CN101618796B - 一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，主要结构由滚筒、滚筒架、腹环、固定板、端头组件、轴承组件、联接套、传动轴、减速器、制动器、联轴器、变频电机、液压机构、电控箱组成，采用收放滚筒、双行星伞齿轮变向变速、单向湿式制动器制动，变频调速、液压动力相结合的设计，使张紧装置实现了自动控制变速、变向、制动、缠绕钢丝绳等功能，电控箱采用微计算机处理器程序控制，传感器摄取功能信息，此装置设计先进，结构紧凑，操作使用方便，安全稳定可靠，强度好，力量大，可有效控制滚筒转动、变速、变向，增大了钢丝绳的收放能力，满足了伸缩带式输送机长运距、大运量、高速度条件下对张力的需要。

Description

一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置

技术领域

本发明涉及一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，属煤矿井下煤炭转运设备零部件的设计与制造的技术领域。

背景技术

在大中型煤矿中，煤炭的运输是靠伸缩带式输送机完成的，由于是在煤矿井下恶劣环境作业，伸缩带式输送机在起动、运转、制动以及急停、断电等不同工况时，所需的驱动滚筒分离点张力不同，这就要求处于驱动滚筒分离点的自动张紧装置要根据不同工况提供不同的张力，而且张力的调节快慢也应不同，尤其在急停或断电情况下，单向制动器应快速打开，如果单向制动器无法打开，会使得输送机驱动滚筒分离点张力过高，无法自动调节，损坏设备。

目前，国内使用的自动张紧装置不能对速度进行调节，无法满足输送机对张力调节快慢的要求，断电时，输送机驱动滚筒分离点张力过高，极易造成断带或损坏自动张紧装置，目前的张紧装置无法实现这种情况下的自我保护和对输送机的保护。

随着煤矿工作面的延长，伸缩带式输送机向长运距、大运量、高速度方向发展，甚至大于3000米，对驱动滚筒分离点张力的动态变化更趋复杂，对张紧装置的要求更高，目前使用的张紧装置已无法满足长运距、大运量、高速度条件下对张力的需要。

发明内容

发明目的

本发明的目的就是针对背景技术的需要，设计一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，采用变频电机、单向湿式制动器、双行星伞齿轮减速器等技术，以大幅度提高伸缩带式输送机的自动张紧装置的性能，以满足伸缩带式输送机长运距、大运量、高速度条件下对张力的需要。

技术方案

本发明主要结构由：滚筒、滚筒架、腹环、固定板、端头组件、轴承组件、联接套、传动轴、减速器、制动器、联轴器、变频电机、液压机构、电控箱组成；滚筒1为圆筒形，内部为滚筒腔15，滚筒腔15内装有腹环17、18，腹环18与联接套19联接，并由螺钉24固定，在腹环17、18内装有传动轴16，传动轴16右部伸入腹环18、联接套19内，并与减速器5联接，传动轴16左部伸入腹环17内，并由胀套23固紧，左端部伸入端头组件20内，并由轴承组件21固定；滚筒1左部通过端头组件20固定在固定板30上，滚筒1右部通过减速器5固定在固定板29上，固定板30与滚筒架4联接并固定，固定板29与滚筒架3联接并固定；减速器5右部垂直联接制动器6，制动器6联接联轴器7，联轴器7联接电机轴25，电机轴25联接变频电机8，变频电机8装在电机座10上，变频电机8上设有接线盒9；在变频电机8的后部设有电控箱11，电控箱11上设有液晶显示屏12、指示灯13、控制按钮14，电控箱11通过导线与变频电机8、液压电机26联接；在滚筒1的后部设有液压机构22，液压机构22通过液压管27与制动器6联接；液压机构22通过液压管27与缓冲油缸28联接。

所述的减速器5，为双行星伞齿轮减速器，由一级行星减速器、二级行星减速器、伞齿轮减速器组成，中部为中壳体33、左部为左壳体32、右部为右壳体34，在左壳体32与中壳体33之间为一级内齿圈63，在中壳体33与右壳体34之间为二级内齿圈66，并由螺栓54、55、56联接并固定；在减速器5的中间位置为花键轴31，花键轴31通过轴承41、42与左壳体32固定联接，左外部由接盘48、左外端盖37、螺栓53固定；花键轴31中部通过圆螺母47伸入左盖35内，并联接一级太阳轮61，一级太阳轮61与三个一级行星轮62啮合联接，三个一级行星轮62与一级内齿圈63啮合联接，一级行星轮62左部为左盖35、右部为右盖36；花键轴31联接一级太阳轮61轮轴并伸入二级行星架67内，并联接二级太阳轮64，二级太阳轮64与三个二级行星轮65啮合联接，三个二级行星轮65与二级内齿圈66啮合联接；二级太阳轮64的轮轴伸入大伞齿轴49内，并由轴承46固定联接，轴承46与中壳体34固定联接并同时联接大伞齿轴49，大伞齿轴49通过右键40安装联接大伞齿轮68，大伞齿轮68垂直联接小伞齿轮69，小伞齿轮69与小伞齿轴50联为一体，通过轴承44、45固定在右壳体34内，并由下端盖51、圆螺母52、螺栓58固定；大伞齿轴49与右壳体34之间由轴承43固定，并由右外端盖38、螺栓57固定；在左壳体32、中壳体33、右壳体34上设有注油孔70、71、72及放油孔73；在左、中、右壳体32、33、34之间装有密封圈，在接盘48、左外端盖37与左壳体32之间装有密封圈，在右外端盖38与右壳体34之间装有密封圈，在下端盖51、圆螺母52与右壳体34之间装有密封圈。

所述的制动器6，为单向湿式制动器，制动器壳体由制动器左壳体77、制动器右壳体78、右端盖79组成，并由螺栓99、100固定联接；制动器壳体中间为制动轴83；制动轴83左部设有平键84、右部为花键105，制动轴83上装有轴承85、86、单向轴承88，与制动器左壳体77、右壳体78、右端盖79固定定位联接，在单向轴承88外部设有轴承87，并与制动器左壳体77固定联接，由挡圈92挡住；在制动器右壳体78内设有活塞102，活塞102内设有弹簧91，弹簧91由大、小弹簧各8个组成；在制动器右壳体78内紧贴活塞102设有5个动摩擦片89、6个静摩擦片90；在制动器左壳体77左外部设有左端盖80、左外盖81，并由密封圈103密封、螺栓97、98固定；在右端盖79右部设有右外盖82、并由密封圈96、螺栓101固定；在制动器右壳体78上设有接头94、注油孔95；在制动器左壳体77、制动器右壳体78、右端盖79、左端盖80、活塞102及各联接部之间均设有密封圈，制动轴83左部的平键84与联轴器7联接、右部花键105与减速器5联接。

所述的电控箱11的控制电路，由25个分电路组成整体电路，IC1隔离保护电路、IC2熔断器电路、IC3输入滤波电路、IC4变频控制保护电路、IC5输出滤波电路、IC6变频电机连接电路、IC7变压隔离电路、IC8空开保护电路、IC9接触器电路、IC10液压电机连接电路、IC11漏电闭锁电路、IC12变压整流电路、IC13液晶显示电路、IC14皮带控制电路、IC15开门保护电路、IC16接触器启动电路、IC17传感器电路、IC18可编程控制电路、IC19数据采集转换电路、IC20数模转换电路、IC21安全隔离控制电路、IC22操作箱控制电路、IC23操作箱显示电路、IC24变频控制电路、IC25控制箱控制电路，各分电路之间由导线联接。

所述的变频电机8，为交流变频电机，其恒定参数为660V、55kw、60A，变频范围为0～50Hz。

所述的液压机构22，由液压油箱、液压电机、液压泵、液压阀块、空滤器、开关阀、梭阀、阀块、高压过滤器、压力表、蓄能器、卸荷阀、电磁球阀、传感器、缓冲油缸组成；在液压油箱74的上部设有液压电机26，液压电机26联接液压泵76，液压泵76通过液压管联接高压过滤器75、空滤器106，高压过滤器75通过液压管联接阀块112，在阀块112上设有梭阀115、液控换向阀114、卸荷阀113、电磁球阀106、压力表110、压力传感器107，并通过液压管联接阀块116，阀块116上设有蓄能器111、开关阀108；阀块112通过液压管27联接缓冲油缸28，缓冲油缸28联接钢丝绳118、张力传感器117，张力传感器117通过导线119联接电控箱11；阀块112通过液压管27联接制动器6；压力传感器107通过导线联接电控箱11。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是采用收放滚筒、减速器、制动器、变频调速、液压动力相结合的设计，使伸缩带式输送机的张紧装置，实现了自动控制变速、变向、制动、缠绕钢丝绳等功能，电机采用交流变频电机、制动器采用单向湿式制动器、减速器采用双行星伞齿轮变向变速，滚筒采用联接套、端头组件、轴承组件、腹环定位，电控箱采用微计算机处理器程序控制，传感器摄取功能信息，此装置设计合理先进、结构紧凑、操作使用方便、安全稳定可靠，强度好、力量大、可有效的控制调节滚筒的转动速度，增大了钢丝绳的收放张紧能力，满足了带式输送机长运距、大运量、高速度条件下对张紧力的需要，是十分理想的伸缩带式输送机的张紧装置。

附图说明

图1为整体结构主视图

图2为整体结构俯视图

图3为双行星伞齿轮减速器结构图

图4为单向湿式制动器结构图

图5为电控箱控制电路图

图中所示，附图标记清单如下：

1、滚筒，2、护罩，3、滚筒架，4、滚筒架，5、减速器，6、制动器，7、联轴器，8、变频电机，9、接线盒，10、电机座，11、电控箱，12、显示屏，13、指示灯，14、控制按钮，15、滚筒腔，16、传动轴，17、腹环，18、腹环，19、联接套，20、端头组件，21、轴承组件，22、液压机构，23、胀套，24、螺钉，25、电机轴，26、液压电机，27、液压管，28、缓冲油缸，29、固定板，30、固定板，31、花键轴，32、减速器左壳体，33、减速器中壳体，34、减速器右壳体，35、左盖，36、右盖，37、左外端盖，38、右外端盖，40、右键，41、轴承，42、轴承，43、轴承，44、轴承，45、轴承，46、轴承，47、圆螺母，48、接盘，49、大伞齿轴，50、小伞齿轴，51、下端盖，52、圆螺母，53、螺栓，54、螺栓，55、螺栓，56、螺栓，57、螺栓，58、螺栓，59、螺栓，60、螺栓，61、一级太阳轮，62、一级行星轮，63、一级内齿圈，64、二级太阳轮，65、二级行星轮，66、二级内齿圈，67、二级行星架，68、大伞齿轮，69、小伞齿轮，70、注油孔，71、注油孔，72、注油孔，73、放油孔，74、液压油箱，75、高压过滤器，76、液压泵，77、制动器左壳体，78、制动器右壳体，79、制动器右端盖，80、制动器左端盖，81、左外盖，82、右外盖，83、制动轴，84、平键，85、轴承，86、轴承，87、轴承，88、单向轴承，89、动摩擦片，90、静摩擦片，91、弹簧，92、挡圈，93、挡盖，94、接头，95、注油孔，96、密封圈，97、螺栓，98、螺栓，99、螺栓，100、螺栓，101、螺栓，102、活塞，103、密封圈，104、花键套，105、花键，106、空滤器，107、压力传感器，108、开关阀，109、电磁球阀，110、压力表，111、蓄能器，112、阀块，113、卸荷阀，114、液控换向阀，115、梭阀，116、阀块，117、张力传感器，118、钢丝绳，119、导线。

IC1、隔离保护电路，IC2、熔断器电路，IC3、输入滤波电路，IC4、变频控制保护电路，IC5、输出滤波电路，IC6、变频电机连接电路，IC7、变压隔离电路，IC8、空开保护电路，IC9、接触器电路，IC10、液压电机连接电路，IC11、漏电闭锁电路，IC12、变压整流电路，IC13、液晶显示电路，IC14、皮带控制电路，IC15、开门保护电路，IC16、接触器启动电路，IC17、传感器电路，IC18、可编程控制电路，IC19、数据采集转换电路，IC20、数模转换电路，IC21、安全隔离控制电路，IC22、操作箱控制电路，IC23、操作箱显示电路，IC24、变频控制电路，IC25、控制箱控制电路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1、2所示，为张紧装置整体结构图，各部位置、联系关系要正确，安装牢固。

滚筒、滚筒架、固定板承载力大，要强度好、力量大，要用合金结构钢制作，滚筒是收放钢丝绳的直接部件、要转动灵活、收放自如、制动灵敏、缓慢收放，以保障安全。

滚筒的转动是受双行星伞齿轮减速器减速、单向湿式制动器控制的，并由大功率变频交流电机带动，可实现无级变速，变换自如。

电控箱是张紧装置的控制电路箱，各部功能、变换均由电控箱程序控制。

液压机构是张紧装置制动器打开的动力源，液压力要准确，快速打开制动器；当输送机出现急停或突然断电时，输送机驱动滚筒分离点，胶带张力会迅速上升，使缓冲油缸和蓄能器压力升高，当升高到电磁球阀开启压力时，液压油经电磁球阀、梭阀、流入制动器活塞腔，将制动器迅速打开，滚筒反向转动，松出钢丝绳，使输送机胶带张力迅速降低，实现对伸缩带式输送机胶带和自动张紧装置的保护。

图3所示，为双行星伞齿轮减速器结构图，减速器采用一、二级行星齿轮减速、大小伞齿轮垂直变向减速，减速变向后带动滚筒转动，再加上变频电机无级调速，使滚筒的转速可实现无级、多级任意变化，按使用不同，达到最佳速度。

一、二级行星减速器，其行星轮均为三个，采用奇数设置，一级行星减速器传动速比为5∶1，二级行星减速器传动速比为5∶1，大小伞齿轮传动速比为3∶1，经三次变速后，其传动速比为75∶1。

双行星减速器的齿轮啮合要准确，传动运行自如，润滑要充足，各联接部要严格密封，不得漏油，花键轴要转动灵活。

图4所示，为单向湿式制动器结构图，制动轴通过轴承与各壳体联接固定要牢固，并严格密封，润滑充足通畅，活塞内的大小弹簧各为8个，组成整体弹性圈，动摩擦片为5个、静摩擦片为6个，制动自如，因滚筒转动力较大，故制动器要有足够的制动力。

图5所示，为电控箱电路图，控制电路由25个分电路组成整体电路，各分电路由导线联接，整体由微计算机控制电路程序控制，微计算机可采用32位微处理器，信息收集均由传感器完成，变频电路控制交流电机无级变频变速。

各部位置、联接关系要正确，各端子接线要牢固。

实施例：

本装置可选择三种方式：自动、手动、收带

自动工作方式：在自动工作状态下，伸缩带式输送机发出起动阶段、运行阶段和停机阶段三种不同工况信号时，可对胶带张力进行自动调节，还可根据不同工况对张力的调整速度进行自动调节。

手动工作方式：在手动工作状态下，可通过紧带或松带按钮增加或降低张力，为防止输送机胶带出现堆带，手动工作状态下，胶带张力不能低于张力下限值。

收带工作方式：收带工作状态下，本装置与伸缩带式输送机收带装置配合工作，当自动张紧装置接收到主机发出开始收带信号时，自动张紧装置会自动将胶带张力调至最佳值，既保证收带装置将多余胶带回收至收带滚筒，还可保证输送机不产生堆带。

Claims (7)

1.一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，其特征在于：主要结构由：滚筒、滚筒架、腹环、固定板、端头组件、轴承组件、联接套、传动轴、减速器、制动器、联轴器、变频电机、液压机构、电控箱组成；滚筒(1)为圆筒形，内部为滚筒腔(15)，滚筒腔(15)内装有第一、第二腹环(17、18)，第二腹环(18)与联接套(19)联接，并由螺钉(24)固定，在第一、第二腹环(17、18)内装有传动轴(16)，传动轴(16)右部伸入第二腹环(18)、联接套(19)内，并与减速器(5)联接，传动轴(16)左部伸入第一腹环(17)内，并由胀套(23)固紧，左端部伸入端头组件(20)内，并由轴承组件(21)固定；滚筒(1)左部通过端头组件(20)固定在第二固定板(30)上，滚筒(1)右部通过减速器(5)固定在第一固定板(29)上，第二固定板(30)与滚筒架(4)联接并固定，第一固定板(29)与滚筒架(3)联接并固定；减速器(5)右部垂直联接制动器(6)，制动器(6)联接联轴器(7)，联轴器(7)联接电机轴(25)，电机轴(25)联接变频电机(8)，变频电机(8)装在电机座(10)上，变频电机(8)上设有接线盒(9)；在变频电机(8)的后部设有电控箱(11)，电控箱(11)上设有液晶显示屏(12)、指示灯(13)、控制按钮(14)，电控箱(11)通过导线与变频电机(8)、液压电机(26)联接；在滚筒(1)的后部设有液压机构(22)，液压机构(22)通过液压管(27)与制动器(6)联接；液压机构(22)通过液压管(27)与缓冲油缸(28)联接。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，其特征在于：所述的减速器(5)，为双行星伞齿轮减速器，由一级行星减速器、二级行星减速器、伞齿轮减速器组成，中部为中壳体(33)、左部为左壳体(32)、右部为右壳体(34)，在左壳体(32)与中壳体(33)之间为一级内齿圈(63)，在中壳体(33)与右壳体(34)之间为二级内齿圈(66)，并由螺栓(54、55、56)联接并固定；在减速器(5)的中 间位置为花键轴(31)，花键轴(31)通过轴承(41、42)与左壳体(32)固定联接，左外部由接盘(48)、左外端盖(37)、螺栓(53)固定；花键轴(31)中部通过圆螺母(47)伸入左盖(35)内，并联接一级太阳轮(61)，一级太阳轮(61)与三个一级行星轮(62)啮合联接，三个一级行星轮(62)与一级内齿圈(63)啮合联接，一级行星轮(62)左部为左盖(35)、右部为右盖(36)；花键轴(31)联接一级太阳轮(61)轮轴并伸入二级行星架(67)内，并联接二级太阳轮(64)，二级太阳轮(64)与三个二级行星轮(65)啮合联接，三个二级行星轮(65)与二级内齿圈(66)啮合联接；二级太阳轮(64)的轮轴伸入大伞齿轴(49)内，并由轴承(46)固定联接，轴承(46)与右壳体(34)固定联接并同时联接大伞齿轴(49)，大伞齿轴(49)通过右键(40)安装联接大伞齿轮(68)，大伞齿轮(68)垂直联接小伞齿轮(69)，小伞齿轮(69)与小伞齿轴(50)联为一体，通过轴承(44、45)固定在右壳体(34)内，并由下端盖(51)、圆螺母(52)、螺栓(58)固定；大伞齿轴(49)与右壳体(34)之间由轴承(43)固定，并由右外端盖(38)、螺栓(57)固定；在左壳体(32)、中壳体(33)、右壳体(34)上设有注油孔(70、71、72)及放油孔(73)；在左、中、右壳体(32、33、34)之间装有密封圈，在接盘(48)、左外端盖(37)与左壳体(32)之间装有密封圈，在右外端盖(38)与右壳体(34)之间装有密封圈，在下端盖(51)、圆螺母(52)与右壳体(34)之间装有密封圈。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，其特征在于：所述的制动器(6)，为单向湿式制动器，制动器壳体由制动器左壳体(77)、制动器右壳体(78)、右端盖(79)组成，并由螺栓(99、100)固定联接；制动器壳体中间为制动轴(83)；制动轴(83)左部设有平键(84)、右部为花键(105)，制动轴(83)上装有轴承(85、86)、单向轴承(88)，与制动器左壳体(77)、右壳体(78)、右端盖(79) 固定定位联接，在单向轴承(88)外部设有轴承(87)，并与制动器左壳体(77)固定联接，由挡圈(92)挡住；在制动器右壳体(78)内设有活塞(102)，活塞(102)内设有弹簧(91)，弹簧(91)由大、小弹簧各8个组成；在制动器右壳体(78)内紧贴活塞(102)设有5个动摩擦片(89)、6个静摩擦片(90)；在制动器左壳体(77)左外部设有左端盖(80)、左外盖(81)，并由密封圈(103)密封、螺栓(97、98)固定；在右端盖(79)右部设有右外盖(82)、并由密封圈(96)、螺栓(101)固定；在制动器右壳体(78)上设有接头(94)、注油孔(95)；在制动器左壳体(77)、制动器右壳体(78)、右端盖(79)、左端盖(80)、活塞(102)及各联接部之间均设有密封圈，制动轴(83)左部的平键(84)与联轴器(7)联接、右部花键(105)与减速器(5)联接。

4.根据权利要求1所述的一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，其特征在于：所述的电控箱(11)的控制电路，由25个分电路组成整体电路，隔离保护电路(IC1)、熔断器电路(IC2)、输入滤波电路(IC3)、变频控制保护电路(IC4)、输出滤波电路(IC5)、变频电机连接电路(IC6)、变压隔离电路(IC7)、空开保护电路(IC8)、接触器电路(IC9)、液压电机连接电路(IC10)、漏电闭锁电路(IC11)、变压整流电路(IC12)、液晶显示电路(IC 13)、皮带控制电路(IC14)、开门保护电路(IC15)、接触器启动电路(IC16)、传感器电路(IC17)、可编程控制电路(IC18)、数据采集转换电路(IC19)、数模转换电路(IC20)、安全隔离控制电路(IC21)、操作箱控制电路(IC22)、操作箱显示电路(IC23)、变频控制电路(IC24)、控制箱控制电路(IC25)，各分电路之间由导线联接。

5.根据权利要求1所述的一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，其特征在于：所述的变频电机(8)，为交流变频电机，其恒定参数为660V、55kw、60A，变频范围为0～50Hz。

6.根据权利要求1所述的一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，其特征在于：所述的液压机构(22)，由液压油箱、液压电机、液压 泵、液压阀块、空滤器、开关阀、梭阀、阀块、高压过滤器、压力表、蓄能器、卸荷阀、电磁球阀、传感器、缓冲油缸组成；在液压油箱(74)的上部设有液压电机(26)，液压电机(26)联接液压泵(76)，液压泵(76)通过液压管联接高压过滤器(75)、空滤器(106)，高压过滤器(75)通过液压管联接第一阀块(112)，在第一阀块(112)上设有梭阀(115)、液控换向阀(114)、卸荷阀(113)、电磁球阀(106)、压力表(110)、压力传感器(107)，并通过液压管联接第二阀块(116)，第二阀块(116)上设有蓄能器(111)、开关阀(108)；第一阀块(112)通过液压管(27)联接缓冲油缸(28)，缓冲油缸(28)联接钢丝绳(118)、张力传感器(117)，张力传感器(117)通过导线(119)联接电控箱(11)；第一阀块(112)通过液压管(27)联接制动器(6)；压力传感器(107)通过导线联接电控箱(11)。

7.根据权利要求1所述的一种伸缩带式输送机的变频式自动张紧装置，其特征在于：双行星伞齿轮减速器的传动速比为：一级行星减速器传动速比为5∶1，二级行星减速器传动速比为5∶1，大小伞齿轮传动速比为3∶1，三次变速后，整体传动速比为75∶1。 

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