CN109941780B - 采用变频转矩控制的粉体物料散装机及其计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用变频转矩控制的粉体物料散装机及其计算方法，涉及散装机技术领域。本发明包括下料斗，下料斗的中部周侧面固定安装有一收尘筒，收尘筒的底部周侧面通过卡箍固定有一伸缩帆布，伸缩帆布的底部周侧面上安装连通有一出料导锥；出料导锥的内部通过连接杆固定有一内筒。本发明变频电机通过减速机控制转动杆转动，而转动杆通过卷线轮上的钢丝绳来控制出料导锥升降，为物料库与散装车或装载船之间提供物料通道；且通过变频电机、卷线轮以及出料导锥的参数来算得变频电机的瞬时转矩T，最后得出出料导锥的上升和下降状态，本发明结构简单紧凑，安装和使用方便；安全性能高，维修简单，降低了人们的劳动压力和企业的生产成本。

Description

采用变频转矩控制的粉体物料散装机及其计算方法

技术领域

本发明属于散装机技术领域，特别是涉及一种采用变频转矩控制的粉体物料散装机及其计算方法。

背景技术

人们在日常对船或散装罐车进行装载粉体货物时，通常会用到散装机，散装机是将物料库内的物料转移到船或散装罐车上的通道式载体，且传统的散装机利用传感器检测的数据来控制散装头的升降，以便于人们安全便捷的装载货物。

目前市场上的散装机控制设备质量和体积均较大，需要在平台上进行安装固定，且散装机的安装高度受到工作环境的限制；现有的散装机的松绳和上下限位等机械电子式传感器结构复杂、安全性差、易损坏并且设备维护量大，直接增加了人们的劳动压力和企业的生产成本；因此研究一种采用变频转矩控制的粉体物料散装机及其计算方法来改变现有散装机的缺点势在必行。

发明内容

本发明的目的在于提供采用变频转矩控制的粉体物料散装机及其计算方法，变频电机通过减速机控制转动杆转动，而转动杆通过卷线轮上的钢丝绳来控制出料导锥升降，为物料库与散装车或装载船之间提供物料通道；且通过变频电机、卷线轮以及出料导锥的参数来算得变频电机的瞬时转矩T，最后得出出料导锥的上升和下降状态，解决了现有散装机结构复杂、体积和质量大、安装高度受限以及安全性能差，易损坏和维修繁琐的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为采用变频转矩控制的粉体物料散装机，包括下料斗，所述下料斗的中部周侧面固定安装有一收尘筒，所述收尘筒的底部周侧面通过卡箍固定有一伸缩帆布，所述伸缩帆布的底部周侧面上安装连通有一出料导锥；所述出料导锥的内部通过连接杆固定有一内筒，所述内筒的顶端通过伸缩套筒与伸缩散装头的底端相连通；

所述收尘筒的周侧面上固定连通有一出尘筒，所述收尘筒的底部周侧面上对称安装有导向轮，所述收尘筒的中部周侧面上对称开有矩形凹槽；

一所述矩形凹槽内安装有一减速机，所述减速机的输入轴与安装在收尘筒周侧面上的变频电机输出轴相连接，所述变频电机与变频器电性连接，所述减速机的输出轴内固定安装有一转动杆；

所述转动杆贯穿两矩形凹槽，且所述转动杆的两端分别固定安装有卷线轮，所述卷线轮的线槽内缠绕有一钢丝绳；所述钢丝绳的一端经导向轮与出料导锥的周侧面相连接。

进一步地，所述减速机为具有自锁功能的空心轴涡轮蜗杆减速机。

进一步地，所述出料导锥的底端端面固定有一放置架，所述放置架包括环形杆和连接杆，所述环形杆的周侧面通过若干连接杆与出料导锥的底端端面相连接。

进一步地，所述两矩形凹槽之间固定连通有一保护筒，所述保护筒的内部通过轴承与转动杆形成转动连接。

采用变频转矩控制的粉体物料散装机的计算方法，

通过所述变频器检测的变频电机和卷线轮以及出料导锥的参数来算得变频电机的瞬时转矩T，最后得出出料导锥的上升和下降状态；

所述变频电机瞬时转矩T的计算方法包括以下内容：

①：T＝9549*P/n，

公式①中，P为电机功率，n为电机转速；

②：P＝1.732*U*I*cosΦ，

公式②中，cosΦ为功率因数，I为变频电机的电流，U为变频电机的电压；

由公式①和②得：③：I＝T*n/U*cosΦ*16539；

④：v＝π*d*n/60000，

V为出料导锥的上升和下降速度，d为卷线轮直径为d，减速机减速比为s；

由公式③和④得，⑤：I＝3.628*T*v/π*d*U*cosΦ；

⑥：T＝π*d*P/6.283*v；

计算出变频电机的瞬时转矩T后，可得出出料导锥的上升和下降过程中的受到的作用力，进而判断出料导锥运行过程中的运行状态。

本发明具有以下有益效果：

本发明变频电机通过减速机控制转动杆转动，而转动杆通过卷线轮上的钢丝绳来控制出料导锥升降，为物料库与散装车或装载船之间提供物料通道；且通过变频电机、卷线轮以及出料导锥的参数来算得变频电机的瞬时转矩T，最后得出出料导锥的上升和下降状态，本发明结构简单紧凑、体积小、重量轻，且安装和使用方便，无需额外安装平台；安全性能高，维修简单，降低了人们的劳动压力和企业的生产成本。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明采用变频转矩控制的粉体物料散装机的结构示意图；

图2为本发明的侧剖视图；

图3为本发明的俯剖视图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-下料斗，2-收尘筒，3-卡箍，4-伸缩帆布，5-出料导锥，6-伸缩套筒，7-减速机，8-变频电机，9-转动杆，10-卷线轮，11-钢丝绳，12-放置架，201-出尘筒，202-导向轮，203-矩形凹槽，204-保护筒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开”、“底”、“顶部”、“中”、“底部”、“内”、“周侧面”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-3所示，本发明为采用变频转矩控制的粉体物料散装机，包括下料斗1，下料斗1的中部周侧面固定安装有一收尘筒2，收尘筒2的底部周侧面通过卡箍3固定有一伸缩帆布4，伸缩帆布4的底部周侧面上安装连通有一出料导锥5；出料导锥5的内部通过连接杆固定有一内筒，内筒的顶端通过伸缩套筒6与伸缩散装头2的底端相连通；

收尘筒2的周侧面上固定连通有一出尘筒201，收尘筒2的底部周侧面上对称安装有导向轮202，收尘筒2的中部周侧面上对称开有矩形凹槽203，且矩形凹槽203上安装有密封盖，防止灰尘和杂质进入到矩形凹槽203内；

一矩形凹槽203内安装有一减速机7，减速机7的输入轴与安装在收尘筒2周侧面上的变频电机8输出轴相连接，变频电机8与变频器电性连接，减速机7的输出轴内固定安装有一转动杆9；

转动杆9贯穿两矩形凹槽203，且转动杆9的两端分别固定安装有卷线轮10，卷线轮10的线槽内缠绕有一钢丝绳11；钢丝绳11的一端经导向轮202与出料导锥5的周侧面相连接。

其中，减速机7为具有自锁功能的空心轴涡轮蜗杆减速机，蜗杆内沿轴向方向上开有第一通孔，且第一通孔内安装有变频电机8的输出轴，涡轮内沿轴向方向上开有第二通孔，转动杆9安装在第二通孔内，而蜗杆与涡轮的啮合具有自锁性。

其中，出料导锥5的底端端面固定有一放置架12，放置架12包括环形杆和连接杆，环形杆的周侧面通过若干连接杆与出料导锥5的底端端面相连接。

其中，两矩形凹槽203之间固定连通有一保护筒204，保护筒204的内部通过轴承与转动杆9形成转动连接，保护筒204不贯穿下料斗1，且不与下料斗1相接触，以保证转动杆9的正常转动。

采用变频转矩控制的粉体物料散装机的计算方法，通过变频器检测的变频电机8和卷线轮10以及出料导锥5的参数来算得变频电机8的瞬时转矩T，最后得出出料导锥5的上升和下降状态；

变频电机8瞬时转矩T的计算方法包括以下内容：

①：T＝9549*P/n，

公式①中，P为电机功率，n为电机转速；

②：P＝1.732*U*I*cosΦ，

公式②中，cosΦ为功率因数，I为变频电机8的电流，U为变频电机8的电压；

由公式①和②得：③：I＝T*n/U*cosΦ*16539；

④：v＝π*d*n/60000，

V为出料导锥5的上升和下降速度，d为卷线轮10直径为d，减速机7减速比为s；

由公式③和④得，⑤：I＝3.628*T*v/π*d*U*cosΦ；

⑥：T＝π*d*P/6.283*v；

计算出变频电机8的瞬时转矩T后，可得出出料导锥5的上升和下降过程中的受到的作用力，进而判断出料导锥5运行过程中的运行状态。

本发明针对粉状物料散装机的一体化设计，降低其体积与重量使之安装更方便、并适用于更多的应用场景。利用变频的柔性启停技术，减少电机启停对设备的冲击。利用专用可编程变频器的可加载APP软件的特点，将散装机的所有控制信号集成为变频器内部软件识别系统；其次本发明的控制系统支持总线通讯，改变散装机传统IO口通讯模式，将现场的执行机构与远程控制上位机通过总线通讯连接；精简传统散装机的机械结构和光电传感器，减少了其架构平台，松绳及限位传感器和电气控制柜；

取消了传统散装机的多个传感器，通过对驱动电机转矩进行直接测量的方式，以软件控制的模式取代传统机电控制；避免传统机械电子传感装置结构复杂，机械结构易磨损运行不稳定、电气上易受到工业应用现场的电磁干扰而产生的误操作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.采用变频转矩控制的粉体物料散装机的计算方法，其中，采用变频转矩控制的粉体物料散装机包括下料斗(1)，所述下料斗(1)的中部周侧面固定安装有一收尘筒(2)，所述收尘筒(2)的底部周侧面通过卡箍(3)固定有一伸缩帆布(4)，所述伸缩帆布(4)的底部周侧面上安装连通有一出料导锥(5)；所述出料导锥(5)的内部通过连接杆固定有一内筒，所述内筒的顶端通过伸缩套筒(6)与伸缩散装头的底端相连通；

所述收尘筒(2)的周侧面上固定连通有一出尘筒(201)，所述收尘筒(2)的底部周侧面上对称安装有导向轮(202)，所述收尘筒(2)的中部周侧面上对称开有矩形凹槽(203)；

一所述矩形凹槽(203)内安装有一减速机(7)，所述减速机(7)的输入轴与安装在收尘筒(2)周侧面上的变频电机(8)输出轴相连接，所述变频电机(8)与变频器电性连接，所述减速机(7)的输出轴内固定安装有一转动杆(9)；

所述转动杆(9)贯穿两矩形凹槽(203)，且所述转动杆(9)的两端分别固定安装有卷线轮(10)，所述卷线轮(10)的线槽内缠绕有一钢丝绳(11)；所述钢丝绳(11)的一端经导向轮(202)与出料导锥(5)的周侧面相连接；

所述减速机(7)为具有自锁功能的空心轴蜗轮蜗杆减速机；

所述出料导锥(5)的底端端面固定有一放置架(12)，所述放置架(12)包括环形杆和连接杆，所述环形杆的周侧面通过若干连接杆与出料导锥(5)的底端端面相连接；

所述两矩形凹槽(203)之间固定连通有一保护筒(204)，所述保护筒(204)的内部通过轴承与转动杆(9)形成转动连接；

其特征在于：

通过所述变频器检测的变频电机(8)和卷线轮(10)以及出料导锥(5)的参数来算得变频电机(8)的瞬时转矩T，最后得出出料导锥(5)的上升和下降状态；

所述变频电机(8)瞬时转矩T的计算方法包括以下内容：

①：T＝9549*P/n，

公式①中，P为电机功率，n为电机转速；

②：P＝1.732*U*I*cosΦ，

公式②中，cosΦ为功率因数，I为变频电机(8)的电流，U为变频电机(8)的电压；

由公式①和②得：③：I＝T*n/U*cosΦ*16539；

④：v＝π*d*n/60000，

V为出料导锥(5)的上升和下降速度，d为卷线轮(10)直径为d，减速机(7)减速比为s；

由公式③和④得，⑤：I＝3.628*T*v/(π*d*U*cosΦ)；

⑥：T＝π*d*P/6.283*v；

计算出变频电机(8)的瞬时转矩T后，可得出出料导锥(5)的上升和下降过程中的受到的作用力，进而判断出料导锥(5)运行过程中的运行状态。

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