基于拨辊均料技术在带式输送机上的应用研究

Abstract： Belt conveyors are widely used in industrial production， but blockages severely affect their operational efficiency and production stability. This paper analyzes the causes of blockages in belt conve yors and proposes a solution based on roller-beater technology. By studying the working principles of belt conveyors and the mechanisms of blockage formation， a novel roller-beater device was designed and i mplemented to optimize material flow characteristics and prevent blockages. Experimental results show that the roller-beater technology significantly reduces the frequency of blockages and improves the uniformit y and efficiency of material conveyance. This study not only provides an effective technical solution for blockage prevention in belt conveyors but also offers theoretical support for the optimization of related e quipment， holding significant practical application value.

0 引言

带式输送机作为一种广泛应用于工业生产的连续输送设备，以其高效、稳定的物料输送搬运能力成为众多生产场景中的关键设备。然而，在实际运行过程中，带式输送机常因物料特性、设备结构和运行参数等因素导致堵料现象，严重影响生产效率和设备稳定性[1]。堵料问题不仅会导致设备停机、增加维修成本，还可能引发物料浪费和安全隐患。因此，深入研究堵料成因并提出有效的预防措施具有重要的实际意义。

1.存在问题及现状分析

1.1 带式输送机原理

带式输送机因其安装灵活、输送量大，易实现自动化生产和集中控制，同时结构相对简单、维护保养便利，因而在烟草行业的制丝生产线中得到了广泛的应用，主要用于输送叶片、叶丝、烟梗、梗丝、混合烟丝及烟草薄片等各种烟草物料，是衔接各工序间的重要辅连设备之一。其核心部件包括输送带、驱动装置、托辊、张紧装置和机架等[2]。输送带通过驱动滚筒的摩擦力驱动，绕过机架上的托辊形成一个闭合的环路，从而实现物料的连续输送。驱动装置通常由电机、减速器和驱动滚筒组成，通过电机的旋转带动输送带运动。托辊则用于支撑输送带，减少运行阻力，确保输送带的平稳运行。张紧装置的作用是保持输送带的适当张力，防止输送带打滑或松弛。

图 1-1 带式输送机组成

1.2 堵料现象及原因分析

堵料是带式输送机运行中常见的问题，在烟草行业制丝中，因发生堵料造成停机断料的故障，将严重影响制丝生产连续性和工艺指标。堵料现象通常发生在输送机的进料口、转弯处或卸料点等位置。

根据设备运行数据报表，以 A 生产线松散回潮后输送机堵料为例，研究发现其堵料存在以下特点：1. 发生堵料概率较高，结合以往历年的运行数据，此处发生堵料的概率较高，由于输送流量大，易超过了上方落料口的落料流量极限从而发生堵料。2. 停机时间较长，发生堵塞，烟丝会在较短时间内大量堆积，因为设备高大，疏通难度大且疏通时间长，同时堵料疏通为人工作业，存在较大人身安全隐患。

进一步，根据现场实际生产情况和设备特点，分析 A 产线松散回潮后输送机堵料原因有以下几点：1.分切后经过松散回潮，还有未松散开的烟饼，烟饼在星辊间卡滞堵料。2.回潮滚筒出口流量因为滚筒类设备输送物料过程中因滚筒内耙钉和抄板影响因素，物料涌动现象明显，造成流量波动较大，造成堵料。

2 基于拨辊技术的均料装置设计与实现

2.1 均料装置的设计思路及原理

为解决带式输送机出料罩堵料的问题，提高制丝线生产效率，减小停机断料造成的质量隐患，增加拨辊装置。通过上文分析，若能提高来料均匀性，即可在一定程度上降低堵料发生概率。通过查阅相关机械设计资料及结合当前设备电控技术原理，拟设计利用拨辊技术设置装置。通过分析拨辊本身的结构和功能 [4]，设计基于拨辊技术的均料装置如下：该装置由带有阵列式耙钉的旋转拨料辊、双侧立式支撑架及顶部横撑组成的桁架结构构成，其中立架侧部设置有可调式支撑板，通过高精度滚珠丝杠传动机构实现拨辊组件的垂直位移调节。该高度机构可根据实时物料堆积厚度动态调整耙钉工作位置，使耙钉末端与物料表面保持最佳接触深度，通过拨辊的连续旋转运动实现物料层厚度的动态均衡与防堵塞控制，有效提升散状物料输送系统的均匀布料性能与运行可靠性。

图 2-1 均料装置三维图

2.2 控制系统设计思路及原理

为了驱动拨辊旋转，装置配备了专门的驱动系统。考虑到工业环境的复杂性和成本控制，通常选择三相异步电机作为动力源。这种电机结构简单、运行可靠，且成本较低，非常适合在带式输送机上应用。电机通过减速器与拨辊相连，可以根据实际需求调整拨辊的转速，以适应不同的物料流量和输送带速度。此外，本装置通过引入电控系统使拨辊装置实现智能化运行。通过传感器实时监测输送带上的物料高度和流量，电控系统可以根据预设的控制逻辑自动调整拨辊的转速和位置，从而实现对物料流动的精准控制。同时，电控系统还具备故障报警和保护功能，确保设备在运行过程中的安全性和稳定性。

图 2-2 均料装置控制系统示意图

2.3 拨辊装置强度校核

装置各部强度设计至关重要[5]，本文基于 SolidWorks Simulation 平台开展多体耦合仿真分析，针对拨料辊总成（包含支撑架、辊体、耙钉组件）建立参数化装配体模型。材料定义采用 Q235B 弹塑性本构模型。仿真结果表明：支撑架最大应力 σ_max=198.6Mpa ，拨料辊轴颈区域应力 σ_axje=163.2MPa ，耙钉根部应力集中系数达 K_t=2.1 ，所有组件应力均低于许用应力[σ]=176.7 Mpa，（安全系数 ，如下图所示：

3.3 拨辊装置的安装与调试

拨辊装置的安装与调试是确保其有效运行的关键环节。安装位置的选择需根据输送机的具体结构和堵料高发区域来确定。基于现场实际生产情况，考虑到落料口极限流量在整个生产线较小，拨辊装置安装在落料口前方 1.5m 距离。安装过程，包括支撑装置固定在输送机的机架上，安装拨辊及耙钉和驱动系统。

调试阶段优化拨辊装置运行参数、确保滚珠丝杠高度调整功能正常。在调试过程中，根据实际输送的物料特性，调整拨辊的转速及高度至最佳。通过实验测试，观察物料的松散效果和输送带的运行状态。

调试完成后，拨辊装置应能够在不同工况下稳定运行，有效预防堵料现象的发生，同时提高物料输送的均匀性和效率。

4 结语

本文针对带式输送机常见的堵料问题，深入分析了其成因，并提出了基于拨辊技术的解决方案。通过系统研究带式输送机的工作原理、堵料现象及其对生产的影响，设计并实现了一种新型拨辊装置。该装置通过优化物料流动特性，有效预防了堵料现象的发生，显著提升了输送效率和设备运行稳定性。实践证明，拨辊技术不仅结构简单、成本低廉，还具有良好的适应性和可靠性，为带式输送机的高效运行提供了有力保障。未来，随着技术的进一步优化和推广，拨辊技术有望在更多工业场景中发挥重要作用，助力生产效率的提升和设备管理水平的提高。

参考文献

[1] 周志超，周建平，杨晓东，等.基于改进 YOLOv5 的带式输送机托辊红外图像检测[J].激光与光电子学进展， 2025， 62（4）：0437006..

[2] 吴章锋.矿用带式输送机控制系统设计优化[J].机械管理开发， 2024， 39（3）：219-221.

[3] 祝圣泉，孔弢，李凡.高度落差下带式输送机的污染研究[C]//第十二届中国金属学会青年学术年会暨首届〝碳中和〞冶金青年科学家沙龙论文集（二）.2024.

[4] 刘锡柱.带式输送机断带自动抓捕装置结构设计与分析[J].机械研究与应用， 2024， 37（4）：150-153.

[5] 纪文轩.一种带式输送机故障诊断方法研究[J].机械管理开发， 2024， 39（4）：119-121.