CN103343805B - 带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置 - Google Patents

Abstract

带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置，克服了现有带式输送机多机驱动系统中经常出现空载或轻载运行的工况，能源浪费的问题，特征是箱体上在有泵轮轴的一侧加工有制动器安装孔，通过制动器轴承座安装电磁制动器，在电磁制动器的制动器轴上安装与所述主动齿轮啮合的从动齿轮，有益效果是实现了多机驱动带式输送机可带载动力隔离功能，达到了节能目的，且电磁制动器选型较小，技术实现难度降低，且电磁制动器本体造价低廉，可实现电动机在动力隔离或动力重新投入过程中减少设备的力矩冲击以及当带式输送机的驱动系统中某台电动机出现故障后，在负载允许的情况下可将其关停，而不影响带式输送机的正常工作运行，提高了输送机的连续运转性能。

Description

带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置

技术领域

本发明属于液力传动技术领域，特别涉及应用于带式输送机多机驱动，使带式输送机可在不停机状态下实现带载动力隔离或再投入的带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置。

背景技术

带式输送机是运送散状物料的主要设备，大运量、长距离带式输送机的驱动系统通常由两台或两台以上电动机组成。带式输送机在运行过程中经常出现空载或轻载运行的工况，在此种工况下，带式输送机的驱动电动机系统能耗损失较高，功率因数较低，造成了巨大的能源浪费。为了解决上述问题，现有技术通常采用在带式输送机减速器低速轴上加装超越离合器的结构，以达到降低电动机系统的能耗，提高电动机系统的功率因数的目的，但是，由于带式输送机减速器的低速轴转矩与超越离合器的公称转矩两者范围并不重叠，使得在实际应用中，大转矩带式输送机通常选不到合适的公称转矩超越离合器；即使小转矩皮带机选到了合适的超越离合器，也会因超越离合器尺寸过大，给设计及成本控制带来不利影响；另外，带式输送机减速器低速轴加装超越离合器可以使电动机停止运行后该驱动单元处于超越工况，带式输送机的扭矩不会反传给电动机，但该电动机在重新启动投入运行时会产生一个正向的转矩冲击，对带式输送机产生不利影响。

本申请人提出的申请号为200620093870.,9的实用新型专利公开了一种带式输送机柔性启动调速装置，该装置包括调速传动单元和设置触摸式监视器的自动控制单元，其技术要点是，所述调速传动单元的调速型液力偶合器的转子体中的泵轮工作腔流道的里端设置进油口，涡轮工作腔流道的入口端设置缓冲引导流道，转动外壳的周向设置与其工作腔连通的泄油螺塞，导流管控制装置的拉杆与电动执行机构的曲柄利用连杆铰接，基于PLC的自动控制单元的PID模块与调速传动单元的信号传感单元形成闭环调节回路，该装置可使驱动电机空载启动，降低载荷的加速力矩，但是该装置无法达到带式输送机在运行状态下实现带载动力隔离或再投入的目的，依然存在带式输送机在运行过程中出现空载或轻载运行的工况后，不能切断部分电动机的动力输入，造成了不必要的能源的浪费，而这个问题是港口和矿山等使用带式输送机的场合一直希望解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的不足之处，提供一种在带式输送机的多机驱动系统中，当实际功率因数较低时，驱动系统可以在带式输送机正常工作的前提下关停部分电动机，并切断电动机与带式输送机的动力连接，以提高系统效率；当负载功率变大，现有工作电动机的数量出现不能满足负载功率要求的趋势时，将原先关停的电动机重新启动，再投入运行，以实现多机驱动带式输送机在正常工作的情况下根据负载变化自动变更参与驱动的电动机数量的带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置。

本发明采用的技术方案包括箱体、箱盖、涡轮轴、泵轮轴、主动齿轮、背轮、泵轮、转动外壳、导流管装置和供油系统，在所述箱体上安装供油泵，在所述箱体的外部台面上安装有润滑泵和从动齿轮，所述箱体上在有泵轮轴的一侧加工有制动器安装孔，在该制动器安装孔内安装有制动器轴承座，在制动器轴承座内安装电磁制动器，在所述电磁制动器的制动器轴上安装与所述主动齿轮啮合的从动齿轮，在制动器轴右端通过右轴端盖板用螺栓固定连接制动器法兰，同时将制动器法兰进行轴向定位，在制动器轴左端通过左轴端盖板用螺栓与所述从动齿轮进行轴向定位，在制动器法兰的左侧套装有衔铁，在制动器法兰上加工有环状凹槽，在该环状凹槽中安装有碟片弹簧，所述制动器法兰通过第二铆钉与碟片弹簧固定连接，所述衔铁通过第一铆钉与碟片弹簧固定连接，在衔铁的左侧制动器轴上套装有磁轭，磁轭的左侧与所述制动器轴承座用螺钉连接，制动器轴承座中安装制动器轴承，在制动器轴承的内圈安装所述从动齿轮，在所述制动器轴承座上还加工有用于润滑的油的进油孔和排油孔，在所述磁轭的内孔安装密封圈。

所述制动器法兰通过3个第二铆钉与碟片弹簧固定连接，所述衔铁通过3个第一铆钉与碟片弹簧固定连接，所述制动器轴承座中安装2个制动器轴承。

在所述磁轭、衔铁和制动器法兰外安装有防尘盖，在防尘盖内安装有温度传感器。

所述供油系统包括所述供油泵、回吸油泵和润滑泵，所述供油泵的进油口处连接与箱体中油箱联通的滤油器，供油泵的出油口管路上连接外部设备热交换器，外部设备热交换器进油口与出油口管路上分别安装有第一截止阀及第二截止阀，供油泵泵出的工作油通过油路经过截止阀分成两条供油路线，油路一的工作油进入由所述背轮、泵轮、涡轮和转动外壳共同组成的旋转体油腔之后油液通过油路排回箱体的下部油箱；油路二为共用轴承、涡轮轴承、第一泵轮轴承、第二泵轮轴承、制动器轴承提供润滑油液，而后油液分别返回箱体的下部油箱；所述供油泵出口处连接有工作油返回箱体的下部油箱的支路，在该支路上设有第二溢流阀，在所述供油泵的供油回路上在第二截止阀之后安装有第一温度传感器及压力传感器，工作油通过由背轮、泵轮、涡轮和转动外壳共同组成的旋转体油腔后返回油箱的油路上设有的第二温度传感器，在所述滤油器的出口连接实现共用轴承和涡轮轴承在供油泵停止工作后供油的润滑泵，在所述润滑泵与共用轴承和涡轮轴承之间的油路上设有压力表。

在所述供油泵的出口油路连接回吸油泵，在回吸油泵与箱体下部油箱之间油路上安装有第一溢流阀，在所述箱体下部油箱内还设有热电阻，在所述箱体下部油箱内还设有监控油温的第三温度传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明在具有原带式输送机柔性启动调速装置的柔性启动调速功能基础上实现了多机驱动带式输送机可带载动力隔离功能，达到了节能目的，并使适合实现这一功能的带式输送机范围大大拓宽，只要能够应用调速型液力偶合器实现柔性启动调速功能的带式输送机，均可使用本发明实现带载动力隔离。

（2）由于电磁制动器在电动机与减速器之间的具有高转速低转矩特点的偶合器泵轮轴上实现制动，大大减小了制动力矩要求，使得电磁制动器选型较小，技术实现难度降低，且电磁制动器本体造价低廉。

（3）本发明利用“带式输送机柔性启动调速装置”的性能特点，可实现电动机在动力隔离或动力重新投入过程中减少设备的力矩冲击。

（4）本发明可实现当带式输送机的驱动系统中某台电动机出现故障后，在负载允许的情况下可将其关停，而不影响带式输送机的正常工作运行，提高了输送机的连续运转性能。

本发明适用范围广，适合于带式输送机的各种工作场合，如矿山和港口等。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，

图2是图1的A向视图，

图3是本发明的电磁制动器结构及安装示意图，

图4是本发明的液压油路原理图。

图中：

1.泵轮轴,2.泵轮测速齿轮,3.第一圆螺母,

4.第一泵轮轴承,5.第一右端盖,6.第一轴承座,

7.主动齿轮,8.共用轴承,9.背轮,

10.涡轮,11.箱盖,12.泵轮,

13.转动外壳,14.导流管装置,15.排油腔体,

16.第一左端盖,17.涡轮测速齿轮,18.第二左端盖,

19.涡轮轴,20.第二圆螺母,21.涡轮轴承,

22.泵轮连接套,23.第二泵轮轴承,24.润滑泵电动机,

25.润滑泵,26.供油泵,27.供油泵电动机,

28.箱体,29.回吸油泵,30.回吸油泵电动机,

31.电磁制动器,

31-1.制动器轴,31-2.右轴端盖板,31-3.制动器法兰,

31-4.碟片弹簧,31-5.第一铆钉,31-6.衔铁,

31-7.磁轭,31-8.进油孔,31-9.制动器轴承,

31-10.左轴端盖板,31-11.排油孔,31-12.密封圈,

31-13.防尘罩,31-14.第二铆钉,31-15.温度传感器

32.制动器轴承座,33.从动齿轮,34第二右端盖.,

35.热电阻，36.滤油器，

37-1．第一截止阀，37-2．第二截止阀，

38.外部设备热交换器，

39-1．第一温度传感器，39-2．第二温度传感器，

40.压力传感器，

41-1．第一溢流阀，41-2．第二溢流阀，

42.压力表。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明包括箱体28与箱盖11，箱体28与箱盖11用螺栓固定连接在一起，在箱体28与箱盖11的分箱面上加工有左右2个圆孔，在左侧圆孔左端面安装有排油腔体15，排油腔体15与箱体28及箱盖11用螺栓固定连接在一起，在排油腔体15中装配有涡轮轴19，所述涡轮轴19上装配有涡轮轴承21、第二圆螺母20、第一左端盖16、涡轮测速齿轮17和第二左端盖18，所述第一左端盖16与其右侧的排油腔体15通过螺栓进行固定连接，所述第一左端盖16右侧台肩端面与涡轮轴承21外圈左端面压紧，所述涡轮轴承21外圈右端面与排油腔体15内孔台肩压紧，由涡轮轴承21外圈实现轴向定位，所述第二圆螺母20右端面与涡轮轴承17内圈左端面压紧，所述涡轮轴承17内圈右端面与涡轮轴15的轴肩压紧，由涡轮轴承17内圈实现轴向定位，所述第一左端盖16与其左侧的第二左端盖18用螺栓固定连接，在所述涡轮轴19上套装有涡轮10，涡轮10与涡轮轴19用螺栓固定连接，在所述涡轮10右侧装配有涡轮轴19和泵轮轴1的共用轴承8，所述共用轴承8的内圈与涡轮轴19形成轴孔配合，在所述箱体28与箱盖11的分箱面上加工的右侧圆孔右端面安装有轴承座6，所述轴承座6通过螺栓与箱体28及箱盖11固定连接，在第一轴承座6中装配泵轮轴1，所述泵轮轴1上装配有主动齿轮7、第一泵轮轴承4、第一圆螺母3、第一右端盖5和泵轮测速齿轮2，所述第一右端盖5与其左侧的第一轴承座6通过螺栓固定连接，所述第一右端盖5左侧台肩端面与第一泵轮轴承4外圈右端面压紧，所述第一泵轮轴承4外圈左端面与第一轴承座6内孔台肩压紧，由第一泵轮轴承4外圈实现轴向定位，所述第一圆螺母3左端面与第一泵轮轴承4内圈右端面压紧，所述第一泵轮轴承4内圈左端面与主动齿轮7的台肩压紧，由第一泵轮轴承4内圈实现轴向定位，所述主动齿轮7的左端面与泵轮轴1的轴肩压紧实现轴向定位，所述第一右端盖5与其右侧的第二右端盖34用螺栓固定连接，在所述泵轮轴1的左端加工有法兰，在该法兰左侧通过螺栓与套装在共用轴承8外圈上的背轮9固定连接，所述背轮9加工有法兰，背轮9左侧安装有泵轮12，泵轮12左侧安装有转动外壳13，所述泵轮12与转动外壳13也加工有法兰，背轮9与泵轮12及转动外壳13通过螺栓在三者的法兰上实现固定连接，在所述转动外壳13腔体内与泵轮12左侧安装有泵轮连接套22，泵轮连接套22通过螺栓与泵轮12固定连接，在所述泵轮连接套22上装配有泵轮第二轴承23，泵轮第二轴承23内圈与泵轮连接套22形成配合，外圈与排油腔体15右侧内孔形成配合，泵轮连接套22与涡轮轴19套装并有径向间隙，在所述转动外壳13腔体内安装有导流管装置14，在所述箱体28的外部左台面上安装有润滑泵25及润滑泵电动机24，在所述箱体28的外部右台面上安装有回吸油泵29及回吸油泵电动机30，所述箱体28上在有泵轮轴1的一侧于泵轮轴1下方加工有制动器安装孔，在该制动器安装孔内安装有制动器轴承座32，在制动器轴承座孔内安装制动器31，在所述电磁制动器31左侧于箱体28内装配有与安装在泵轮轴1上的主动齿轮7啮合以传递转矩的从动齿轮33，在所述箱体28的面板上焊接的支座上安装供油泵26及供油泵电动机27。

如图3所示，所述电磁制动器31包括制动器轴31-1，在制动器轴31-1右端通过右轴端盖板31-2用6个螺栓固定连接制动器法兰31-3，同时将制动器法兰31-3进行轴向定位，在制动器轴31-1左端通过左轴端盖板31-10用螺栓与所述从动齿轮33进行轴向定位，在法兰31-3的左侧套装有衔铁31-6，在法兰31-3上加工有环状凹槽，在该环状凹槽中安装有碟片弹簧31-4，所述法兰31-3通过3个第二铆钉31-14与碟片弹簧31-4固定连接，所述衔铁31-6通过3个第一铆钉31-5与碟片弹簧31-4固定连接，在衔铁31-6的左侧制动器轴31-1上套装有磁轭31-7，磁轭31-7的左侧与制动器轴承座32用螺钉连接，制动器轴承座32中安装2个制动器轴承31-9，在制动器轴承31-9的内圈安装所述从动齿轮33，在所述制动器轴承座32上还加工有用于润滑的油的进油孔31-8和排油孔31-11，在所述磁轭31-7的内孔安装密封圈31-12，以防止用于润滑的油进入到制动器工作面，在所述磁轭31-7、衔铁31-6和制动器法兰31-3外安装有防尘盖31-13，在防尘盖内安装有温度传感器31-15，实现制动器本体的温度监测与超温报警。

如图4所示，本发明的供油系统包括所述供油泵26、回吸油泵29和润滑泵25，所述供油泵26的进油口处连接与箱体28中油箱联通的滤油器36，供油泵26的出油口管路上连接外部设备热交换器38，外部设备热交换器38进油口与出油口管路上分别安装有第一截止阀37-1及第二截止阀37-2，供油泵26泵出的工作油通过油路经过截止阀37-2分成两条供油路线，油路一的工作油进入由所述背轮9、泵轮12、涡轮10和转动外壳13共同组成的旋转体油腔之后油液通过油路排回箱体28的下部油箱；油路二为共用轴承8、涡轮轴承21、第一泵轮轴承4、第二泵轮轴承23、制动器轴承31-9提供润滑油液，而后油液分别返回箱体28的下部油箱；所述供油泵26出口处连接有工作油返回箱体28的下部油箱的支路，在该支路上设有第二溢流阀41-2，在所述供油泵26的供油回路上在第二截止阀37-2之后安装有第一温度传感器39-1及压力传感器40，工作油通过由背轮9、泵轮12、涡轮10和转动外壳13共同组成的旋转体油腔后返回油箱的油路上设有的第二温度传感器39-2，在所述滤油器36的出口连接实现共用轴承8和涡轮轴承21在供油泵26停止工作后供油的润滑泵25，在所述润滑泵25与共用轴承8和涡轮轴承21之间的油路上设有压力表42。

在所述供油泵26的出口油路连接回吸油泵29，在回吸油泵29与箱体28下部油箱之间油路上安装有第一溢流阀41-1，在所述箱体28下部油箱内还设有热电阻35，在所述箱体28下部油箱内还设有监控油温的第三温度传感器39-3。

本发明是在“带式输送机柔性启动调速装置”的基础上增加制动系统，具体是将原装置供油系统的供油泵改为自带电动机的供油泵26及自带电动机的润滑泵25共计2台油泵；原通过泵轮轴1带动主动齿轮7及从动齿轮33驱动的供油泵安装位置安装本发明新增的电磁制动器31；供油泵26排出的油经冷却器、工作油路进入偶合器工作腔实现能量转换及传递，再经导流管装置14排回油箱。

在实际运行时的动力传递特性描述如下：供油系统的供油泵26在供油泵外带电动机27驱动下获得动力，提供本发明装置泵轮12及涡轮10构成的工作腔所需要的工作油液，同时，供油泵26泵出的油液分出支路进入各轴承润滑室，实现轴承润滑，此时润滑泵25不工作；当满载传递动力时，本发明装置的泵轮12及涡轮10在安装于转动外壳13内的导流管装置14的控制下充满工作油，这时带式输送机主驱动电动机输出的转矩在泵轮轴1、泵轮12、涡轮10、涡轮轴19的传递下满载输出；当动力需要可控传递时，利用安装于转动外壳13内的导流管装置14调整泵轮12与涡轮10组成的工作腔的排油量，实现工作腔内充油量的可控变化，达到动力可控输出的目的，这时带式输送机主驱动电动机输出的转矩在泵轮轴1、泵轮12、涡轮10和涡轮轴19的传递下可控输出。

可带载动力隔离特性描述如下：本发明装置增加电磁制动器31，电磁制动器31通过从动齿轮33、主动齿轮7与泵轮轴1连接，泵轮轴1与带式输送机主驱动电动机的输出轴刚性连接，当本发明装置对应的带式输送机主驱动电动机进入动力隔离状态时，主驱动电动机需要断电停机，但此时带式输送机其它主驱动电动机均为正常运转状态，带式输送机以额定的转速正常运行，带式输送机会将自身的转动经过本发明装置传递给已经关停的主驱动电动机，此状态不是真正的动力隔离，本发明通过如下的步骤实现欲关停的主驱动电动机实现真正的动力隔离：第一步，通过电气控制系统将本发明装置的供油泵26关停，泵轮12与涡轮10组成的工作腔不会继续获得工作油液；第二步，通过电气控制系统利用导流管装置将泵轮12与涡轮10组成的工作腔中工作油液排空，油液返回箱体28下部油箱，此时泵轮12与涡轮10组成的工作腔中工作介质为空气，泵轮12与涡轮19依然利用空气的鼓风作用传递力矩及转速，但力矩值极大变小；第三步，通过控制系统使电磁制动器31工作，即电磁制动器31的衔铁31-6在磁轭31-7的电磁力作用下与磁轭31-7吸合，产生制动摩擦力，制动摩擦力通过从动齿轮33和主动齿轮7传递给泵轮轴1，实现了电磁制动器31对泵轮轴1的制动，正向与反向传递的动力都得到隔离；第四步，通过电气控制系统启动润滑泵25，润滑泵25泵出的油液供尚在旋转运动的共用轴承8及涡轮轴承21，实现尚在工作的共用轴承8及涡轮轴承21的润滑。

本发明装置在实现关停的主驱动电动机的动力再投入时，只需要通过电气控制系统将电磁制动器31打开，撤销制动力，即可实现偶合器按程序启动，主驱动电动机的动力传递给带式输送机。

Claims (5)

1.带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置，包括箱体（28）、箱盖（11）、涡轮轴（19）、泵轮轴（1）、主动齿轮（7）、背轮（9）、泵轮（12）、转动外壳（13）、导流管装置（14）和供油系统，在所述箱体（28）上安装供油泵（26），在所述箱体（28）的外部台面上安装有润滑泵（25）和从动齿轮（33），其特征在于，在所述箱体（28）上有泵轮轴（1）的一侧加工有制动器安装孔，在该制动器安装孔内安装有制动器轴承座（32），在制动器轴承座（32）内安装电磁制动器（31），在所述电磁制动器（31）的制动器轴（31-1）上安装与所述主动齿轮（7）啮合的从动齿轮（33），在制动器轴（31-1）右端通过右轴端盖板（31-2）用螺栓固定连接制动器法兰（31-3），同时将制动器法兰（31-3）进行轴向定位，在制动器轴（31-1）左端通过左轴端盖板（31-10）用螺栓与所述从动齿轮（33）进行轴向定位，在制动器法兰（31-3）的左侧套装有衔铁（31-6），在制动器法兰（31-3）上加工有环状凹槽，在该环状凹槽中安装有碟片弹簧（31-4），所述制动器法兰（31-3）通过第二铆钉（31-14）与碟片弹簧（31-4）固定连接，所述衔铁（31-6）通过第一铆钉（31-5）与碟片弹簧（31-4）固定连接，在衔铁（31-6）的左侧制动器轴（31-1）上套装有磁轭（31-7），磁轭（31-7）的左侧与所述制动器轴承座（32）用螺钉连接，制动器轴承座（32）中安装制动器轴承（31-9），在制动器轴承（31-9）的内圈安装所述从动齿轮（33），在所述制动器轴承座（32）上还加工有用于润滑的油的进油孔（31-8）和排油孔（31-11），在所述磁轭（31-7）的内孔安装密封圈（31-12）。

2.根据权利要求1所述带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置，其特征在于，所述制动器法兰（31-3）通过3个第二铆钉（31-14）与碟片弹簧（31-4）固定连接，所述衔铁（31-6）通过3个第一铆钉（31-5）与碟片弹簧（31-4）固定连接，所述制动器轴承座（32）中安装2个制动器轴承（31-9）。

3.根据权利要求2所述带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置，其特征在于，在所述磁轭（31-7）、衔铁（31-6）和制动器法兰（31-3）外安装有防尘盖（31-13），在防尘盖内安装有温度传感器（31-15）。

4.根据权利要求1所述带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置，其特征在于，所述供油系统包括所述供油泵（26）、回吸油泵（29）和润滑泵（25），所述供油泵（26）的进油口处连接与箱体（28）中油箱联通的滤油器（36），供油泵（26）的出油口管路上连接外部设备热交换器（38），外部设备热交换器（38）进油口与出油口管路上分别安装有第一截止阀（37-1）及第二截止阀（37-2），供油泵（26）泵出的工作油通过油路经过截止阀（37-2）分成两条供油路线，油路一的工作油进入由所述背轮（9）、泵轮（12）、涡轮（10）和转动外壳（13）共同组成的旋转体油腔之后油液通过油路排回箱体（28）的下部油箱；油路二为共用轴承（8）、涡轮轴承（21）、第一泵轮轴承（4）、第二泵轮轴承（23）、制动器轴承（31-9）提供润滑油液，而后油液分别返回箱体（28）的下部油箱；所述供油泵（26）出口处连接有工作油返回箱体（28）的下部油箱的支路，在该支路上设有第二溢流阀（41-2），在所述供油泵（26）的供油回路上在第二截止阀（37-2）之后安装有第一温度传感器（39-1）及压力传感器（40），工作油通过由背轮（9）、泵轮（12）、涡轮（10）和转动外壳（13）共同组成的旋转体油腔后返回油箱的油路上设有的第二温度传感器（39-2），在所述滤油器（36）的出口连接实现共用轴承（8）和涡轮轴承（21）在供油泵（26）停止工作后供油的润滑泵（25），在所述润滑泵（25）与共用轴承（8）和涡轮轴承（21）之间的油路上设有压力表（42）。

5.根据权利要求4所述带式输送机可带载动力隔离柔性启动调速装置，其特征在于，在所述供油泵（26）的出口油路连接回吸油泵（29），在回吸油泵（29）与箱体（28）下部油箱之间油路上安装有第一溢流阀（41-1），在所述箱体（28）下部油箱内还设有热电阻（35），在所述箱体（28）下部油箱内还设有监控油温的第三温度传感器（39-3）。