筒驱动、中间带1个驱动单元的连续皮带机即nj=1的情况下的设计计算，

  设头部主驱动的分离点处输送带最小张力为Smin，中间驱动单元的分离点处输送带最小张力为Sumin，则按输送带工作时不打滑条件得

  P1、P2、P3分别为驱动单元Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的功率，且P1=P2=P3=P4

  根据限制输送带在两组承载托辑间下垂度的条件，承载分支输送带的最小张力Szmin，可依下式计算，即：

  中间驱动单元分离点处的最小张力必须同时满足输送带工作时不打滑条件和限制输送带下垂度的条件，由此可得：

  根据各个驱动单元负载均衡的原则，头部主驱动装置的驱动滚筒相遇点处输送带的张力为：

  而输送带的最大张力知S9不得大于输送带的许用静张力Se，即S9小于或者等于Se。若不满足，该条件，则必须重新调整各驱动装置间的功率配比，以S9略小于Se为宜。

  忽略输送带绕过改向滚筒时的弯曲阻力和改向滚筒轴承阻力，取S8=S9，S5=S4=S1+W1-4.

  所以，中间驱动装置的位置可在上式所计算的范围内选择。在实际工程中，中间驱动装置的具置还需要从线路、安装维修、供电等方面考虑。在确定中间驱动的位置后，就可以通过逐点张力计算法求出各点的张力。其中，承载分支的张力沿机尾到机头的方向线性增大分布，张力从机尾线性增大到中间驱动装置处，由于中间驱动装置的作用使得张力下降，接着张力又线性增大到机头处，此处张力达到最大值，由此可知，中间驱动装置能够降低输送带的张力从而降低输送带的带强等级。

  在启动、稳定运行等不同工况下输送带的张力会发生变化，为避免输送带的打滑和保持输送带所规定的烧度，要求自动张紧装置能自动调节张紧力的大小。因此，必须对不同工况下的张紧力进行分析计算。

  忽略头部驱动单元Ⅱ到张紧滚筒处的阻力以及输送带绕过张紧滚筒时的弯曲阻力和张紧滚筒轴承阻力，可得S2=S2’=S1，有

  式中α头部双滚筒驱动的围包角，其中α=α1+α2。设头部双滚筒传递的牵引力为Fq，则有：

  当连续皮带机在启动非稳定工况下工作时，由于启动加速度而产生动张力。此时，需要通过增大摩擦牵引力来平衡动张力。启动时，力的平衡方程如下：

  由此可知，启动工况时的张紧力与正常运行时不同，并且与启动加速度有关。连续皮带机用按可控速度曲线启动，当确定了启动速度曲线后，其启动加速度也将确定，这时也就能确定启动工况时张紧力的变化规律，根据该变化规律可对自动张紧装置进行设计。

  绞车张紧装置有自动式和固定式两种。自动式是由压力传感器皮带机工况自行控制张紧力， 但压力传感器需要与缓冲托辊配合，由于物料每次冲击力度不一，自动绞车张紧装置在判断时，会对单一物料、单一批次进行多工况的误动作现象， 频繁拉紧、松弛皮带， 直接影响皮带机的寿命。固定式缺点不言而喻就是不能调节张紧力， 致使皮带会出现打滑， 跑偏等严重后果。但绞车张紧装置有着造价低， 易制造、易维修等优点。

  重力拉紧装置是结构最简单，应用最广泛的一种拉紧装置。它是利用重锤来自动拉紧，由于重锤靠自重拉紧，所以它能保证拉紧力在各种工况下保持恒定不变，能自动补偿胶带的伸长。重力拉紧装置的特点是拉紧力不变，拉紧位移可变，它适用于固定式长距离运输机，优点是安全可靠性高，缺点是拉紧力不能调节，空间要求大，在空间受限制的地方，无法使用。

  螺旋张紧装置是通过旋转改向滚筒支座下螺杆， 使得其与固定在地面的支板螺母上紧或放松，从而达到张紧目的。其适用于造价低且短距离输送机上。

  液压张紧装置是通过电液转换系统，由液压缸为带式输送机提供张紧力，其需要电控及液压两方面， 对已知工况进行明确的调节，可以说是十分安全可靠。但其主要应用于矿山机械运输方面， 在港口运输中由于每次抓斗的抓取量不恒定， 对于物料的冲击力无法给予一个明确的值，工况复杂，所以并不适用。

  皮带机由于结构简单，运输能力大，适用性强，在建材生产中广泛应用。经过长期的发展，现在皮运机已经在技术上具备了高强力、大运量、大功率的现代化散装物料输送设备的特性。拉紧装置是皮带机重要的组成部分，它的性能好坏直接影响皮带机整机的工作能力。如果拉紧装置不可靠，就会导致皮带出现打滑现象，进而出现压停，阻碍生产的正常进行。

  [1] 孙红海，孙秀英，王长智带式输送机的动态分析设计方法[J]煤矿现代化2002，06期：35-36.

  [2] 陈珏，戴建立长距离带式输送机动态分析的发展现状[J].煤矿机电2003，01期：34-36.

  火铺矿井+900m水平延深是2004我集团公司的重大工程项目。主提升设备的能力按能满足+700水平生产1200kt/a的需要考虑。主提升设备是选用25°大倾角光面胶带运输机。

  大倾角光面胶带运输机结构简单,技术先进、安全可靠、操作方便,它的成功运用,将使大倾角光面胶带运输机取代17°普通胶带运输机成为集团公司各矿主井提升的理想首选设备。

  2.1、大倾角光面胶带输送机是一项新技术。普通上运带式输送机只能适用于18?以下的场合,目前国内外实现大倾角带式输送机主要有压带式输送机、管状输送机、波纹挡边隔板式输送机和花纹胶带输送机四种机型,其中压带式输送机和管状输送机在输送量、输送距离能达到大运量、长距离的要求,但前者结构复杂,后者需要较大带宽及特殊的托辊,两者的造价均较高,而且不能满足多点装载的要求。波纹挡边隔板式输送机采用特殊的输送带,且受传动条件限制,只能用于短距离输送。以上三种机型都不适合煤矿井下输送原煤。花纹胶带输送机能满足要求,但清扫困难,而且传动功率受花纹与改向滚筒之间的比压等许多条件的限制,价格也昂贵。

  大倾角光面胶带输送机克服了上述机型的缺点,采用“双排v型深槽托辊组”新技术提高导来摩擦系数,提高胶带输送倾角 。其结构有以下优点;⑴用4个标准托辊取代5个特殊托辊,不但省工省料,而且便于制造和维修;⑵取消了中间的水平托辊,当中两托辊呈v型布置,增加了侧压力,在装载量少时导来摩擦系数仍然较大,不易下滑;⑶4个托辊按双排交错布置,托辊两端尖角不与胶带接触,对胶带寿命有利;⑷通过爬坡试验,确定槽角,可选定原煤输送的最大许用倾角。

  大倾角光面胶带输送机最大输送倾角为上运28?、下运25?,最大运距1500m,最大运行速度为3.15m/s,带宽有800mm、1000mm、1200mm,最大运行功率为1500kw,可以多点驱动,多点装载,最大运量为630t/h。

  皮带运输机上运倾角越大,起动时加速度对物料的稳定性影响也就越大,为了防止起动加速度过大,对电网冲击及引起物料下滑或滚动,需要慢速起动,同时由于井下条件限制,不宜采用体积重量过大的传动装置,因此必须采用多机驱动,各电机负荷均衡也是要解决的技术关键之一。液力调速装置与电气调节配合,很好地解决了输送机慢速起动和功率平衡这一难题。液力调速装置承载能力比yl型偶合器大40%,起动加速度可在0.1m/s2～0.3m/s2范围内无极调速,多台液力调速装置可同时使用,满足煤矿生产需要。

  大倾角皮带运输机配制了先进的微机化可编程控制器pc。控制、保护功能齐全,具有慢速起动及多机驱动功率平衡自动调节功能,易于扩充,电路结构简单,维修方便,可靠性高,并具有以下功能:

  2.3.1、连续检测电机转速或胶带线速度,各电机顺序分别空载起动。对电网冲击小;

  2.3.2、具有超速及打滑保护功能;利用pc的高速计数器模块,预置超速上限值及打滑的下限值,当高速计数器的计数值超过或低于预置时,pc内部继电器动作,实现超速或打滑保护。pc─.4、元部件更加优化

  2.4.2、采用行星齿轮减速器,体积小,承载能力大,传动效率高,噪音低。

  2.4.4、安装了逆止器液压均载装置,双电机驱动时,可改善停机时的逆止 性能。

  采用单机驱动,驱动系统由电动机、调速型液力偶合器、减速器、逆止器等组成,根据驱动系统特性,电机功率pd为:

  采用两套驱动装置,每套驱动装置由电动机、调速型液力偶合器、减速器、逆止器等组成,根据驱动系统特性,电动机功率:

  由于25°大倾角皮带运输机采用了新型深槽托辊装置、液力调速、慢速起动及功率平衡装置和可编程控制器控制系统,技术先进,结构简单,操作维修方便,自2004年8月投入运行以来,工作正常,没有发生过设备事故。维修费用和运行费用比普通胶带运输机降低了50%。完全满足+900水平生产需要,达到了设计目的。

  火铺矿井+900m水平主提升选用上运25°大倾角光面胶带运输机,设备总购置费用为162万元,若采用17°普通皮带运输机, 设备总购置费用约为201万元, 设备投资可节省资39万元。

  经一年多的实际效果证明,大倾角胶带运输机比同等条件的普通胶带运输机,一年可节省维修及运行成本约20万元。25°大倾角光面胶带运输机在火铺矿井+900m水平延深中的成功运用,改善了矿井技术面貌,节省了大量投资,缩短了建设工期,保证了矿井生产接替工作的顺利进行,稳定了矿井产量,为火铺矿及集团公司的稳定和可持续 发展 作出了巨大贡献,为其它矿井斜井主提升设计提供了宝贵经验,社会效益显著。

  大型带式输送机广泛地应用在冶金、煤炭、交通、水电、化工等部门，具有输送量大、结构简单、维修方便、通用性强等优点，但在运行过程中可能出现跑偏、打滑、撕裂、断带、堆料等故障，一旦这些故障没有及时检测出来，将会造成经济损失，甚至导致人员伤亡或设备损坏。因此提高大型带式输送机的安全性与可靠性极为重要，运用故障预测技术预先诊断关键部件或子系统的功能状态，并预测其正常工作的时间长度；并根据诊断和预测信息等对输送机维修活动做出决策。

  作为典型的大型机电系统，带式输送机包括驱动装置、拉紧装置、装载装置、机架、托辊、滚筒等部分，其输送距离可达数千米。因此，通过单一传感信号无法实现对带式输送机运行状态的采集。为实现对其有效的状态监测，传感器需分散布置在各测点采集不同信号（加速度、压力、温度等），考虑到输送机传输距离较长，设计使用自动巡检设备，并通过网络进行多路传感信号的远程传输，实现故障诊、状态评估等目的。

  现阶段国内带式输送机主要通过人工定期巡检的办法来进行故障的排查。采用人工巡检时效率低，错误率高，一旦出现故障出现而未能监测出将会造成重大事故。因此考虑采用自动巡检系统来进行多传感器的信息采集，实现状态监测与故障诊断工作。

  巡检装置需要沿输送机进行往返运动以进行数据采集工作，在故障点须能进行定位，并反馈位置信息。考虑到大型带输送机输送距离远的特点，应对巡检装置进行远距离传动，而巡检装置本身的供电状况比较差并要求其质量应尽可能的小，所以动力源应置于装置外部。整个传动部分要求简单高效，故采用了钢丝绳牵引的方式进行传动。

  工作原理如下：驱动电机1的摩擦轮通过钢丝绳5与巡检装置4连接，巡检装置吊在轨道2上，轨道固定在带式输送机的一旁，另外应安装张紧装置对钢丝绳进行张紧。

  对动力源电动机的要求是运行稳定、易于控制、转速较低即可，因此选用步进电机作为驱动电机。步进电机带动摩擦轮上的钢丝绳，之后通过与巡检舱的连接，驱动巡检舱，最后通过一个导向轮实现一个闭环。

  巡检舱在监测过程中由上位机的信号控制，并需要实现较为精确的位置控制。具体为通过往复的运动对带式输送机的每个托辊进行运行状态的采集，在每个托辊位置停止运动并能反馈位置信号。

  用过光电编码器即可测得巡检舱的位置信息，考虑钢丝绳可能导致的打滑等问题，应设置接近开关在每次往返后进行误差消除。

  选用了步进电机细分驱动器并使用单片机对其进行控制。单片机选用了AVR公司的ATmega16L单片机，使用其输出脉冲对步进电机进行控制，ATmega16L的快速PWN模式可用来产生高频的PWM波形。由于步进电机细分驱动器对脉冲宽度没有要求，因此将快速PWM模式设定为方波输出，在中断程序中修改计数器的计数周期就可以实时改变方波输出频率。

  巡检装置需要对带式输送机可能存在的跑偏、打滑、撕裂、断带、火灾等故障进行监测并判断，其内部应装有振动、温度、噪声、烟雾等传感器。考虑到运行时间长，重复监测检测次数多等特点，应避免故障诊断及报警过程的过于复杂，故将数据处理过程以及报警过程安排在巡检装置内部进行。

  为方便数据采集，以及开发的方便，采用成熟的PC/104工控主板。EPC-8900是广州致远电子公司开发的基于PXA270处理器的PC/104控制主板，板载两路隔离CAN总线接口，适用于工业控制现场通讯和控制。该主板具有资源丰富、接口齐全、低功耗、可靠性高等特点。

  系统采用PC104数据采集卡，通过PC/104数据/地址线、读写控制I/O口已经状态信号，通过A/D转换实现数据动态采集、数据缓存及基于PC104接口的数据传输功能。

  PC104总线是系统主控卡与数据采集卡的连接通道，也是整个系统的结构支撑，在系统中起着重要的作用。多个传感器通过采集卡将信息采集至工控机，由工控机数据处理系统融合并进行相应特征参数的诊断.同时嵌入式的设计电路还应具备以下功能。

  （1） 对数据采集子板及PC104主板供电。一节锂电池的电压大约是3.7伏，镍镉电池的标称电压约为1.3伏，需要将电池串联构成电源设备，达到5伏、12伏两组锂电池独立供电。也可采用自发电系统系统，可将巡检舱运行时的机械能转化为电能并加以利用。通过摩擦轮带动发电机，通过整流滤波即可向系统供电。

  矿井下工况恶劣，巡检舱运动仅靠钢丝绳牵引，且其运行距离远，用电缆传输数据结构复杂且不可靠。采用无线方式传输能克服以上缺点，设备简单且可靠性高。

  此次设计的分布式监测系统包括了巡检检测系统、上位计算机、巡检舱自动控制系统，包括带式输送机后其整体是一个典型的机电一体化系统。

  巡检舱可实现对托辊进行声音监测，利用声波包络技术，判别故障。利用红外测温技术可监测托辊的温升，防止托辊卡死、打滑等故障进而导致的火灾。

  巡检舱内的工控机对信息进行初步处理，发现有超过阀值应报警并进行进一步分析处理。采用基于信号处理的旋转部件故障诊断和状态监测方法，使用多路传感器信号的融合方法，用于输送机的故障预测。

  基于多传感器信息融合的故障诊断方法最重要的包含以下四个方面：1）基于模型的故障诊断技术；2） 基于多变量统计方法；3）基于子空间辨识的故障诊断技术；4）基于人工智能的方法，包括基于专家系统的方法、基于神经网络的方法、基于模糊推理方法等。在大型机电装备中，基于单一信号源提取的时、频特征信息常呈现出较强的模糊性，采用常规信号处理方法难以有效提取故障特征，必须综合利用多源信息才能得到可靠的检测结果。因此，从系统的角度运用多传感器信息综合处理的信息融合技术逐渐成为大型机电装备故障诊断研究的发展趋势。

  在计算机上编写可视化的监测软件，实时显示巡检舱的位置，在故障时报警，并指出相关参数，方便技术人员去现场处理或是进行进一步的故障判断。

  [1] 周立功单片机发展有限公司. EPC-8900数据手册 [X]. 广州：周立功单片机发展有限公司，2008：1.

  [2] 孙浩， 李大海， 高鲜妮， 等. 基于模拟闭环的步进电机位置控制管理系统设计[J]. 机床与液压， 2009， 37（1）：99-101.

  [3] 吴双. 连铸机辊缝在线测量装置[D]. 西安工业大学， 2011.