氣墊傳送帶輸送機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】氣墊傳送帶輸送機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及機(jī)械輸送領(lǐng)域，具體的說(shuō)，涉及氣墊式傳送帶輸送機(jī)氣膜厚度測(cè) 試及對(duì)氣膜厚度的控制裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 氣墊輸送機(jī)具有運(yùn)行平穩(wěn)可靠、運(yùn)行阻力小、能耗低、乘載面積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造 維修費(fèi)用低、基建費(fèi)用少、可用型帶實(shí)現(xiàn)密封輸送、粉塵污染小等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 而氣膜厚度是氣墊式輸送機(jī)的主要參數(shù)之一，氣膜厚度太大，勢(shì)必導(dǎo)致能耗的浪 費(fèi)；如其太小，膠帶和盤(pán)槽之間將發(fā)生摩擦和磨損，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致輸送機(jī)不能正常運(yùn) 行。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外一般在對(duì)氣膜厚度計(jì)算后只進(jìn)行氣膜厚度的驗(yàn)證性測(cè)試，來(lái)判斷盤(pán) 槽是否合理及節(jié)流孔布局的合理性，方法如下：先按理論進(jìn)行氣膜厚度計(jì)算，計(jì)算后一般采 用單一固定點(diǎn)進(jìn)行多次測(cè)量厚度后取平均值，得出測(cè)試結(jié)果后直接與理論數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)判斷 盤(pán)槽和氣流孔布局的合理性。對(duì)于一個(gè)完整的氣室盤(pán)槽來(lái)說(shuō)，盤(pán)槽中心和盤(pán)槽側(cè)面在運(yùn)送 貨物時(shí)承擔(dān)的壓力是不同的，進(jìn)行單一固定點(diǎn)測(cè)量有一定的局限性，測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)于整個(gè) 盤(pán)槽的不同位置也是不一致的，數(shù)據(jù)誤差比較大。
[0005] 此外，測(cè)量裝置在安裝傳感器時(shí)需要在盤(pán)槽上開(kāi)很大的安裝孔加裝厚度測(cè)試傳感 器，待安裝后還要做必要的密封。這樣很大程度上使氣室的加工難度加大，還會(huì)影響盤(pán)槽加 工的平整性，加大傳送帶與盤(pán)槽的摩擦。 【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0006] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提高氣膜厚度測(cè)量精度、減少氣墊式傳送 帶機(jī)在運(yùn)行中能耗和氣室的局部摩擦問(wèn)題。
[0007] 為解決上述問(wèn)題本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：
[0008] 氣墊傳送帶輸送機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置，包括η個(gè)傳感器，PID控制器，數(shù)據(jù)采 集器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，η彡1，其中，
[0009] 傳感器安裝在氣室盤(pán)槽下面，傳感器用于測(cè)量氣膜厚度并輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)采 集器采集驅(qū)動(dòng)拉力、氣膜摩擦系數(shù)、氣室末端靜壓力、風(fēng)機(jī)功率和單位長(zhǎng)度風(fēng)機(jī)消耗功率數(shù) 據(jù)并接收傳感器測(cè)量的氣膜厚度數(shù)據(jù)信號(hào)，PID控制器將數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)與參考值 進(jìn)行對(duì)比得出氣膜厚度調(diào)整值并轉(zhuǎn)換成指令發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)整氣 膜厚度。
[0010] 進(jìn)一步，所述傳感器沿盤(pán)槽中心點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)或中心線軸對(duì)稱(chēng)排列。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果如下：
[0012] 1)由于采用的多點(diǎn)安裝的激光位移傳感器，實(shí)際測(cè)量的氣膜厚度值與理論計(jì)算值 之間相差進(jìn)一步縮?。煽刂圃?0%以內(nèi)），數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提高。
[0013] 2)采用氣膜厚度控制方式更佳節(jié)能，使氣室的的供風(fēng)風(fēng)機(jī)的功耗降低。 【【附圖說(shuō)明】】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2a_2c是本實(shí)用新型所用的傳感器安裝在盤(pán)槽上的俯視圖；
[0016] 圖3是本實(shí)用新型與輸送機(jī)安裝關(guān)系示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0017] 以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用 新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0018] 實(shí)施例1 :
[0019] 氣墊式傳送帶機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置，安裝在氣室盤(pán)槽2上包括三個(gè)傳感器1， PID控制器，數(shù)據(jù)采集器7和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如圖1、3所示，盤(pán)槽2上設(shè)置節(jié)流孔3,盤(pán)槽2安裝 在氣室6頂部，盤(pán)槽2為弧線形。傳感器1安裝在盤(pán)槽2的不同位置上延盤(pán)槽中心點(diǎn)中心 對(duì)稱(chēng)排列，如圖2a所示，傳感器1的射線直接透過(guò)節(jié)流孔3射出到傳送帶5上。
[0020] 傳送帶5設(shè)置在盤(pán)槽2上方，風(fēng)機(jī)向氣室6內(nèi)送風(fēng)，氣流通過(guò)節(jié)流孔3排出，吹起 傳送帶5,傳送帶5與盤(pán)槽之間形成氣膜。數(shù)據(jù)采集器7通過(guò)線纜與傳感器1相連接來(lái)采集 傳感器的檢測(cè)的氣膜厚度數(shù)據(jù)和驅(qū)動(dòng)拉力、氣膜摩擦系數(shù)、氣室靜壓力、風(fēng)機(jī)功率、單位長(zhǎng) 度風(fēng)機(jī)消耗功率。數(shù)據(jù)采集器7將數(shù)據(jù)傳給PID控制器。PID控制器將數(shù)據(jù)采集器7采集 的數(shù)據(jù)與參考值進(jìn)行對(duì)比得出氣膜厚度調(diào)整值，并轉(zhuǎn)換成指令發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控 制風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
[0021] 本實(shí)用新型中采用高分辨率（0. 007mm)激光位移傳感器1，安裝的方式和數(shù)量根 據(jù)實(shí)際傳送帶5與盤(pán)槽2摩擦力較大的位置進(jìn)行安裝，并且對(duì)該部位進(jìn)行專(zhuān)一的氣膜厚度 控制。安裝傳感器1前進(jìn)行理論的受力分析和計(jì)算來(lái)確定所述傳送帶5與盤(pán)槽2各部分摩 擦力大小；傳感器1安裝后，測(cè)試幾次后可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察來(lái)確定盤(pán)槽2與傳送帶產(chǎn)生摩擦 的位置，之后二次校正傳感器1的位置。傳感器1安裝方式為多點(diǎn)安裝方式。通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè) 量三點(diǎn)的氣膜厚度進(jìn)行平均計(jì)算。激光位移傳感器1的高分辨率使氣膜厚度的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性 進(jìn)一步接近理論計(jì)算參考值，從而大大提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
[0022] 氣墊傳送帶輸送機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制方法，采用傳統(tǒng)的PID控制方式，以氣膜厚 度為控制對(duì)象，通過(guò)高精度位移傳感器1檢測(cè)的數(shù)據(jù)作為反饋量，與控制對(duì)象（氣膜厚度） 理論參考值進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)PID控制來(lái)確定需要給定的節(jié)流孔3出氣量，達(dá)到調(diào)節(jié)氣膜厚度 的目的。具體步驟如下：
[0023] 步驟一：將高精度傳感器1安裝在氣室盤(pán)槽2上，傳感器1安裝時(shí)沿盤(pán)槽2中心點(diǎn) 中心對(duì)稱(chēng)排列，傳感器1的射線通過(guò)節(jié)流孔3照射到傳送帶5上，分別在氣室6三個(gè)部分實(shí) 時(shí)采集氣膜厚度數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)傳給數(shù)據(jù)采集器；
[0024] 步驟二：數(shù)據(jù)采集器分別對(duì)驅(qū)動(dòng)拉力、氣膜摩擦系數(shù)、氣室靜壓力、風(fēng)機(jī)功率和單 位長(zhǎng)度風(fēng)機(jī)消耗功率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
[0025] 步驟三：PID控制器對(duì)步驟一和步驟二中各項(xiàng)數(shù)據(jù)采集結(jié)果與理論參考值進(jìn)行對(duì) 比分析，確定適合的氣膜厚度；
[0026] 參考值理論計(jì)算公式如下：
[0027] 依據(jù)流體力學(xué)N-S方程得出單位氣室長(zhǎng)度空氣流量（Q，m3/s · m)方程：
[0028]
[0029] S--氣膜厚度，m
[0030] μ 空氣動(dòng)力粘度，Pa · s
[0031] g--重力加速度，m/s2
[0032] Gbm--每米長(zhǎng)度膠帶重力，N/m
[0033] B--月父帶寬度，m
[0034] Θ--盤(pán)槽角，rad
[0035] Φ--盤(pán)槽邊緣的盤(pán)槽角，rad
[0036] α--物料堆積角，rad
[0037] p M--物料密度，kg/m3
[0038] 由上述方程可得氣膜厚度為：
[0039]
[0040] 步驟四：根據(jù)步驟三的分析結(jié)果，PID控制器以氣膜厚度數(shù)據(jù)為被控對(duì)象進(jìn)行計(jì) 算得出氣膜厚度調(diào)整值e(t)，并給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出風(fēng)機(jī)功率調(diào)整指令y(t)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制風(fēng) 機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)流孔出氣量來(lái)調(diào)節(jié)氣室靜壓力從而調(diào)整氣膜的厚度。
[0041] PID的控制方式滿足下列公式：
[0042]
[0043] y(t)-輸出信號(hào)
[0044] e (t) -偏差信號(hào)（氣膜厚度調(diào)整值）
[0045] Kp-的比例系數(shù)
[0046] T1 一積分時(shí)間
[0047] Td一微分時(shí)間
[0048] 對(duì)本實(shí)用新型所述氣膜厚度控制和測(cè)試方法，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試和測(cè)量，單位時(shí)間內(nèi) 傳送帶運(yùn)行時(shí)相關(guān)數(shù)據(jù)如下：表1為現(xiàn)有技術(shù)采用氣壓控制下氣墊傳送帶機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，表2 本實(shí)用新型采用氣膜厚度控制氣墊傳送帶機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0049] 表1現(xiàn)有技術(shù)采用氣壓控制下氣墊傳送帶機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)
[0050]
[0052] 表2本實(shí)用新型采用氣膜厚度控制氣墊傳送帶機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)
[0053]
[0054] 根據(jù)表1和表2的相關(guān)數(shù)據(jù)可得出如下結(jié)論：
[0055] 1)相同氣室氣壓的情況下，表2采用本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)拉力較低，證明傳送帶機(jī) 功耗較低；表2的采用本實(shí)用新型的風(fēng)機(jī)的能耗較低；
[0056] 2)傳送帶與盤(pán)槽之間摩擦系數(shù)表2采用本實(shí)用新型的情況較好。
[0057] 實(shí)施例2 :
[0058] 氣墊式傳送帶機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置，包括三個(gè)傳感器1，PID控制器，數(shù)據(jù)采 集器7和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中，如圖3所示，盤(pán)槽2上設(shè)置節(jié)流孔3，盤(pán)槽2安裝在氣室6頂部，盤(pán) 槽2為弧線形。傳感器1安裝在盤(pán)槽2上延盤(pán)槽中心點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)排列，如圖2b所示，傳感 器1的射線直接透過(guò)節(jié)流孔3射出到傳送帶5上。
[0059] 實(shí)施例3 :
[0060] 氣墊式傳送帶機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置，包括三個(gè)傳感器1，PID控制器，數(shù)據(jù)采 集器7和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如圖3所示，盤(pán)槽2上設(shè)置節(jié)流孔3,盤(pán)槽2安裝在氣室6頂部，盤(pán)槽2 為弧線形。傳感器1安裝在盤(pán)槽2上延盤(pán)槽2中心線軸對(duì)稱(chēng)排列，如圖2c所示，傳感器1 的射線直接透過(guò)節(jié)流孔3射出到傳送帶5上。
[0061] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用 新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 氣墊傳送帶輸送機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置，其特征在于，包括n個(gè)傳感器，PID控制 器，數(shù)據(jù)采集器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，n多1，其中， 傳感器安裝在氣室盤(pán)槽下面，傳感器用于測(cè)量氣膜厚度并輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，數(shù)據(jù)采集器 采集驅(qū)動(dòng)拉力、氣膜摩擦系數(shù)、氣室末端靜壓力、風(fēng)機(jī)功率和單位長(zhǎng)度風(fēng)機(jī)消耗功率數(shù)據(jù)并 接收傳感器測(cè)量的氣膜厚度數(shù)據(jù)信號(hào)，PID控制器將數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)與參考值進(jìn)行 對(duì)比得出氣膜厚度調(diào)整值并轉(zhuǎn)換成指令發(fā)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行調(diào)整氣膜厚 度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試控制裝置，其特征在于，所述傳感器沿盤(pán)槽中心點(diǎn)中心 對(duì)稱(chēng)或中心線軸對(duì)稱(chēng)排列。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種氣墊傳送帶輸送機(jī)氣膜厚度測(cè)試控制裝置，包括n個(gè)傳感器，PID控制器，數(shù)據(jù)采集器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，n≥1。本實(shí)用新型提高氣膜厚度測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，采用氣膜厚度控制更佳節(jié)能，使氣室的供風(fēng)風(fēng)機(jī)的功耗降低。
【IPC分類(lèi)】B65G43/00, B65G54/00
【公開(kāi)號(hào)】CN204624584
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520092784
【發(fā)明人】張開(kāi)元, 劉寶成
【申請(qǐng)人】北京國(guó)電清新環(huán)保技術(shù)股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年2月10日