CN110127302B - 带式输送机及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带式输送机以及一种带式输送机的运行方法。所述带式输送机包括：输送带、用于驱动所述输送带运动的至少一个驱动辊、用于支撑所述输送带的多个托辊、以及用于调节所述输送带的张力的张紧装置。所述方法包括：建立所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力的对应关系，使得所述预定张力大于或等于当所述驱动辊在与该预定张力对应的转矩下运行时不发生打滑的最小张力值；在所述带式输送机的运行过程中，实时检测所述驱动辊的转矩和所述输送带的张力；利用所述对应关系，通过测得的转矩来确定所述输送带的当前预定张力；以及通过所述张紧装置将所述输送带的张力调整并维持到所述当前预定张力。

Description

带式输送机及其运行方法

技术领域

本发明涉及带式输送机，特别是涉及一种带式输送机的运行方法以及一种能够利用该方法运行的带式输送机。

背景技术

带式输送机已广泛应用于各种生产加工领域，其大体上包括用于输送物料的输送带、用于可转动地支撑输送带的多个托辊、以及用于驱动输送带运动的驱动辊。带式输送机在正常运行时，输送带必须处于张紧状态。

一方面，输送带自身的张力造成了其与驱动辊之间的正压力，进而造成了输送带与驱动辊之间的摩擦力。这种摩擦力（即，传动摩擦力）使得输送带能够随驱动辊的转动而运动，由此成为使整个输送带运动的驱动力。摩擦力的大小取决于正压力和摩擦系数。输送带的张力的大小与输送带与驱动辊之间传动摩擦力的大小成正比。在带式输送机的实际运行中，传动摩擦力必须大于输送机系统的阻力才能带动输送带运转，否则输送带与驱动辊之间就会发生相对运动，即出现打滑现象。打滑会严重影响输送带的寿命。通过加大输送带的张力可以增大传动摩擦力，从而避免打滑。

另一方面，在输送带自重和放置在其上的负载重量的作用下，在相邻的两个托辊之间的输送带区段必然有悬垂。如果垂度过大，则这个区段的输送带将发生松驰现象。松弛会加大输送带的运行阻力，并且还可能导致负载撒落。故各国均规定了允许的最大垂度值。例如我国设计规范中规定为输送带垂度不超过托辊间距的2.5％（ISO5048-0.5％～2.0％）。托辊的间距越大或输送带的张力越小，则输送带的垂度就越大。因此，输送带的张力必须足够大以满足输送带的垂度限制。

然而，过大的张力会加快输送带的疲劳、老化进程，缩短其使用寿命。为此，通常希望将输送带的张力保持在预定张力值或预定张力范围。已知的带式输送机提供有张紧装置，用来将输送带的张力调节和/或保持为预定张力。

另外，在带式输送机停机时，输送带通常处于非张紧状态，以降低输送带上的（时间）平均张力，提高使用寿命。在启动时，通常是在驱动辊不转动的情况下，先利用张紧装置将输送带上的张力增加到预定值（例如是额定值的固定倍数）；然后再使驱动辊转动，以带动输送带运行。

即便如此，输送带仍是带式输送机中耐久性较差的部件，其成本约占带式输送机总成本的30%~40%。据现场调查统计，例如对于实行运煤输送带化的矿井，购买输送带的费用约为每吨煤0.8元，即一个年生产能力300万吨的矿井，平均每年耗资240多万元，成为企业的一大经济负担。因此，如何在确保输送带正常工作的前提下提高输送带的使用寿命，是本领域长期以来一直渴望解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种带式输送机的运行制方法，以解决或至少是缓解上述现有技术中的一个或多个问题。本发明的另一个目的在于提供一种带式输送机，以解决或至少是缓解上述现有技术中的一个或多个问题。

为实现上述目的，本发明提出了一种带式输送机的运行方法。所述带式输送机包括：输送带、用于驱动所述输送带运动的至少一个驱动辊、用于支撑所述输送带的多个托辊、以及用于调节所述输送带的张力的张紧装置。所述方法包括：建立所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力之间的对应关系，其中所述预定张力大于或等于当所述驱动辊在与该预定张力对应的转矩下运行时不发生打滑的最小张力值；在所述带式输送机的运行过程中，实时检测所述驱动辊的转矩和所述输送带的张力；利用所述对应关系，通过测得的转矩来确定所述输送带的当前预定张力；以及通过所述张紧装置将所述输送带的张力调整并维持到所述当前预定张力。

可选地，转矩与预定张力的所述对应关系为函数，所述方法包括利用所述函数由所述测得的转矩计算得出所述当前预定张力。

可选地，转矩与预定张力的所述对应关系为对应表，所述方法包括在所述对应表中查找出所述测得的转矩所对应的当前预定张力。

可选地，在转矩与预定张力的所述对应关系中，所述驱动辊的转矩包括单个转矩值的情形以及转矩范围的情形；和/或所述输送带的预定张力包括单个张力值的情形以及张力范围的情形。

可选地，在转矩与预定张力的所述对应关系中，每个预定张力值分别对应一个转矩值范围。

可选地，所述方法进一步包括：在所述带式输送机的运行过程中检测所述输送带上的负载波动；在测得的负载波动大于一阈值时，提高所述当前预定张力；以及在测得的负载波动小于所述阈值时，降低被提高的当前预定张力。

可选地，所述方法进一步包括：对于所述负载波动设置多个阈值。

可选地，所述方法进一步包括：通过检测所述输送带的张力波动和/或垂度波动来检测所述负载波动。

可选地，所述方法进一步包括：在所述带式输送机的启动过程中，使所述驱动辊和所述张紧装置同时运行，并将所述驱动辊的转矩从零开始逐渐调节到期望转矩。

可选地，所述方法进一步包括：在所述带式输送机的运行过程中，将驱动辊的转矩逐渐调节到期望转矩。

可选地，将所述驱动辊的转矩逐渐调节到所述期望转矩的步骤包括：将所述驱动辊的转矩朝着所述期望转矩调节一个步长；由调节后的转矩重新确定所述输送带的当前预定张力；将所述输送带的张力调整到重新确定的当前预定张力；以及重复上述步骤，直到所述转矩到达所述期望转矩。

可选地，根据本发明的方法可进一步包括调整所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力之间的所述对应关系的步骤，所述步骤包括：在所述驱动辊的当前转矩下，测量所述输送带在打滑状态和不打滑状态之间的过渡状态下的过渡张力；以及将所述当前转矩所对应的预定张力设定为不小于所述过渡张力。

可选地，调整所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力之间的所述对应关系的步骤可进一步包括：根据所述当前转矩以及该当前转矩所对应的预定张力的数值计算得出在所述驱动辊的整个转矩工作范围内的转矩所对应的预定张力，其中所述转矩工作范围由额定转矩确定。

可选地，测量所述过渡张力的步骤可包括：在给定转矩的情况下，从大到小改变所述输送带上的张力并检测所述驱动辊的转速；当所述驱动辊的转速变化超过预定百分比时，认为所述输送带从所述不打滑状态进入到所述打滑状态，并将此时所述输送带上的张力作为过渡张力；和/或在给定转矩的情况下，从小到大改变所述输送带上的张力并检测所述驱动辊的转速；当所述驱动辊的转速变化小于预定百分比时，认为所述输送带从所述打滑状态进入到所述不打滑状态，并将此时所述输送带上的张力作为过渡张力。

为实现上述目的，本发明还提出了一种带式输送机，包括：输送带、用于驱动所述输送带运动的至少一个驱动辊、用于支撑所述输送带的多个托辊、用于调节和/或保持所述输送带的张力的张紧装置、以及用于实现本发明上述方法任一方面的控制单元。

可选地，所述控制单元包括：张力检测元件，用于检测所述输送带的张力；转矩检测元件，用于检测所述驱动辊的转矩；处理器，用于记录所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力的对应关系，并利用所述对应关系由测得的转矩确定所述输送带的当前预定张力；张力控制器，用于控制所述张紧装置的运行，以将所述输送带的张力调节和/或保持到所述当前预定张力；以及转矩控制器，用于控制所述驱动辊的驱动部的运行，以将所述驱动辊的转矩调节和/或保持为期望的转矩。

与现有技术的带式输送机在运行过程中将输送带的张力始终保持在恒定数值或数值范围的情况不同，根据本发明的方法能够在驱动辊以较小转矩运行时降低输送带的张力，而且能够在驱动辊以较高转矩运行时提高输送带的张力以避免打滑，从而能够降低输送带在整个运行过程中的（时间）平均张力，继而能够提高输送带的寿命。

附图说明

下面结合附图和详细实施方式对本发明进行详细说明，其中：

图1为根据本发明一实施例的带式输送机的结构示意图；

图2为根据本发明一实施例的带式输送机运行方法的流程图；

图3示出了根据本发明一实施例的驱动辊转矩与输送带张力的函数关系；

图4为根据本发明一实施例的张紧装置的剖视示意图；

图5为图4中的永磁电机的剖视示意图；

图6为图4中的减速机的局部剖视示意图；

图7为根据本发明另一实施例的张紧装置的剖视示意图；

图8为图7中的制动器与永磁电机的剖视示意图；以及

图9为根据本发明一实施例的布置在张紧装置与游动小车之间的滑轮组的示意图。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其它实施方式中。

图1示出了根据本发明一实施例的带式输送机，其整体上标示为100。带式输送机100包括输送带11、用于驱动输送带11运动的至少一个驱动辊12、以及用于支撑输送带11的多个托辊13。带式输送机100还包括用于调节输送带11的张力的张紧装置30。应当理解，根据本发明，可以使用任何适合形式的张紧装置，只要其能够将持输送带11上的张力调节和/或保到预定值或预定范围即可。

图2示出了根据本发明一实施例的带式输送机运行方法M的流程图。如图2所示，在步骤S10，建立驱动辊12的转矩与输送带12的预定张力之间的对应关系。该对应关系通常可以根据带式输送机100的自身参数来确定，使得所述预定张力大于或等于当驱动辊12在与该预定张力对应的转矩下运行时不发生打滑的最小张力值。换句话说，如果将输送带11上的张力设置为该预定张力，并且将驱动辊12设置为具有在与该预定张力对应的转矩，那么输送带11和驱动辊12之间不会发生打滑现象。然后，在步骤S20，在带式输送机100的运行过程中，实时检测驱动辊12的转矩和输送带11的张力。然后，在步骤S30，利用所述对应关系，通过测得的驱动辊12的转矩来确定输送带11的当前预定张力。该当前预定张力被作为输送带上的张力的期望值或期望范围。最后，在步骤S40，通过张紧装置30将输送带11的张力调整并维持到在步骤S30中得到的当前预定张力。

如前面所述，输送带11和驱动辊12之间的传动摩擦力与输送带11的张力正相关。因此，通过调节输送带11的张力，可以确保输送带11和驱动辊12之间具有足够大的传动摩擦力，从而避免打滑发生。另外，当驱动辊12的转矩越大时，需要的传动摩擦力也越大，因此需要输送带11具有更大的张力。而当驱动辊12的转矩较小时，需要的传动摩擦力也较小。此时，输送带11可以具有较小的张力也不会发生打滑。

本发明通过上述方法M对驱动辊12的转矩和输送带11的张力这两者进行实时监测，并且根据驱动辊12的当前转矩来实时调整输送带11的当前张力。由此，无论驱动辊12以什么转矩工作，都可以将输送带11的张力仅保持为略大于会发生打滑的临界张力即可。与现有技术的带式输送机在运行过程中将输送带的张力始终保持在恒定数值或数值范围的情况不同，本发明的方法能够在驱动辊12以较小的转矩运行时降低输送带11的张力，而且能够在驱动辊12以较高的转矩运行时提高输送带11的张力以避免打滑，从而能够降低输送带11在整个运行过程中的（时间）平均张力，继而能够提高输送带11的寿命。特别是当带式输送机的工况复杂，驱动辊的转矩的额定范围较宽时，利用本发明的方法能够显著降低输送带的平均张力，提高其寿命。

在一个例子中，转矩与预定张力之间的对应关系可以设置为函数。由此，可以利用该函数通过测得的转矩计算得出输送带所需的当前预定张力。对应关系的函数可以为线性函数，或者也可以为非线性函数，取决于输送机100的实际工作需要。图3示出了根据本发明一实施例的驱动辊转矩与输送带张力的函数关系，其中驱动辊12的转矩与驱动力的形式表示。

附加地或替代地，转矩与预定张力之间的对应关系可以体现为对应表的形式。此时，可以在该对应表中查找出测得的转矩所对应的当前预定张力。表1示出了对应表的一个例子。对于已经完成设计的带式输送机，可以确定驱动辊12的额定驱动转矩T和输送带11的额定张力F。在对应表中可以根据额定张力F将输送带11的与预定张力划分为若干个等级，不同的等级对应不同的驱动转矩。例如，将所述输送带11的预定张力平均分成10个等级，并对应地将驱动辊12的转矩划分成10个等级。当驱动转矩小于（T/10）时，可以通过张紧装置30将输送带11的张力维持在（F/10），依次类推，当驱动转矩大于等于（9*T/10）且小于等于T时，可以通过张紧装置30将输送带11的张力维持在F。

表1

驱动辊的转矩	输送带的预定张力
		<T/10	F/10
T/10～2*T/10	2*F/10
		2*T/10～3*T/10	3*F/10
3*T/10～4*T/10	4*F/10
		4*T/10～5*T/10	5*F/10
5*T/10～6*T/10	6*F/10
		6*T/10～7*T/10	7*F/10
7*T/10～8*T/10	8*F/10
		8*T/10～9*T/10	9*F/10
9*T/10～T或T	F

应当理解，在转矩与预定张力的对应关系中，无论是函数形式还是对应表形式的关系，驱动辊的转矩可以是单个转矩值也可以是转矩范围，或者两者皆有；同样地，输送带的预定张力可以是单个张力值也可以是张力范围，或者两者皆有。在表1的例子中，一个转矩范围对应一个预定张力值。然而，在其他例子中，也可以是一个转矩范围对应一个预定张力范围，或者一个转矩值对应一个预定张力值，或者一个转矩值对应一个预定张力范围。或者也可以是上述情形的组合。

在本发明的一个实施例中，可以在带式输送机100的运行过程中检测输送带11上的负载波动。在测得的负载波动大于一阈值时，可以适当提高当前预定张力。在测得的负载波动小于该阈值时，可以降低被提高的当前预定张力。其中，负载波动可以通过检测输送带11的张力波动和/或垂度波动来确定，或者可以根据实际工况通过其他适合的方式来确定。优选地，可以对于负载波动设置多个阈值，以更加柔性地调节输送带11的张力。

表2示出了在表1的基础上当负载波动较大时，为了防止驱动辊12发生打滑，可以将各个转矩范围下的输送带张力分别增加一档。

表2

驱动转矩范围	输送带张力
		<T/10	2*F/10
T/10～2*T/10	3*F/10
		2*T/10～3*T/10	4*F/10
3*T/10～4*T/10	5*F/10
		4*T/10～5*T/10	6*F/10
5*T/10～6*T/10	7*F/10
		6*T/10～7*T/10	8*F/10
7*T/10～8*T/10	9*F/10
		8*T/10～9*T/10	F
9*T/10～T或T	1.1F

在带式输送机的启动过程中，现有的方法是在驱动辊不转动的情况下，先利用张紧装置将输送带上的张力增加到预定值；然后再使驱动辊转动，以带动输送带运行。与之不同的，根据本发明，可以在带式输送机100的启动过程中使驱动辊12和张紧装置30同时运行，并将驱动辊12的转矩从零开始逐渐增加到期望的转矩。此外，根据本发明，在带式输送机100的运行过程中，当根据工况需要调节驱动辊12的转矩时，也可以将转矩逐渐调节到期望的转矩。在此过程中，输送带11的张力也随转矩逐渐进行调节。

具体来说，在一个例子中，可以先将驱动辊12的转矩朝着期望转矩的大小调节一个步长（未调节到期望转矩）。然后，利用前面提到的对应关系，由调节后的转矩重新确定输送带11的当前预定张力。然后，利用张紧装置30将输送带11的张力调整到该重新确定的当前预定张力。重复上述步骤，直到转矩最终到达期望转矩。

可以看出，本发明的方法可以针对带式输送机运行的不同工况，设定不同的输送带调节值，自动调整输送带的张力，柔性地增加或减少输送带的张力，减小对输送带的应力冲击。由此可以降低输送带11寿命周期内的平均张力，延长输送带的寿命。

随着带式输送机运行，传动滚筒及输送带的摩擦系数减小，无论是表面特性影响的减小，还是环境温湿度的影响减小，原驱动滚筒的转矩与输送带的张力之间的对应关系可能会被打破。

在本发明的另一实施例中，根据本发明的方法M可包括根据实际工作情况调整驱动辊12的转矩与输送带11的预定张力之间的对应关系的步骤。所述步骤包括：在驱动辊12的当前转矩下，测量输送带11在打滑状态和不打滑状态之间的过渡状态下的过渡张力；以及将驱动辊12的当前转矩所对应的预定张力设定为不小于过渡张力，例如将其设定为过渡张力的1.05倍、1.1倍、1.2倍、1.3倍等。这样，通过改变驱动辊12的当前转矩并重复上述测量，可以测量得到驱动辊12的转矩与输送带11的预定张力之间的新的对应关系。

可选地，可以根据当前转矩以及测量得到的该当前转矩所对应的预定张力的数值计算得出在驱动辊12的整个转矩工作范围内的转矩所对应的预定张力，其中所述转矩工作范围由驱动辊12的额定驱动转矩T来确定。例如所述转矩工作范围为不超过额定驱动转矩T。举例来说，通过前面的步骤方法测量得到了当驱动辊12的转矩为T1（T1≤T）时输送带上的预定张力为F1。然后，基于例如线性关系或者上述表1或表2中所列出的转矩与预定张力之间的关系或者其他适合的关系，根据转矩T1与预定张力F1之间的比例关系，可以计算得到更新后的额定张力F'以及整个0-T范围内的转矩所对应的预定张力。

接下来说明测量输送带11的过渡张力的步骤。从带式输送机的传动原理上来看，驱动辊通过摩擦力驱动输送带运动。根据摩擦学原理，摩擦力的大小取决于正压力和摩擦系数，其中正压力直接来源于输送带上所输送物料的重力及主动施加在输送带上的拉力的综合作用力，而摩擦系数与驱动辊表面及输送带的材料的物理特性相关。当驱动辊输出的转矩大于辊与输送带间的最大静摩擦力所能产生的阻转矩时，会造成输送带与驱动辊之间产生相对滑动，也就是产生所谓的打滑。通过监测系统的参数变化可以感知到打滑的开始/发生。

举例来说，可以通过控制系统来设定驱动辊12的转矩和转速，并实时检测驱动辊12的当前转矩和当前转速。当发生打滑时，控制系统会检测到当前转速与系统设定的转速之间出现偏差。通过此种方式，对于给定的驱动辊12的转矩，可以从大到小给输送带11施加变化的张力。在张力变化过程中，实时检测驱动辊12的转速。当驱动辊12的转速的改变超过预定百分比（例如2%、3%或5%等）时，认为输送带11从不打滑状态进入到打滑状态，并将此时输送带11上的张力作为过渡张力。替代地或附加地，对于给定的驱动辊12的转矩，可以从小到大给输送带11施加变化的张力。在张力变化过程中，实时检测驱动辊12的转速。当驱动辊12的转速的改变小于预定百分比（例如2%、3%或5%等）时，认为输送带11从打滑状态进入不打滑状态，并将此时输送带11上的张力作为过渡张力。

这样，当系统再次将要出现打滑工况时，可重新修正驱动辊的转矩及输送带的张力值之间的对应关系。依托驱动系统的转矩转速控制来重新建立驱动辊的转矩与输送带的张力值之间的对应关系。或者，可以在带式输送机经过长时间运行后，自动修正驱动辊的转矩及输送带的张力值之间的对应关系，以确保输送带的张力始终处于合理范围内，从而延长输送带寿命。

下面描述能够实现根据本发明上述方法M的带式输送机100的一个例子。

在图1示出的例子中，带式输送机100包括两个驱动辊12。每个驱动辊12可以分别机械连接到例如电机的驱动部14，从而由该驱动部14驱动其转动。驱动部14可电气连接到的转矩控制器15，从而可通过该转矩控制器15来控制驱动部14的运转，以便将驱动辊12的转矩调节和/或保持到期望转矩。在一个例子中，可以例如在驱动辊12或其驱动部14或其他适合的位置上设置例如转矩传感器的转矩检测元件121，以便检测驱动辊12的转矩。

根据本发明的带式输送机100还包括一组游动辊16和与该组游动辊16相匹配的一组匹配辊17。该组游动辊16布置在相对于地基可活动的游动小车18上，而该组匹配辊17布置在地基上。输送带11分别绕过该组游动辊16和该组匹配辊17中的每个辊。这样，通过移动游动小车18可以调节该组游动辊16和该组匹配辊17的间隔距离，从而调节从游动辊16和匹配辊17绕过的输送带11上的张力。在输送带11的循环运转中，该张力会传递到整个输送带11。在一个例子中，可以设置例如张力传感器的张力检测元件615来检测输送带11上的张力。下面具体说明。

在图1示出的例子中，带式输送机100包括有三个游动辊16和三个匹配辊17。图1示出了输送辊16和匹配辊17的一种具体布置以及输送带11绕过它们的一个具体路径。然而应当理解，这些不作为对本发明的限定。根据本发明，该组输送辊16可包括一个、两个或多于三个的辊，该组匹配辊17也可包括一个、两个或多于三个的辊。输送辊16和匹配辊17的数量可以相同或者不同。输送带11可以以任意适合的路径绕过以任意适合的方式布置的输送辊16和匹配辊17。

根据本发明的带式输送机100还包括用于牵引游动小车18运动的张紧装置，以便调节和/或保持输送带11上的张力。图4示出了根据本发明一实施例的张紧装置30。参见图4-6并参考图1，张紧装置30包括可转动的卷筒31、永磁电机41、减速机51和线缆61。线缆61例如可以是钢丝绳，其一端（第一端）611固定到卷筒31，并可卷绕在卷筒31的外部，如图4所示。线缆61的另一端（第二端）612（参见图1）用于连接游动小车18。在一个例子中，线缆61的第一端611可穿过卷筒31的侧壁312，并通过压块313压紧在卷筒侧壁312的外侧，从而固定到卷筒31上。压块313可例如通过螺栓等紧固件固定到卷筒31的侧壁312上。

如图5所示，永磁电机41包括壳体42以及安装在壳体42内的定子43和转子44。定子43固定到壳体41的内壁上，并具有环形构造。转子44被定子43环绕。在一个例子中，定子43上缠绕有线圈，转子44的外周表面安装有永磁体。当永磁电机41工作时，定子43上的线圈通电产生磁场，从而驱动转子44转动。永磁电机41还包括固定到转子44的电机轴45。电机轴45具有彼此相对的第一端451和第二端452，其中所述第一端451延伸到永磁电机的壳体42之外。

卷筒31具有中空的内部空间311。减速机51布置在卷筒31的内部空间311中。减速机51的基座52固定到永磁电机41的壳体42。减速机51的输入部53（参见图6）与电机轴45的第一端451相连。减速机51的输出部54连接到卷筒31的内壁。这样，可以当永磁电机51运行时，其电机轴45的转动经由减速机51减速后输出给卷筒31，从而驱动卷筒31转动。

根据本发明的一个例子，如图6所示，减速机51的输入部53可以包括设置在减速机的基座52处的开口55以及位于开口55内的内花键56。电机轴45的第一端451被构造为适于伸入开口55内，并且具有适于与内花键56接合的外花键46。在一个例子中，减速机51可以是轮边减速机，其具有相对于其基座52可转动的外壳57，并以该可转动的外壳57作为减速机的输出部54。减速机的外壳57可具有径向向外延伸的外凸缘571，该凸缘571可通过例如螺栓的紧固件与从卷筒31的内壁径向向内延伸的内凸缘32固定连接。然而应当理解，根据本发明的减速机的输入部和输出部可以具有其他的形式，例如轴形式的输入部和/或轴形式的输出部。减速机的输入部和输出部可通过任意适合的方式分别连接到永磁电机和卷筒。

本发明的张紧装置优化了电机与减速机之间、以及减速器与卷筒之间的连接结构，从而使得本发明的张紧装置具有体积小、结构简单、可靠性高的特点。在需要时，可以方便地将永磁电机和/或减速机拆卸下来以进行保养或更换，从而降低了张紧装置的安装及维护成本。

回到图4，根据本发明的一个例子，可以分别通过第一支撑件71和第二支撑件72对张紧装置30进行支撑，例如固定支撑到地基上。第一支撑件71例如通过一转动轴承可转动地连接到卷筒31的远离永磁电机41的端部33。在一个具体的例子中，卷筒31的端部33安装有转接盘34。转接盘34封闭卷筒31的内部空间311，并具有轴向向外延伸的突部341。突部341优选地与永磁电机41的电机轴45同轴。突部341例如通过一转动轴承被可转动支撑于第一支撑件71。第二支撑件72固定连接到永磁电机41的壳体42。在一个具体的例子中，永磁电机41的壳体42具有径向向外延伸的外凸缘，第二支撑件72固定连接到该外凸缘。

根据本发明的一个具体实施例，永磁电机41的壳体42包括柱形的主体部分421、以及分别固定于主体部分421的两端的第一端盖422和第二端盖423。电机轴45的第一端451和第二端452例如通过转动轴承分别可转动地支撑于第一端盖422和第二端盖423。其中，电机轴的第一端451延伸到第一端盖422之外，以与减速机51相连。卷筒31的靠近永磁电机41的端部36开放。永磁电机41可以部分地容纳在卷筒31的内部空间311中，从而使得张紧装置30的结构紧凑。有利的是，在永磁电机的壳体42的位于卷筒31之外的区段上布置有散热结构，例如从主体部分421的外壁径向向外延伸的散热片425，从而有利于对永磁电机41进行散热。

图7示出了根据本发明另一实施例的张紧装置30’。张紧装置30’与前面描述过的张紧装置30的区别仅在于，张紧装置30’还包括用于对永磁电机41的转子44进行制动的制动器81。张紧装置30’的其余构造与张紧装置30相同。因此，这里重点描述制动器81。

参见图8，根据本发明一实施例的制动器81包括：定子82、制动盘83、衔铁84、偏置元件85、以及电磁元件86。定子82相对于永磁电机41的壳体42固定设置，例如固定连接到壳体42的第二端盖423上。制动盘83例如通过键固定连接到永磁电机41的电机轴45上，从而可随电机轴45一起转动。衔铁84可移动地设置在制动器定子82与制动盘83之间。偏置元件85例如是压力弹簧，其被构造成将衔铁84朝向制动盘83偏置，以限制制动盘83的转动。电磁元件86例如是电磁线圈，其被构造成在通电时产生电磁力以使衔铁84抵抗偏置元件85的偏置力而远离制动盘83，以允许制动盘83自由转动。偏置元件85和电磁元件86优选地分别设置在制动器定子82与衔铁84之间。

在一个例子中，如图8所示，电机轴45的第二端453延伸到电机壳体42，具体来说是壳体42的第二端盖423之外。制动器81布置在永磁电机41的外侧，并且制动盘83固定连接到电机轴45的第二端453。当进行制动时，衔铁84在偏置元件85的偏置力的单独作用下可以进一步将制动盘83压紧到电机的壳体42上，例如压紧到第二端盖423。

当永磁电机41运行时，对制动器81的电磁元件86通电，使其产生电磁力。衔铁23受电磁力作用抵抗偏置元件85的偏置力并远离制动盘83，从而允许制动盘83以及与制动盘83联接成一体的电机轴45自由转动。当对电磁元件86断电时，电磁力消失。衔铁84在偏置元件85的偏置力的单独作用下压紧到制动盘83上，从而对制动盘83以及与制动盘83联接成一体的电机轴45进行制动。

应当理解，根据本发明的张紧装置也可以采用其他类型的制动器，例如已知的液压制动器等。然而张紧装置不包括液压机构是有利的，因此其动态响应速度快，能够快速实现输送带上的张力平衡，从而能够有效防止输送带打滑、断裂。

有利的是，根据本发明的带式输送机100中设置有用于控制张紧装置运行的张力控制器35（参见图1），永磁电机41和/或制动器81可分别与控制器35电气连接，从而可利用控制器35分别对张紧装置中的永磁电机41和/或制动器81的运行进行控制。这样，可以方便地控制张紧装置的卷筒31的转动速度和转动方向，使得能够对输送带11上的张力进行实时调节。

如图9所示，根据本发明的一个实施例，张紧装置30的线缆61可经由一滑轮组20与游动小车18相连。线缆61可绕过滑轮组中的每个滑轮。滑轮组20可包括布置在游动小车18上的一组动滑轮21和/或布置在地基G上的一组定滑轮22。在图9所示的例子中，滑轮组20可包括三个动滑轮21和两个定滑轮22。线缆61的第二端612从动滑轮21开始，依次绕过这三个动滑轮21和两个定滑轮22的每个，然后固定到地基G。以这种方式，游动小车上所受到的线缆61的拉力是线缆61自身拉力的6倍。根据实际需要，可以设置任意适合数量的动滑轮21和/或定滑轮22。甚至，可以仅设置动滑轮21或者仅设置定滑轮22。线缆61可以以任意适合的方式绕过滑轮组中的各个滑轮，例如使得线缆61的第二端612固定到游动小车18上。

可以在线缆61上布置例如张力传感器的张力检测元件615，以检测线缆61上的张力的大小。对于滑轮组20的确定的布置，可以容易地通过线缆61上的张力大小计算得出游动小车18所受到的力。类似地，对于游动辊16和匹配辊17的确定的布置，可以容易地通过游动小车18所受的力计算得出输送带11上的张力大小。通过这种方式，可以方便地得到输送带11上的实时张力值。应当理解，也可以在其他适合的位置布置张力检测元件来直接或间接得到输送带11上的实时张力值。由此，在带式输送机100的工作过程中，可以随时监控输送带11的张力，并利用张紧装置30调节游动小车18的位置，从而将输送带11上的张力保持在期望值或期望范围。

应当理解，根据本发明的其他例子，可以使用任何适合形式的张紧装置，只要其能够调节、保持输送带11上的张力即可。例如，可以使用其他类型的同步电机作为张紧装置的驱动电机，或者可以使用异步电机取代永磁同步电机作为张紧装置的驱动电机。或者，可以使用液压驱动的张紧装置来调节游动小车18的位置，从而调节和/或保持输送带11上的张力。这些不作为对本发明的限制。

根据本发明的带式输送机100还设置有控制单元200，用于控制带式输送机100的运行，以便在确保输送带11正常工作的前提下降低提高输送带11的（时间）平均张力，从而提高输送带11的使用寿命。根据一个实施例，控制单元200可包括前面提到的张力检测元件615、转矩检测元件121、张力控制器35和转矩控制器15。其中张力检测元件615用于检测输送带11的张力。转矩检测元件121用于检测驱动辊12的转矩。张力控制器35用于控制张紧装置的运行，以将输送带11的张力调节和/或保持到期望值或期望范围（即，当前预定张力）。转矩控制器15用于控制驱动辊12的驱动部14的运行，以将驱动辊12的转矩调节和/或保持到期望值或期望范围。控制单元200还包括处理器210（图1）。处理器210能够存储或记录驱动辊12的转矩与输送带11的预定张力之间的对应关系。处理器210还能够利用该对应关系通过测得的转矩来确定出输送带的当前预定张力。

应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可有其它多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。

Claims (15)

1.一种带式输送机的运行方法，其中所述带式输送机包括：输送带、用于驱动所述输送带运动的至少一个驱动辊、用于支撑所述输送带的多个托辊、以及用于调节所述输送带的张力的张紧装置，其中所述方法包括：

建立所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力之间的对应关系，其中所述预定张力大于或等于当所述驱动辊在与该预定张力对应的转矩下运行时不发生打滑的最小张力值；

在所述带式输送机的运行过程中，实时检测所述驱动辊的转矩和所述输送带的张力；

利用所述对应关系，通过测得的转矩来确定所述输送带的当前预定张力；

通过所述张紧装置将所述输送带的张力调整并维持到所述当前预定张力；以及

在所述带式输送机的运行过程中，调整所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力之间的所述对应关系，其中调整所述对应关系包括：在所述驱动辊的当前转矩下，测量所述输送带在打滑状态和不打滑状态之间的过渡状态下的过渡张力；以及将所述当前转矩所对应的预定张力设定为不小于所述过渡张力。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，转矩与预定张力的所述对应关系为函数，所述方法包括利用所述函数由所述测得的转矩计算得出所述当前预定张力。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，转矩与预定张力的所述对应关系为对应表，所述方法包括在所述对应表中查找出所述测得的转矩所对应的当前预定张力。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在转矩与预定张力的所述对应关系中，

所述驱动辊的转矩包括单个转矩值的情形以及转矩范围的情形；和/或

所述输送带的预定张力包括单个张力值的情形以及张力范围的情形。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在转矩与预定张力的所述对应关系中，每个预定张力值分别对应一个转矩值范围。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括：

在所述带式输送机的运行过程中检测所述输送带上的负载波动；

在测得的负载波动大于一阈值时，提高所述当前预定张力；以及

在测得的负载波动小于所述阈值时，降低被提高的当前预定张力。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：对于所述负载波动设置多个阈值。

8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：通过检测所述输送带的张力波动和/或垂度波动来检测所述负载波动。

9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述带式输送机的启动过程中，使所述驱动辊和所述张紧装置同时运行，并将所述驱动辊的转矩从零开始逐渐调节到期望转矩。

10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述带式输送机的运行过程中，将驱动辊的转矩逐渐调节到期望转矩。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，将所述驱动辊的转矩逐渐调节到所述期望转矩的步骤包括：

将所述驱动辊的转矩朝着所述期望转矩调节一个步长；

由调节后的转矩重新确定所述输送带的当前预定张力；

将所述输送带的张力调整到重新确定的当前预定张力；以及

重复上述步骤，直到所述转矩到达所述期望转矩。

12.根据权利要求1所述的方法，调整所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力之间的所述对应关系的步骤进一步包括：根据所述当前转矩以及该当前转矩所对应的预定张力的数值计算得出在所述驱动辊的整个转矩工作范围内的转矩所对应的预定张力，其中所述转矩工作范围由额定转矩确定。

13.根据权利要求1或12所述的方法，其中测量所述过渡张力的步骤包括：

在给定转矩的情况下，从大到小改变所述输送带上的张力并检测所述驱动辊的转速；当所述驱动辊的转速变化超过预定百分比时，认为所述输送带从所述不打滑状态进入到所述打滑状态，并将此时所述输送带上的张力作为过渡张力；和/或

在给定转矩的情况下，从小到大改变所述输送带上的张力并检测所述驱动辊的转速；当所述驱动辊的转速变化小于预定百分比时，认为所述输送带从所述打滑状态进入到所述不打滑状态，并将此时所述输送带上的张力作为过渡张力。

14.一种带式输送机，包括：输送带、用于驱动所述输送带运动的至少一个驱动辊、用于支撑所述输送带的多个托辊、用于调节和/或保持所述输送带的张力的张紧装置、以及用于实现根据权利要求1-13中任一项所述的方法的控制单元。

15.根据权利要求14所示的带式输送机，其中所述控制单元包括：

张力检测元件，用于检测所述输送带的张力；

转矩检测元件，用于检测所述驱动辊的转矩；

处理器，用于记录所述驱动辊的转矩与所述输送带的预定张力的对应关系，并利用所述对应关系由测得的转矩确定所述输送带的当前预定张力；

张力控制器，用于控制所述张紧装置的运行，以将所述输送带的张力调节和/或保持到所述当前预定张力；以及

转矩控制器，用于控制所述驱动辊的驱动部的运行，以将所述驱动辊的转矩调节和/或保持为期望的转矩。

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