伺服定位式皮带输矿机磁性金属杂物清除系统.pdf

122023,61(8)总第7 0 8 期机械制造研究发伺服定位式皮带输矿机磁性金属杂物清除系统揭育韶深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿广东韶关512325摘要：固定在输矿皮带上方的传统磁性金属杂物清除系统，吸取块状或短小磁性金属杂物有效，对细长状磁性金属杂物，往往只能吸住一端。针对这一问题，设计了一种伺服定位式皮带输矿机磁性金属杂物清除系统。介绍了这一系统的结构和原理。这一系统采用双磁极电磁除铁器，将磁性金属杂物整体吸取并予以清除，由此保证输矿皮带的运行安全性。关键词：伺服定位皮带输矿机杂物清除设计中图分类号：TD562文献标志码：A文章编号：1 0 0 0-49 9 8(2 0 2 3)0 8-0 0 1 2-0 3Abstract:The traditional magnetic metal debris removal system fixed above the ore conveying belt iseffective in absorbing block or short magnetic metal debris,and often only one end can be sucked up forslender magnetic metal debris.In order to solve this problem,a servo-positioned belt conveyor magnetic metaldebris removal system was designed.The structure and principle of this system were introduced.This systemadopts a double magnetic pole electromagnetic iron remover,which absorbs and removes magnetic metal debrisas a whole,thereby ensuring the operation safety of the ore conveying belt.Keywords:ServoPositionBelt ConveyorDebrisRemoveDesign1设计背景矿石中会夹带因打炮眼时遗留的各种钎杆及其它磁性金属杂物，用皮带将含有磁性金属杂物的矿石输送到破碎机中破碎时，常常会损坏破碎机腔体，影响生产 1-2。清除非磁性矿石中的磁性金属杂物，采用电磁或永磁除铁器是一种常用的方法。目前，应用比较多的电磁除铁器有两种方式。一种是人工式，即将电磁除铁器悬挂在输矿皮带正上方，当电磁除铁器吸取的磁性金属杂物达到一定量后，由人工清除。另一种是自卸式，即磁性金属杂物被电磁除铁器吸住后，由设计在电磁除铁器表面上的自动循环皮带将磁性金属杂物输送到非磁性区域并被抛进指定的收集器内。上述两种去除磁性金属杂物的方式，对于块状或体积比较小的物体清除效果比较好，但对于细长状的物体，容易出现电磁除铁器吸住其一端，而另一端仍然搭在运行中的输矿皮带上，由此会戳破输矿皮带。针对这一问题，笔者设计了一种伺服定位式皮带输矿机磁性金属杂物清除系统。2电磁除铁器电磁除铁器的设计需要充分考虑所吸取物料的特性，还必须考虑电磁除铁器本身的除铁能力，除铁能力通常取决于电磁除铁器的功率，与磁场的分布也有重要关系 3-5。传统的电磁除铁器多为单磁极结构，其在端部的磁场分布为圆形，不适合细长状钎杆等磁性金属杂物的吸取，另外电磁除铁器持续通电，能量消耗大，为避免烧坏，需要设计散热器相对于单磁极结构的电磁除铁器，具有两个吸点的双磁极电磁除铁器磁场作用区域扩大，磁力也得到增大，并且磁场分布得到优化，能够将超长、超重磁性金属杂物整条在水平方向可靠吸住，提高超重铁件的吸除率 6-8。双磁极电磁除铁器如图1 所示。笔者设计的伺服定位式皮带输矿机磁性金属杂物清除系统中，双磁极电磁除铁器被设计为在输矿皮带停止后且电磁除铁器被伺服机构驱动到磁性金属杂物正上方并几乎贴合的位置才通电工作，这样的设计一方面克服了只吸住细长状磁性金属杂物的一端而另一端仍搭在输矿皮带上可能会戳破皮带的现象，另一方面吸取磁性金属杂物的电磁除铁器被驱动到指定位置后才失电退磁，并将磁性金属杂物释放，优点是通电时间短，无需散热器3磁性物检测与位置确定为控制电磁除铁器运行到磁性金属杂物所在位置并将其吸取，采用了金属检测器来检测磁性金属杂物，132023,61(8)总第7 0 8 期机械制造发双磁极电磁除铁器磁性金属杂物图1双磁极电磁除铁器同时控制输矿皮带停止运行，再利用测速轮来测量磁性金属杂物随输矿皮带因惯性而继续运行的距离，以此来确保电磁除铁器能运动到位。磁性金属杂物位置确定如图2 所示。磁性金属杂物在位置A被金属探测仪探测到，然后运行到位置B，即输矿皮带停止处，距离L由测速轮输出的脉冲数除以测速轮单个周长输出的脉冲数来求得。假设金属探测仪对不同形状大小磁性金属杂物的感知距离相同，则电磁除铁器的位置到磁性金属杂物被探测到的位置A的距离L,固定且已知，电磁除铁器从位置C移动到磁性金属杂物所在位置B的距离L2为L-L。只要能精确驱动电磁除铁器运动L，的距离，就能可靠地吸取磁性金属杂物。金属探测器除铁器皮带运行方向金属杂物磁性金属杂物O测速轮LIL2皮带托辊磁性金属杂物除铁器皮带停止时磁性被探测位置A位置C金属杂物位置B图2磁性金属杂物位置确定4机械运动结构为实现双磁极电磁除铁器跟踪并定位于磁性金属杂物的随机位置处，设计了支架、金属探测装置、双磁极电磁除铁器及其驱动机构和电气控制系统。电磁除铁器支撑架如图3所示。双极电磁除铁器由一台丝杆升降机驱动升降，定义为垂直方向Z轴。丝杆升降机固定在支撑架上，支撑架由电机驱动，可在行走机架上移出或移人输矿皮带正上方，定义为前后方向Y轴。行走机架在电机驱动下顺着输矿皮带方向移动，定义为左右方向X轴。电磁除铁器可以在支架内实现三维运动，并定位于磁性金属杂物的随机位置处。5工作原理与控制程序电气控制系统以西门子S72 0 0 SMA R T 可编程序电磁铁进出电磁铁丝杆升降机电磁铁支撑架驱动电机升降电机行走机架行走左右移动机架电磁铁升降双磁极电磁铁行走机架驱动电机输矿皮带机架电磁铁进出A图3电磁除铁器支撑架控制器为核心，由于电磁除铁器会产生强大的磁场，使用李华才等1 9 提出的静电、静磁、电磁等屏蔽技术，以防止控制系统中相关电子元器件或电子设备受到干扰。由金属探测器检测到有磁性金属杂物通过时，发出指令停止输矿皮带运动，同时由可编程序控制器对测速轮光电编码器发出的脉冲进行计数。计算出输矿皮带完全停止时，磁性金属杂物随输矿皮带因惯性而继续运行的距离为L+L2，可编程序控制器发出指令驱动电磁除铁器运动，将电磁除铁器驱动到磁性金属杂物正上方并贴近磁性金属杂物，电磁除铁器得电激磁，吸取磁性金属杂物。吸取后，驱动电磁除铁器运行到磁性金属杂物收集器正上方，使电磁除铁器失电退磁，将磁性金属杂物释放在收集器中。完成后将电磁除铁器驱动到初始位置，等待下一次清除任务。根据磁性金属杂物清除工作流程，设计控制程序流程，如图4所示6结束语笔者结合现有的金属探测和皮带测速技术，设计了相关控制算法，同时设计了三自由度驱动桁架，实现对磁性金属杂物随机位置的准确跟踪和有效清除。采用双磁极电磁除铁器，在输矿皮带机静止时对细长状磁性金属杂物进行整体吸取并有效清除，避免了皮带被戳破的现象。（下转第1 7 页）172023,61(8)总第7 0 8 期机械制造罡（编辑A上接第1 3页）YOKKOROOROOOKOOKOOOOKOKOKOKOOOEOEOOROEOOROKOOKOKOEOKEOKOOKOKKOEOOKORX上接第4页）岚）（编辑A研发5张慧峰.新型凸轮传动三缸单作用恒流量往复泵的研制J.石油钻探技术,2 0 0 1,2 9（4）：46-48.6西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械原理M.9版.北京：高等教育出版社,2 0 2 1.7黄文权，罗超.基于Creo软件的凸轮机构反转设计方法J.机械制造,2 0 1 9,57(1):2 9-32.8潘彦平.再谈低波动往复泵的运动与设计 J.石油机械，1995,23(12):13 17.9乔峰丽，苗鸿宾.直动滚子从动件圆柱凸轮CADJ.机械制造,2 0 0 7,45(5):2 0-2 1.10董怀荣，张慧峰，裴峻峰.凸轮机构往复泵与曲柄连杆机构往复泵性能对比分析 J.江苏石油化工学院学报，2 0 0 2，15 张健，刘建文，刘全兵.超高功率锂离子电池研究 J.电源技术,2 0 1 6,40（5）：9 7 3-9 7 6.收稿时间：2 0 2 2-0 9开始系统复位等待N有磁性金属杂物Y皮带停止测速轮计数N皮带静止Y测速轮停止计数，计算皮带滑行距离，确定磁性金属杂物位置电磁除铁器沿皮带运动到磁性金属杂物正上方电磁除铁器激磁并运动到下限位，测速轮计数器清零电磁除铁器运动到上限位电磁除铁器向外运动到外限位，退磁并延时图4控制程序流程一个月的运行实践表明，伺服定位式皮带输矿机磁性金属杂物清除系统成功清除矿石中磁性金属杂物14(4):10-13.11陈备，顾寄南.自动机凸轮机构的设计与动作协调性分析J.机电工程,2 0 1 8,35(1)：2 8-32.12王虹艳，李永康，廉自生，等.基于凸轮曲线的阀配流柱塞泵输出特性分析 J.华中科技大学学报（自然科学版），2022,50(2):32 37.收稿时间：2 0 2 2-1 2作者简介：王军伟（1 9 8 2 一），男，工程师，主要研究方向为石油机械装备设计。作者简介：杨斌（1 9 9 7 一），男，硕士研究生，主要研究方向为电池电性能和热量；樊立萍（1 9 6 5一），女，教授，主要研究方向为电池功率与同步发电技术。（编辑舞岚）的概率为8 7.5%参考文献1李剑峰.港口除杂机械把关实现零杂物”目标 J.煤矿机械,2 0 0 7,2 8(1 0):6 5.2李剑峰.济二选煤厂完善原煤除铁系统 J.煤矿机械，2010,31(3):89.3陈建生，杨钢，裘宝泉.管道式除铁器概述 J.矿山机械，2008,36(3):84 86.4郝先耀，戴惠新.除铁器的研制现状及其发展趋势 J.矿山机械,2 0 0 6,34(4)：1 0 7-1 0 9.5李勇，初秀珍.除铁器除铁能力的测定与评价 J.电瓷避雷器,2 0 0 1(6):6-8.6杨敏，张志刚，韩臻，等.组合式多极电磁除铁器的设计及应用 J.煤炭加工与综合利用,2 0 2 2（8）：7 3-7 6.7刘滨,刘志珍,刘凤亮.基于ANSYS的永磁除铁器的磁场计算与分析 J.矿山机械,2 0 1 0,38（1)：1 0 0-1 0 1,1 1 1.8唐奇，张奕.LJK联合磁性矿除铁器的研制与应用 J.金属矿山,2 0 0 8(7)：1 0 5-1 0 7.9李华才，李子龙，郑科，等.火电厂输煤系统盘式除铁器自动控制改造 J.设备管理与维修，2 0 2 2（7）：1 0 1-1 0 3.收稿时间：2 0 2 3作者简介：揭育韶（1 9 7 8 一），男，工程师，主要研究方向为矿山机械设备设施检修维护。