高速带式输送机调偏装置的设计.pdf

第 1 8卷第 1 期 2 0 0 8年 1 月 黑龙江科技学院学报 J o u r n a l o f He i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c eT e c h n o l o g y V0 1 ． 1 8 N o ． 1 J a n ．2 0 o 8 文章编号 1 6 7 1 一 O 1 1 8 2 0 0 8 0 1 0 0 0 5 0 3 O 高速带式输送机调偏装置的设计 刘训涛 ， 吴卫 东， 李阳星 黑龙 江科 技学 院 机 械工程学院 ，哈尔滨1 5 0 0 2 7 摘要 针对带式输送机跑偏 问题 ， 根据 T R I Z理论对跑偏 问题进行技术抽 象， 从时间轴和 因 果轴进行 了分析。调偏装置适应性与子 系统数 目、 调偏速度与调偏 力是带式输送跑偏的技术矛盾。 应用P R O ／ I n n o v a t o r 平台建立带式输送机跑偏模型， 得到带式输送机调偏装置的设计方案， 利用专 家评价模型对方案进行评价 ， 同时设计 了带式输送机调偏装置结构 。 关键词 T R I z理论 ； P R O ／ I n n o v a t o r ；带式输送机 ； 调偏 中图分类号 T D 5 2 8 文献标识码 A De s ig n o f a d j u s t me n t d e v ic e o f h i - s p e e d b e l t c on v e y or b a s e d o n TRI Z L I U Xu n t a o， We i d o n g，L I Y a n g x i n g C o l l e g e o f M e c h ani c a l E n g i n e e r i n g ，H e i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y ，H a r b i n 1 5 0 0 2 7 ， C h i n a Abs t r a c t Ai me d a t t h e de v i a t i o n o f c o n v e y o r s，t h e p a p e r di s c u s s e s t h e t e c h n i c a l a b s t r a c t i o n o f d e v i a t i o n d e p e n d i n g o n t h e i n n o v a t i o n t h e o r y o f TRI Z a n d t h e a naly s i s o f t h e d e v i a t i o n f r o m t he t i me a x i s a n d c a u s al axi s 。T h e t e c h n i c a l c o n t r a d i c t i o n s r e s u l t i n g i n t h e d e v i a t i o n o f c o n v e y o r s a r e n o t o n l y t h e o n e s b e t w e e n t h e a d a p t a b i l i t y o f the d e v i a t i o n a d j u s t i n g d e v i c e a n d t h e s u b s y s t e m s n u m b e r ， b u t a l s o t h e o n e s b e t w e e n t h e d e v i a t i o n a d j u s t i n g s p e e d a n d f o r c e 。The p a p e r i n t r o d u c e s t h e d e v i a t i o n mo d e l o f c o n v e y o r b y t h e P R O ／ I n n o v a t o r ，t h e d e s i g n s c h e me o f d e v i a t i o n a d j u s t i n g d e v i c e ， e v alu a t i o n o f t h e d e s i g n s c h e me b y t h e e x p e e v a l u a t i o n m o d e l ，a n d t h e d e s i g n o f t h e c o n s t r u c t i o n o f d e v i a t i o n a d j u s t i n g d e v i c e ． Ke y w o r d s t h e o ry o f T R I Z； P R O ／ I n n o v a t o r ；c o n v e y o r ； a d j u s t m e n t d e v i a t i o n 一 口 带式输送机由于货载分布不均 、 输送机带松弛 、 滚筒或托辊安装不正 、 输送带清扫不干净 以及侧 向 力作用等因素 ， 经常发生跑偏事故 ， 引起物料散落 、 皮带磨边甚至撕裂以及人员伤亡等重大事故， 严重 影响矿井 的安 全生产 。提高带 式输送机 的调偏 能力， 缩短调偏时间， 使带的侧向运动渐近稳定型， 已经成为当前亟须解决的问题 。 1 设 计过程 计算机辅助创新设计平台P r 0 ／ I n n o v a t o r 是 发明问题解决理论 T R I Z 、 本体论、 现代设计方法 学、 自然语言处理技术与计算机软件技术相结合的 新一代计算机辅助创新设计平台。借助其强大的综 合分析工具和源于世界优秀专利而创建的创新方案 收稿 日期 2 0 0 71 23 1 作 者简介 刘训涛 1 9 7 5一 ， 男 ， 山东省鄄城人 ， 工程师 ， 硕士 ， 研究方 向 机械动态设计 与仿真 ， E m a i l l x t 9 8 1 6 3 ． c o in 。 维普资讯 6 黑龙江科技学院学报 第 1 8 卷 库， 可打破思维定势 ， 拓宽思路 ， 以全新 的视角和思 路分析问题 ， 得到可操作 的高效解决方案 。 1 ． 1 问题分析 项 目描述 随着带式输送机的的发展 ， 带式输送 机的运量和带速均在增加 ， 其跑偏现象也逐渐增多 。 传统的调偏装置存在调偏速度慢 、 调偏能力差的缺 陷 ， 如图 1 所示。抽象后的描述为 调偏装置的响应 跑偏量变化 的能力适应性 和调偏 速度有待 提 高。为了增强调偏装置的适应能力， 提高调偏速度， 势必要增加调偏装置的子系统和增加调偏力。进一 步抽象后的描述为 调偏装置的子系统需要增加 、 调 偏速度需要提高。由问题分析及抽象后的结果 ， 可 知系统技术矛盾 ， 即 调偏装置的适应性得以改善的 同时子系统数 目增加 恶化 ； 调偏 速度增加 的同时 调偏力增加 恶化 。 图 1 项 目描述 F i g ． 1 D e s c r i p ti o n o f p r o j e c t 1 ． 2问题定义和问题求解 首先 ， 依据 T R I Z理论九屏图原理 ， 建立跑偏装 置模型 图 2 ， 并沿着 因果轴 和时间轴进行分解。 建立的系统子 系统和超 系统会 显示在左侧模型树 中， 同时模型树会给出对应系统 、 子系统和超系统调 偏 的解决方案提示 。为方便 P R O ／ I自身资源库 的 查找 ， 各级系统名称使用英语名称。 ■ ] {i 霉 主 L 一 一⋯L 』 _ ⋯ L 一 曼 ／ j ／／ i g I 。■ ⋯ 。 。。 L _ _ l 一 _ _ _ l ～ I z ．． ⋯ 誊 ⋯ 图 2 跑偏模型 Fi g ． 2 M o d e l o f c o n v e y e r b e l t d e v i a t i o n 其次 ， 利用功能查询 、 结构化查询 、 关键词查询 三种方法， 依据系统模型树中各项提示， 逐一访问 P R O ／ I自身数据库和 T R I Z的 4 0个创新原理 ， 选择 可利用的资源。选定 目标后， 播放预览窗口中相应 资源的 F L A S H动画， 深入了解相关资源， 并查阅动 画预览窗 口下的相关创新原理 的扩展 ， 选择并添加 符合设计要求的资源。所选资源会显示在模型树对 应位置处 ， 并添加到设计方案中， 如图 3所示 。 图3 查找数据库和创新原理 Fi g ． 3 S e a r c h i n g d a t a b a s e a n d c r e a tin g p rin c i p l e 应用 T R I Z原理 ， 根据抽象的技术矛盾、 编辑系统 的技术矛盾 ， 从 P R O ／ I 提供的 3 93 9矛盾矩阵表中 查找标准解 ， 得到相关的技术方案 J 。对于跑偏装置 模型的适应性与系统复杂性这对技术矛盾 ， 可以获得 创新原理 1 5 、 2 8 、 2 9 、 3 7 。其中， 1 5为动态性法则 ， 1 9 为气压和液压结构原理 ， 2 8为机械系统代替原理 ， 3 7 为热膨胀原理。对于调偏装置调偏速度提高与系统 力增加这对技术矛盾， 由矛盾矩阵可得创新原理 1 3 、 2 8 、 1 5 、 1 9 。其中， 1 3为反向作用原理 ， 1 9为周期作用 原理。将可用的原理及实例添加到设计中。 为了增加设计方案的信息量 ， 利用 P R O ／ I 查找 欧美、 日本的专利库及 P R O ／ I 授权 的中文专利库进 行专利查询 ， 将查找到的可利用 的专利和资料添加 到设计中， 如图 4所示。 图 4 专利查询 Fi g ． 4 P a t e n t c o n s u l ti n g 维普资讯 第1 期 刘训涛， 等 高速带式输送机调偏装置的设计 7 至此 ， 实际建立系统 的评价模型 ， 添加合理的评 价参数和权重 ， 设立评价专家 ， 逐一对设计资料和方 案进行科学评 价， 为方 案设计 打下基础 ， 如 图 5所 示 。设计方案完成后生成设计报告如 图6所示 。 图 5 方案评 价 F i g ． 5 Ap p r a i s i n g s c h e me 图 6 研究报告生成 Fi g ． 6 Ge n e r a t i n g r e s e a r c h r e p o r t 2 调偏装置 采用 T R I Z理论 中的分离原 理将槽型托辊两边 侧辊断开做成双短 托辊 ， 依据 动态性原理采用 内锥 形托辊简体和外锥形活塞的双锥形结构， 改变短托 辊外筒体与输送带 间的摩擦 系数 ， 增加螺旋对 中托 辊 ， 使之与短托辊组合 ， 形成外 圆内锥螺旋短托辊 ， 增强托辊对输送带 的对 中能力。应用嵌套原理 ， 合 理利用空间资源 ， 将 立辊轴做成空心结构。利用周 期性原理 ， 锥形活塞端部设有恢复弹簧 ， 调偏结束后 在弹簧力作用下锥形活塞 自动复位 。调偏装置的结 构原理如图 7所示。 当带式输送机正常工作或带式输送机跑偏量不 大时， 输送带与两侧立辊不接触， 它在两侧螺旋短托 辊的作用下， 自动对 中运行。当跑偏量增加时， 输送 带发生侧 向运动。与立 辊接触并 带动立辊 向外运 动。立辊 向外运动同时会拉动螺旋短托辊内的锥形 活塞一起移动， 锥形活塞与螺旋短托辊 内锥形筒壁 接触， 在摩擦力的作用下， 螺旋托辊转速下降， 螺旋 托辊和输送带间的相对 滑动速度增加 ， 输送带相对 螺旋短托辊外简体 的运 动由滚动变为滚滑 ， 摩擦系 数增大。当跑偏量进一步增加 ， 锥形活塞会闸死螺 旋短托辊的内筒体 ， 输 送带与螺旋短托辊外筒体间 的摩擦转换为纯滑动摩擦 ， 而另一侧螺旋短托辊外 筒体与输送带间仍然是滚动摩擦 ， 输送带两侧 受力 不均 ， 在力差的作用下 向中心位置运动。当输 送带 回到中心位置时， 锥形活塞在弹簧力作用下又恢复 到原来位置 ， 与螺旋短托辊内锥形筒体分离 ， 螺旋托 辊外筒体与输送带间相对运动又变成滚动。 图 7 调偏装置 F i g ． 7 Ad j u s t me n t d e v i c e o f b e l t c o n v e y o r 3 结束语 分段式变摩擦力调偏装置相对于传统的调偏装 置 ， 输送带正常运行时， 对 中性能好 ； 发生跑偏时 ， 调 偏力大 ， 调偏速度快 ， 调偏时间短 ， 调偏装置的适应 性强 ， 为高速带式输送机 的安全运行提供 了新的装 置保障。 参考文献 [ 1 ] 李丽萍． 带式输送机调偏方法及机理分析[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 5， 8 1 2 61 2 8 [ 2] 杨 寅威 ． 带 式输送 机胶带 跑偏监 测及 纠偏 装置研究 [ J ] ．矿 山 机械 ， 2 0 0 2， 9 3 1 3 3 ． [ 3] 刘 桂涛． T R I Z中技术矛盾解决矩阵的应用 [ J ] ． 机械设计 与制 造 ， 2 0 0 7 ， 8 6 3 6 5 ． [ 4] 檀润华． 创新设计 r R I z 发 明问题解决 理论 [ M] ． 北京 机 械工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 编辑晁晓筠 维普资讯