自动取样机液压系统设计及仿真研究

　　1 引言

　　在钢铁厂、火电厂、矿山等企业中,均需要对输送带上的原料,如铁矿石、煤、焦炭等,进行取样。如火电厂对输送带上的电煤进行取样,燃煤质量分析 结果的可靠性取决于采样、制样和化验3个环节,其中,采样环节对分析结果所造成的误差影响最大,以方差表示约占80%,因此采样代表性是确保燃煤分析数据 准确可靠的关键因素^[1]。原料取样的准确度就会影响到检测样品的检测质量,势必影响到炼铁的质量与效率、煤的有效利用等等。因此,取样的准确度直接关系到企业的产品质量,生产效率等。

　　在国内,有些企业仍采取人工取样的方式,工人劳动强度大,试样的准确性会受到人为因素影响。目前,有不少企业及研究人员都在进行该方面的工作, 逐渐地用自动取样机取代人工取样,并出现了应用于多种用途的多种类型的自动取样机[1, 2, 3]。有的采用电机驱动,启制动的时间比较长,影响到取样的有效行程;有的也并非是完全沿皮带输送机的全截面进行取样,势必影响到取样的准确度^{[2, 3]}。

　　在引进的国外自动取样机中,有的采用电机控制,利用齿轮齿条的传动方式进行取样,实现自动取样和分级,并且可以在原料的颗粒不符合要求的情况下 实现自动报警。但这种取样方式由于所采用机械装置具有较大的惯性,从启动到稳速需要较长的时间,因此,其取样小车的速度就受到一定的限制,使得取样量大, 造成下级的多级检测装置较大,增加了设备成本,同时也给检测后原料的后续处理造成很大的负担。因此,在既满足检测的高精度,又在取样量尽量少的基本要求 下;同时,也为了改善国内现行的人工取样的现状,利用液压系统的启制动方便、无级调速、灵活布局和驱动功率比大等特点^[4],本文提出了一种新型的液压控制自动取样机,能够较好地满足系统需要。

　　2 液控自动取样机的工作原理

　　取样的基本原理:为了保证取得输送带上原料的真实性,尽量与实际原料一致性,必须沿输送带垂直方向取出均匀的一段原料。而且在正常的取样期间,要求取样小车的速度基本保持不变,可以实现往复取样。

　　自动取样机取样过程的原理图如图1所示。取样小车4的横向移动受液压缸1的驱动,当液压缸1的缸筒移动时,与缸筒固连的齿条带动齿轮2转动。齿 轮2又驱使装在同一轴上两端的驱动轮3回转,驱动轮3通过其上的钢丝绳5拉着取样小车4在导轨8上移动。钢丝绳5通过导轨另一端的涨紧轮6涨紧,为了尽量 减少钢丝绳张力对取样小车的速度控制特性,要保证一定的张力。取样小车在移动的整个过程中,经历启动加速、匀速取样与制动停止三个阶段,其中,只有匀速取 样阶段才是取样小车的有效工作行程。取样阶段的匀速特性由液压系统进行控制,可以较方便的实现稳速与无级调速目的。