CN118004675A - 一种刮板输送机的紧链方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刮板输送机的紧链方法，属于刮板输送机领域，该方法为采用限矩减速永磁变频驱动系统的紧链方法，限矩减速永磁变频驱动系统包括驱动部、制动器、变频器和控制器，驱动部包括永磁同步电机、减速设置的齿轮传动部，该方法包括以下步骤：S10、通过变频器控制永磁同步电机低速旋转，以驱动刮板输送机的机尾链轮旋转，完成提链动作；S20、使用制动器对整个驱动部进行制动；S30、释放永磁同步电机制动扭矩，变频器断电；S40、人工介入进行接链，完成紧链工作。本发明在人工介入的过程中使用制动器将整个驱动部进行制动，并释放永磁同步电机扭矩，变频器断电，能够确保人员在接链过程中的绝对安全可靠。

Description

一种刮板输送机的紧链方法

技术领域

本发明属于刮板输送机领域，尤其涉及一种刮板输送机的紧链方法。

背景技术

刮板输送机作为煤矿井下综采工作面不可或缺的“三机”之一，不仅要运输煤和物料，而且还是采煤机的运行轨道，其性能的优劣直接影响着整个井下开采的效率。

刮板输送机是一种以链条为牵引机构的连续运输机械，是目前长壁式采煤工作面唯一的运输设备。链条为弹性元件，使用一段时间后发生弹性变形，需要定期进行紧链，以保证链条在合适的张力下运行。

现有的刮板输送机紧链方法，在紧链过程中，驱动系统需要单独配置紧链马达，紧链马达为液压马达提供动力，通过液压马达达到慢速紧链以及检修的作用，液压马达使得整个驱动部结构更为复杂，同时还需要配套液压源，对周边配套需求较多；同时，在需要人工介入进行接链时，要保证操作人员的人身安全，往往需要较为复杂的紧链工装来保证刮板输送机不会出现突然的转动，操作复杂，工作效率低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：

一种刮板输送机的紧链方法，为采用限矩减速永磁变频驱动系统的紧链方法，所述限矩减速永磁变频驱动系统包括驱动部、制动器、变频器和控制器，所述驱动部包括永磁同步电机、减速设置的齿轮传动部，所述永磁同步电机与所述齿轮传动部的输入端驱动连接，所述制动器设置在所述齿轮传动部的输出端，所述变频器分别与所述永磁同步电机、所述控制器电连接，所述紧链方法包括以下步骤：

S10、通过变频器控制永磁同步电机低速旋转，以驱动刮板输送机的机尾链轮旋转，完成提链动作；

S20、使用制动器对整个驱动部进行制动；

S30、释放永磁同步电机制动扭矩，变频器断电；

S40、人工介入进行接链，完成紧链工作。

进一步地，所述齿轮传动部包括减速设置的行星齿轮传动机构，所述行星齿轮传动机构的太阳轮与所述永磁同步电机的输出端连接，所述行星齿轮传动机构的行星架作为输出端。

进一步地，所述限矩减速永磁变频驱动系统还包括限矩保护部，所述限矩保护部设置在所述行星齿轮传动机构的内齿圈与所述行星齿轮传动机构的外壳之间，用于所述行星齿轮传动机构传动过程中控制传动扭矩并能够实现过载保护。

进一步地，所述限矩保护部包括：

与所述行星齿轮传动机构的外壳形成密闭空间的限矩保护壳；

与所述密闭空间连通的液压单元；

多对依次交错设置的摩擦片和对偶钢片，所述摩擦片和所述对偶钢片均位于所述密闭空间内；所述摩擦片固定安装在所述内齿圈上，所述对偶钢片固定安装在所述限矩保护壳的内壁上；

其中，当所述行星齿轮传动机构进行扭矩传动时，所述限矩保护壳内液体压力达到预设值时，所述液体压力驱动所述摩擦片和所述对偶钢片接触以实现扭矩的传动；当所述行星齿轮传动机构输入或负载扭矩大于所述摩擦片和所述对偶钢片之间的摩擦扭矩时，所述摩擦片和所述对偶钢片之间相对滑动以实现过载保护。

进一步地，所述限矩减速永磁变频驱动系统还包括壳体，所述壳体内具有独立设置的驱动腔和传动腔，所述永磁同步电机位于所述驱动腔内，所述行星齿轮传动机构和所述限矩保护壳位于所述传动腔内，所述行星齿轮传动机构的外壳为所述传动腔的内壁。

进一步地，所述行星齿轮传动机构为两级减速机构，所述两级减速机构包括一级平行圆柱齿轮减速机构和一级行星减速机构，所述一级平行圆柱齿轮减速机构的输出端与所述一级行星减速机构的太阳轮驱动连接，所述一级行星减速机构的行星架为输出端；所述摩擦片通过第一连接件固定安装在所述一级行星减速机构的内齿圈上，所述对偶钢片通过第二连接件固定安装在所述传动腔的内壁上。

进一步地，所述摩擦片和所述对偶钢片中的一个设置有内齿，所述摩擦片和所述对偶钢片中的另一个设置有外齿，所述内齿和所述外齿用于所述摩擦片与所述第一连接件、所述对偶钢片与所述第二连接件之间的连接。

进一步地，所述制动盘位于所述永磁同步电机的转子轴远离输出端的一侧，并与所述永磁同步电机的转子轴固定连接，所述制动活塞安装在所述驱动动腔的内壁上。

进一步地，所述液压制动器与所述液压单元共用同一液压站。

有益效果：

本发明提供的一种刮板输送机的紧链方法，为一种全新的紧链方式，利用永磁同步电机低速大扭矩的特点，以及变频器无级调速的功能便可实现刮板输送机的紧链功能，当永磁同步电机与变频器相配合完成提链动作后，需要人工介入进行接链；在人工介入的过程中使用制动器将整个驱动部进行制动，并释放永磁同步电机扭矩，变频器断电，能够确保人员在接链过程中的绝对安全可靠。

另外，本发明的紧链方式通过限矩减速永磁变频驱动系统内置的制动器以及永磁同步电机、变频器相互配合实现紧链的功能，大幅简化设备结构，缩小设备体积，减少对外部配套的依赖。充分利用设备自身的驱动、控制以及制动完全实现原有驱动的相关功能，极大程度减少驱动系统的组成部分，降低设备成本、减少对周边配套设备的依赖性。

附图说明

图1为安装有限矩减速永磁变频驱动系统的刮板输送机的整体结构示意图；

图2为限矩减速永磁变频驱动系统的整体结构示意图；

其中，1、链轮；2、链环；3、刮板；4、中部槽；5、永磁同步电机；6、限矩保护部；7、齿轮传动部；8、制动器。

具体实施方式

实施例1

参考图1-2，一种刮板输送机的紧链方法，为采用限矩减速永磁变频驱动系统的紧链方法，限矩减速永磁变频驱动系统包括驱动部、制动器8、变频器和控制器，驱动部包括永磁同步电机5、减速设置的齿轮传动部7，永磁同步电机5与齿轮传动部7的输入端驱动连接，制动器8设置在齿轮传动部7的输出端，变频器分别与永磁同步电机5、控制器电连接，紧链方法包括以下步骤：

S10、通过变频器控制永磁同步电机5低速旋转，以驱动刮板输送机的机尾链轮旋转，完成提链动作；

S20、使用制动器8对整个驱动部进行制动；

S30、释放永磁同步电机5制动扭矩，变频器断电，以确保人员在接链过程中的绝对安全；

S40、人工介入进行接链，完成紧链工作。

本实施例的刮板输送机，动力由永磁同步电机5输入，经齿轮传动部7传递给刮板3输送机的链轮轴，带动链轮1转动，链轮1上的链环2拉紧，带动中部槽4上的刮板3运动，进而实现煤等物料的运输。

本实施例采用的永磁同步电机5具有扭矩密度大、结构紧凑体积小、启动转矩大、过载能力强以及高效节能的特点，特别是在低速重载启动方面有着优异的性能优势，同时永磁同步电机5的负载响应相较于异步电动机更加灵敏，且启动电流相较于异步电动机(6-7倍额定电流)更小对电网冲击更小，前端设备容量要求更低。

本实施例中采用的行星齿轮传动机构，利用齿轮传动特点，不仅实现了降速增扭的作用使得永磁同步电机5的体积进一步缩小，同时还实现了结构整体布置的优化设计使得整机的散热系统更加高效合理。

另外，永磁同步电机5的设计额定转速相较于异步电动机有明显的降低，这对“异步电动机主要采用4极电机，额定转速为1480r/min，输入转速高，输入端密封线速度高，使得齿轮箱输入端漏油情况成为一个故障频发点”有着很好的解决，随着转速的降低，骨架密封的线速度也会大幅降低，骨架密封的寿命将大幅提高，提升设备的整体可靠性。

在本实施例中，齿轮传动部7包括减速设置的行星齿轮传动机构，行星齿轮传动机构的太阳轮与永磁同步电机5的输出端连接，行星齿轮传动机构的行星架作为输出端。

利用齿轮传动特点，不仅实现了降速增扭的作用使得永磁同步电机5的体积进一步缩小，同时还实现了结构整体布置的优化设计使得整机的散热系统更加高效合理。

为了更好的实现在一定时间内可以持续保证设定的输出扭矩，满足更多载荷工况保护驱动设备的同时，减少停机次数及停机时间，本实施例在实施例1的基础上进行更进一步地设置。

在本实施例中，限矩减速永磁变频驱动系统还包括限矩保护部6，限矩保护部6设置在行星齿轮传动机构的内齿圈与行星齿轮传动机构的外壳之间，用于行星齿轮传动机构传动过程中控制传动扭矩并能够实现过载保护；

限矩保护部6包括：

与行星齿轮传动机构的外壳形成密闭空间的限矩保护壳；

与密闭空间连通的液压单元；

多对依次交错设置的摩擦片和对偶钢片，摩擦片和对偶钢片均位于密闭空间内；摩擦片固定安装在内齿圈上，对偶钢片固定安装在限矩保护壳的内壁上；

其中，当行星齿轮传动机构进行扭矩传动时，限矩保护壳内液体压力达到预设值时，液体压力驱动摩擦片和对偶钢片接触以实现扭矩的传动；当行星齿轮传动机构输入或负载扭矩大于摩擦片和对偶钢片之间的摩擦扭矩时，摩擦片和对偶钢片之间相对滑动以实现过载保护。

在本实施例中，限矩减速永磁变频驱动系统还包括壳体，壳体内具有独立设置的驱动腔和传动腔，永磁同步电机5位于驱动腔内，行星齿轮传动机构和限矩保护壳位于传动腔内，行星齿轮传动机构的外壳为传动腔的内壁。

其中，行星齿轮传动机构中的驱动轴或齿轮轴等转动部件与限矩保护壳之间转动密封连接。

具体地，整体驱动系统中的壳体结构进行优化设计，实现了驱动部通过调整各部件的组合方式便可实现左、右两种安装方式，极大的方便了用户对不同安装型式的需求。

在本实施例中，行星齿轮传动机构为两级减速机构，两级减速机构包括一级平行圆柱齿轮减速机构和一级行星减速机构，一级平行圆柱齿轮减速机构的输出端与一级行星减速机构的太阳轮驱动连接，一级行星减速机构的行星架为输出端；摩擦片通过第一连接件固定安装在一级行星减速机构的内齿圈上，对偶钢片通过第二连接件固定安装在传动腔的内壁上。

具体地，齿轮传动部7是一个二级齿轮减速器，第一减速机构、二级减速机构分别由圆柱齿轮减速机构和一级行星减速机构组成，主要负责将永磁同步电机5的转速和转矩传递给下一级，在降低输出转速的同时提高输出扭矩。

本实施例提供的限矩减速永磁变频驱动系统，体小结构紧凑，现有技术中实现所述产品类似功能，综合体积增加2至3倍，重量增加约2倍以上，本实施例提供的刮板输送机的紧链方法更加符合工作环境紧凑、空间受限且冲击载荷较大、可靠性要求较高的工况。

在本实施例中，摩擦片和对偶钢片中的一个设置有内齿，摩擦片和对偶钢片中的另一个设置有外齿，内齿和外齿用于摩擦片与第一连接件、对偶钢片与第二连接件之间的连接。

其中，摩擦片和对偶钢片均为环形结构，根据实际使用情况，优选为摩擦片的外环设置有外齿，对偶钢片的内环设置有内齿。

具体地，行星齿轮传动机构包括太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈四部分。其中，行星架与刮板3输送机的链轮1相连接，太阳轮与上一级齿轮传动部7的输出轴相连接。限矩保护部6将上一级的输出转矩和转速传递给内齿圈，进而传递给行星架，行星架输出转矩和转速。

限矩保护部6主要由多对交错布置的摩擦片和对偶钢片组成的摩擦副、限矩保护壳(环形油缸)及相应密封件构成。摩擦片用作动片，与行星轮系的内齿圈相连接，随其一起动作；

对偶钢片作为静片，经内齿连接在传动腔的内壁(减速器壳体)上。动片与静片交错布置构成摩擦副，并在摩擦片与对偶钢片之间充满液压油。

限矩保护部6的具体工作过程为：

当电机转矩经齿轮传动部7输出至太阳轮时，太阳轮带动行星轮转动。初始状态时，对偶钢片和摩擦片之间具有一定的间隙，此时，内齿圈对行星轮的摩擦阻力矩不大，因而传递的负载力矩较小；内齿圈在行星轮的自转下开始运动，此时行星架输出扭矩很小；当限矩保护壳(环形油缸)中的油压增大时，摩擦片在油液压力作用下靠近对偶钢片，使得对偶钢片和摩擦片之间的接触压力增大，内齿圈对行星轮的摩擦阻力矩也随之增大，从而行星架传递的输出转矩也增大，输出轴逐渐被带动，对偶钢片和摩擦片逐渐完成结合。

当负载转矩过大超过摩擦片和对偶钢片所能传递的最大转矩时，摩擦片和对偶钢片会发生相对滑动，以此来实现过载保护功能；

当负载恢复正常时，摩擦片和对偶钢片也可以保证快速恢复结合。

本实施例中的限矩保护部6利用液黏限矩的独特优势，在一定时间内可以持续保证设定的输出扭矩，满足更多载荷工况保护驱动设备的同时减少停机次数及停机时间，解决了其他限矩类产品，达到设定值后断开输出的，设备再次启动时需要带载或满载启动的弊端。

同时，液黏限矩设置于驱动部与负载之间，能够阻断所有从负载侧传输到驱动部的冲击载荷，能够更好的保护整个驱动部的零部件，并且设备启动过程中依靠变频器与永磁同步电机的特性，大幅简化了液黏控制系统，在设备运行过程中起到了过载保护以及冲击保护的作用。

本实施例提供的刮板输送机的紧链方法，高效节能综合成本降低，永磁同步电机转子自带磁场，无需励磁损耗，且在各负载点均能保持较高的功率因素及效率，并且减少了原有传动系统的传动链，减少能量损失，所以永磁驱动系统在设备运行中更加节能，同时由于体积小结构紧凑，对周边配套设备依赖性小，综合配套成本更低。

为了提高安全性能，在本实施中，制动器8为液压制动器，液压制动器包括制动盘和制动活塞，制动盘位于永磁同步电机的转子轴远离输出端的一侧，并与永磁同步电机的转子轴固定连接，制动活塞安装在驱动腔的内壁上，液压制动器与液压单元共用同一液压站。

在其他实施例中，根据实际使用情况，制动器8还可以为气动制动器、电动制动器、机械制动器等类型制动器。

本实施例提供的刮板输送机的紧链方法，充分利用设备自身的驱动、控制以及制动完全实现原有驱动的相关功能，极大程度减少驱动系统的组成部分，降低设备成本、减少对周边配套设备的依赖性。

变频器和控制器组成的电控系统可以实现对负载的宏观控制，实现多机联动功率平衡，以及多机逻辑启动，主要应对非突变性载荷的处理，同时可以实时监测设备的运行状态，并且各驱动部之间相互通讯，根据各个驱动部之间的运行状态执行不同的逻辑策略。对运行过程进行记录存储，包括状态参数、报警参数、故障参数，并且相关数据可以上传至上位机进行统一数据处理及自动化管理。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种刮板输送机的紧链方法，其特征在于，为采用限矩减速永磁变频驱动系统的紧链方法，所述限矩减速永磁变频驱动系统包括驱动部、制动器、变频器和控制器，所述驱动部包括永磁同步电机、减速设置的齿轮传动部，所述永磁同步电机与所述齿轮传动部的输入端驱动连接，所述制动器设置在所述齿轮传动部的输出端，所述变频器分别与所述永磁同步电机、所述控制器电连接，所述紧链方法包括以下步骤：

S10、通过变频器控制永磁同步电机低速旋转，以驱动刮板输送机的机尾链轮旋转，完成提链动作；

S20、使用制动器对整个驱动部进行制动；

S30、释放永磁同步电机制动扭矩，变频器断电；

S40、人工介入进行接链，完成紧链工作。

2.根据权利要求1所述的紧链方法，其特征在于，所述齿轮传动部包括减速设置的行星齿轮传动机构，所述行星齿轮传动机构的太阳轮与所述永磁同步电机的输出端连接，所述行星齿轮传动机构的行星架作为输出端。

3.根据权利要求2所述的刮板输送机的紧链方法，其特征在于，所述限矩减速永磁变频驱动系统还包括限矩保护部，所述限矩保护部设置在所述行星齿轮传动机构的内齿圈与所述行星齿轮传动机构的外壳之间，用于所述行星齿轮传动机构传动过程中控制传动扭矩并能够实现过载保护。

4.根据权利要求3所述的刮板输送机的紧链方法，其特征在于，所述限矩保护部包括：

与所述行星齿轮传动机构的外壳形成密闭空间的限矩保护壳；

与所述密闭空间连通的液压单元；

多对依次交错设置的摩擦片和对偶钢片，所述摩擦片和所述对偶钢片均位于所述密闭空间内；所述摩擦片固定安装在所述内齿圈上，所述对偶钢片固定安装在所述限矩保护壳的内壁上；

其中，当所述行星齿轮传动机构进行扭矩传动时，所述限矩保护壳内液体压力达到预设值时，所述液体压力驱动所述摩擦片和所述对偶钢片接触以实现扭矩的传动；当所述行星齿轮传动机构输入或负载扭矩大于所述摩擦片和所述对偶钢片之间的摩擦扭矩时，所述摩擦片和所述对偶钢片之间相对滑动以实现过载保护。

5.根据权利要求4所述的刮板输送机的紧链方法，其特征在于，所述限矩减速永磁变频驱动系统还包括壳体，所述壳体内具有独立设置的驱动腔和传动腔，所述永磁同步电机位于所述驱动腔内，所述行星齿轮传动机构和所述限矩保护壳位于所述传动腔内，所述行星齿轮传动机构的外壳为所述传动腔的内壁。

6.根据权利要求5所述的刮板输送机的紧链方法，其特征在于，所述行星齿轮传动机构为两级减速机构，所述两级减速机构包括一级平行圆柱齿轮减速机构和一级行星减速机构，所述一级平行圆柱齿轮减速机构的输出端与所述一级行星减速机构的太阳轮驱动连接，所述一级行星减速机构的行星架为输出端；所述摩擦片通过第一连接件固定安装在所述一级行星减速机构的内齿圈上，所述对偶钢片通过第二连接件固定安装在所述传动腔的内壁上。

7.根据权利要求6所述的刮板输送机的紧链方法，其特征在于，所述摩擦片和所述对偶钢片中的一个设置有内齿，所述摩擦片和所述对偶钢片中的另一个设置有外齿，所述内齿和所述外齿用于所述摩擦片与所述第一连接件、所述对偶钢片与所述第二连接件之间的连接。

8.根据权利要求7所述的刮板输送机的紧链方法，其特征在于，所述制动器为液压制动器，所述液压制动器包括制动盘和制动活塞，所述制动盘位于所述永磁同步电机的转子轴远离输出端的一侧，并与所述永磁同步电机的转子轴固定连接，所述制动活塞安装在所述驱动动腔的内壁上。

9.根据权利要求8所述的刮板输送机的紧链方法，其特征在于，所述液压制动器与所述液压单元共用同一液压站。