CN110921245A - 清扫器及对皮带机皮带表面物料清扫的方法 - Google Patents
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Abstract
清扫器及对皮带机皮带表面物料清扫的方法，属于皮带表面黏结物处理领域，为了解决因现有刮刀压紧方式固定导致的清扫效果变差甚至失效的问题，包括刮刀、传动管、传动轴I、传动轴II，所述的刮刀的刀体与传动管固定连接，传动轴I和传动轴II分别连接在传动管的一端，使传动管的两端各与一个传动轴连接，传动轴I连接异步电机的减速箱的输出轴，变频器与异步电机连接以对异步电机驱动，效果是实现了在异步电机的转动控制下，刮刀位置能够进行相应的顺、逆时针的转动调整，从而刮刀的前端边沿能通过转动，调整其与皮带机的皮带表面抵压程度。
Description
技术领域
本发明属于皮带表面黏结物处理领域，涉及一种清扫器及对皮带机皮带表面物料清扫的方法。
背景技术
皮带机在生产作业过程中，由于受到物料黏度、静电吸附等方面的影响，部分粉末状物料在皮带表面黏结，如不能及时清理，会引起皮带打滑或跑偏，造成工作效率下降，严重时会导致皮带损伤、撕裂，造成重大设备事故。因此，皮带机清扫器是散货物料运输系统中的重要组成设备。现有皮带机清扫器有一级清扫器和二级清扫器之分，通常一级清扫器位于皮带机驱动滚筒进带前方，承担了清扫的主要任务，其清扫下的大量物料受重力作用落入后续皮带流程中。
刮刀对皮带表面的清扫效果受压紧力直接影响。压紧力过小将无法彻底清除皮带表面附着的物料，压紧力过大又会加速皮带及刮刀的磨损。经过一段时间的使用后，刮刀与皮带的间隙增大无法继续保持初始安装时的压紧力，导致清扫效果逐渐变差，需要人工进行频繁调整。
目前已有的一级清扫器，通常包含一个聚氨酯或合金材质的刮刀装置、压紧装置、以及结构支架等部分。压紧方式一般分为两种，一种是弹簧压紧依靠弹簧的力量控制刮刀与皮带的压紧力，另一种是重锤式压紧装置采用重锤给杠杆增加压力，将压力传导到刮刀压紧面上。由于该两种压紧方式的刮刀位置相对固定，随着使用清扫器刮刀会正常磨损，磨损后的刮刀与皮带机胶面的接触面积与压紧力都随之变小，导致清扫效果变差甚至失效。需要消耗大量人力对磨损后的刮刀长度及刮刀压力进行检查、调整，以抵消刮刀磨损后的相对位置、压紧力变化。
发明内容
为了解决上述问题，特别是因现有刮刀压紧方式固定导致的清扫效果变差甚至失效的问题，及由此导致的频繁性检查和调整的问题，本发明提出如下技术方案：一种皮带机清扫器，包括刮刀、传动管、传动轴I、传动轴II，所述的刮刀的刀体与传动管固定连接，传动轴I和传动轴II分别连接在传动管的一端，使传动管的两端各与一个传动轴连接，传动轴I连接异步电机的减速箱的输出轴，变频器与异步电机连接以对异步电机驱动。
进一步的，用于对异步电机输出的旋转转矩和转动速度控制的变频器，在异步电机输出的旋转转矩与阻力转矩达到平衡时，控制异步电机无速度输出，所述的阻力转矩是刮刀和皮带机滚筒表面间的压紧力产生的转矩。
进一步的，所述的刮刀具有卡槽，传动管具有能与卡槽配合的连接板；或者传动管具有卡槽，刮刀具有能与卡槽配合的连接板；所述的卡槽与连接板配合连接以对刮刀和传动管固定。
进一步的，传动轴I、传动轴II的一端的部分轴体各插接在传动管一端的管内，使传动管的两端的管内各插接一个传动轴，并用顶丝固定。
进一步的，滚动轴承A固定在支座A内，传动轴I的另一端的部分轴体安装在所述滚动轴承内，且该端轴体的端部与减速箱输出轴键槽连接。
进一步的，滚动轴承B固定在支座B内，传动轴II的另一端的部分轴体安装在所述滚动轴承内。
进一步的，所述的支座A和支座B固定在皮带机金属结构上，使得皮带机清扫器的刮刀能与皮带机滚筒表面接触。
进一步的，传动轴II另一端部安装一个倾角传感器。
本发明还涉及一种对皮带机皮带表面物料的清扫的方法，使用所述的皮带机清扫器，起始状态时，由变频器控制异步电机通过减速箱向传动轴输出旋转转矩、速度，传动管随传动轴同步转动，使得安装在传动管的刮刀朝向皮带表面转动，刮刀的前端边沿转动中与皮带机的皮带表面抵压接触，逐渐增加变频器输出的转矩电流，驱动异步电机输出逐渐增加的旋转转矩，异步电机的减速箱的传动轴，其输出的旋转速度逐渐增加，使刮刀前端边沿对皮带表面逐渐压紧，直到预设的旋转转矩与刮刀自身的阻力转矩达到平衡时，刮刀相对于皮带机滚筒静止，异步电机实际转速为0，并以0速度的旋转转矩向刮刀提供压紧力。
进一步的，当皮带机表面物料粘度较小时，需要的刮刀前端边沿与皮带表面的压紧力较小，变频器预设的转矩电流使得异步电机输出较小的旋转转矩，减小刮刀前端边沿与皮带表面的压紧力；当皮带机表面物料粘度较大时，需要的刮刀前端边沿与皮带表面的压紧力较大，变频器预设的转矩电流使得异步电机输出较大的旋转转矩，增加刮刀前端边沿与皮带表面的压紧力。
有益效果：本发明通过使用传动管将刮刀及传动轴I连接，并且传动轴I与异步电机的减速箱的输出轴连接能够同轴转动，实现了在异步电机的转动控制下，刮刀位置能够进行相应的顺、逆时针的转动调整，从而刮刀的前端边沿能通过转动，调整其与皮带机的皮带表面抵压程度。变频器与异步电机连接对异步电机变频驱动，可以通过变频器对于刮刀的旋转转矩及转速进行调整，该调整能通过旋转力矩的调整，对于刮刀的前端边沿与皮带机的皮带表面间的压松、压紧调整，特别是这种调整可以在清扫期间进行，不同于弹簧等的单项压紧调整，保证了刮刀的前端边沿与皮带的压紧力合适，因而，能针对皮带表面不同黏结物进行处理。
附图说明
图1是本发明的结构的剖视图；
图2是本发明清扫控制的程序流程图。
其中：1.异步电机，2.减速箱，3.支座A，4.传动轴I，5.传动方管，6.刮刀，7.传动轴II，8.支座B。
具体实施方式
皮带机的皮带表面的不同物料，因黏度、静电引力等特性差异较大，无法根据物料的实际情况、皮带机胶面的平整度，对刮刀的压紧力进行定量的、方便及时的调整。部分皮带机存在正反两个方向的运行工况，驱动滚筒及尾部滚筒处需要设置一级清扫器共两处，无论皮带机向任何运行方向运行时，均存在一个多余的清扫器在与皮带机摩擦，增加了皮带胶面的与清扫器刮刀的磨损。部分皮带机滚筒与清扫器存在不同步位移，现有清扫器刮刀无法自动贴紧皮带机胶面以保证清扫效果。皮带机滚筒相对于清扫器之间产生明显的前向移动时，可将现有的清扫器刮刀及清扫器支座挤压变形损坏。现有的清扫器无法实现刮刀磨损状态的连续在线监测，多采用接近开关或行程开关等手段辅助检测。
基于上述问题，本公开提出一种皮带机清扫器，包括刮刀(6)、传动管(5)、传动轴I(4)、传动轴II(7)，所述的刮刀(6)的刀体与传动管(5)固定连接，传动轴I(4)和传动轴II(7)分别连接在传动管(5)的一端，使传动管(5)(优选为传动方管能够方便对于刮刀(6)固定)的两端各与一个传动轴连接，传动轴I(4)连接异步电机(1)的减速箱(2)的输出轴，变频器与异步电机(1)连接以对异步电机(1)驱动。本公开通过变频器驱动异步电机(1)，实现清扫器刮刀(6)压紧力的灵活调整，适应现场的多种物料工况。刮刀(6)可沿传动方管360°自由旋转，避免了清扫器失效及受挤压损坏，空余的清扫器能够自动脱离工作位置，避免清扫器与皮带机之间的无效摩擦。
在一种方案中，用于对异步电机(1)输出的旋转转矩和转动速度控制的变频器，在异步电机(1)输出的旋转转矩与阻力转矩达到平衡时，控制异步电机(1)无速度输出，所述的阻力转矩是刮刀(6)和皮带机滚筒表面间的压紧力产生的转矩。本公开解决了刮刀(6)磨损后清扫效果变差，自动对刮刀(6)磨损进行补偿。清扫器刮刀(6)能够自动跟随皮带机滚筒位置进行贴紧，刮刀(6)磨损后不需要消耗人力调整刮刀(6)位置。解决刮刀(6)压紧力调整的缺陷，能够根据实际情况精确的对刮刀(6)压紧力进行控制。
在一种方案中，所述的刮刀(6)具有卡槽，传动管(5)具有能与卡槽配合的连接板；或者传动管(5)具有卡槽，刮刀(6)具有能与卡槽配合的连接板；所述的卡槽与连接板配合连接以对刮刀(6)和传动管(5)固定。卡槽与连接板配合可以实现对于刮刀(6)和传动管(5)的卡接，方便组装和拆卸，并且通过卡槽与连接板的滑动配合，能够调整刮刀(6)的横向位置，方便对准皮带面。
在一种方案中，传动轴I(4)、传动轴II(7)的一端的部分轴体各插接在传动管(5)一端的管内，使传动管(5)的两端的管内各插接一个传动轴，并用顶丝固定。可以实现对传动轴和传动管(5)的插接，方便方便组装和拆卸，通过顶丝可以对插接紧固。
在一种方案中，滚动轴承A固定在支座A(3)内，传动轴I(4)的另一端的部分轴体安装在所述滚动轴承内，且该端轴体的端部与减速箱(2)输出轴键槽连接。传动轴I(4)在支座A(3)内通过滚动轴承A使得支座A(3)作为对于传动轴I(4)的支撑，并且与减速箱(2)输出轴键槽连接，实现了传动轴与减速箱(2)输出轴同步转动。
在一种方案中，滚动轴承B固定在支座B(8)内，传动轴II(7)的另一端的部分轴体安装在所述滚动轴承内。传动轴II(7)在支座B(8)内通过滚动轴承B使得支座B(8)作为对于传动轴II(7)的支撑，并且与减速箱(2)输出轴键槽连接，实现了传动轴与减速箱(2)输出轴同步转动。
在一种方案中，所述的支座A(3)和支座B(8)固定在皮带机金属结构上(优选为钢结构)，使得皮带机清扫器的刮刀(6)能与皮带机滚筒表面接触(滚筒附近的支撑结构)。将用于支撑的支座A(3)和支座B(8)固定在金属结构，通过金属结构安装在皮带机滚筒附近，从而将清扫器的刮刀(6)能与皮带机滚筒表面接触，并实现了清扫器的稳定支撑。
在一种方案中，传动轴II(7)另一端部安装一个倾角传感器。倾角传感器的作用是将刮刀(6)的物理角度信号转化为标准电信号，并将该信号传送至清扫器控制器。清扫器控制器根据倾角传感器的电信号，实时判断刮刀(6)的工作角度，当检测到刮刀(6)转动到达工作角度区间时，将预设的转矩指令发送至变频器，最终由变频器输出转矩电流并控制异步电机输出旋转转矩，使得刮刀(6)与皮带表面压紧。刮刀磨损至极限后，刮刀工作状态下的角度较初始工作角度会发生明显变化，通过倾角传感器输出的信号可以对刮刀磨损程度进行监测，从而实现刮刀的磨损更换提醒。
在另一个实施例中，本公开提出一种对皮带机皮带表面物料的清扫的方法，使用所述的任一方案中的皮带机清扫器，起始状态时，由变频器控制异步电机(1)通过减速箱(2)向传动轴输出旋转转矩、速度，传动管(5)随传动轴同步转动，使得安装在传动管(5)的刮刀(6)朝向皮带表面转动，刮刀(6)的前端边沿转动中与皮带机的皮带表面抵压接触，逐渐增加变频器输出的转矩电流，驱动异步电机(1)输出逐渐增加的旋转转矩，异步电机(1)的减速箱(2)的传动轴，其输出的旋转速度逐渐增加，使刮刀(6)前端边沿对皮带表面逐渐压紧，直到预设的旋转转矩与刮刀(6)自身的阻力转矩达到平衡时，刮刀(6)相对于皮带机滚筒静止，异步电机(1)实际转速为0，并以0速度的旋转转矩向刮刀(6)提供压紧力。
在一种方案中，当皮带机表面物料粘度较小时，需要的刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力较小，变频器预设的转矩电流使得异步电机(1)输出较小的旋转转矩，减小刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力；当皮带机表面物料粘度较大时，需要的刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力较大，变频器预设的转矩电流使得异步电机(1)输出较大的旋转转矩，增加刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力。
由上述，本公开解决了皮带双向运行工况下，存在空余的清扫器与皮带无效摩擦，能够将多余的清扫器刮刀(6)与皮带胶面自动分离，减少设备磨损。解决了滚筒与刮刀(6)存在不同步位移时，刮刀(6)的自动位移补偿与避让，避免了清扫器失效及受挤压损坏。解决了刮刀(6)磨损程度的连续在线监测，及时提醒更换失效刮刀(6)。本公开的清扫器能够显著提高一次清扫效率，降低皮带机滚筒、托辊粘料引起的皮带跑偏、皮带横向撕裂故障发生的概率，延长皮带系统使用寿命，显著减轻回程皮带黏料导致的沿途洒落损耗，降低物料外撒引起的环境污染。
作为一个独立的实施方式，当然也能够作为上述各实施例的补充，本公开提供另一种实施方式，对应于解决以下问题：
(1)由于刮刀位置相对固定，随着使用清扫器刮刀会正常磨损，磨损后的刮刀与皮带机胶面的接触面积与压紧力都随之变小，导致清扫效果变差甚至失效。需要消耗大量人力对磨损后的刮刀长度及刮刀压力进行检查、调整，以抵消刮刀磨损后的相对位置、压紧力变化。
(2)不同物料的黏度、静电引力等特性差异较大，现有清扫器无法根据物料的实际情况、皮带机胶面的平整度，对刮刀的压紧力进行定量的、方便及时的调整。
(3)部分皮带机存在正反两个方向的运行工况，驱动滚筒及尾部滚筒处需要设置一级清扫器共两处，无论皮带机向任何运行方向运行时，均存在一个多余的清扫器在与皮带机摩擦，增加了皮带胶面的与清扫器刮刀的磨损。
(4)部分皮带机滚筒与清扫器存在不同步位移，现有清扫器刮刀无法自动贴紧皮带机胶面以保证清扫效果。皮带机滚筒相对于清扫器之间产生明显的前向移动时，可将现有的清扫器刮刀及清扫器支座挤压变形损坏。
(5)现有的清扫器无法实现刮刀磨损状态的连续在线监测，多采用接近开关或行程开关等手段辅助检测。
为解决上述问题，本实施例的皮带机清扫器主要由以下部件组成：异步电机(1)、减速箱(2)、支座A(3)、传动轴I(4)、传动方管、刮刀(6)、传动轴II(7)、支座B(8)，刮刀(6)卡槽与传动方管上连接板插接并用螺栓固定。传动方管两侧分别与传动轴I(4)和传动轴II(7)连接。传动轴I(4)和传动轴II(7)与传动方管连接方式采用插接，用顶丝固定。该连接方式可根据滚筒的不同长度尺寸进行调节。传动轴I(4)与支座A(3)连接，内部采用滚动轴承。传动轴I(4)的另一端与减速箱(2)输出轴键槽连接。变频电机通过减速箱(2)对传动轴I(4)输出扭矩，使清扫器动作。传动方管另一侧与传动轴II(7)和支座B(8)连接。内部采用滚动轴承起承载作用。支座A(3)和支座B(8)安装在皮带机滚筒附近可靠结构上并用螺栓固定。传动轴II(7)端部安装一个倾角传感器。在一种实施例中，所述对皮带机皮带表面物料的清扫的方法同样适用该所述皮带机清扫器。
由上述，本公开解决了刮刀磨损后清扫效果变差，自动对刮刀磨损进行补偿。解决了刮刀压紧力调整的缺陷，能够根据实际情况精确的对刮刀压紧力进行控制。解决了皮带双向运行工况下，存在空余的清扫器与皮带无效摩擦，能够将多余的清扫器刮刀与皮带胶面自动分离，减少设备磨损。解决了滚筒与刮刀存在不同步位移时，刮刀的自动位移补偿与避让，避免了清扫器失效及受挤压损坏。解决了刮刀磨损程度的连续在线监测，及时提醒更换失效刮刀。
本公开刮刀的压紧力是由异步电动机输出旋转转矩，经过减速箱最终输出至刮刀的传动方管，从而驱动刮刀压紧皮带机胶面。清扫器与皮带机工作状态(及运行方向)联锁，实现空余的清扫器能够自动脱离工作位置，避免清扫器与皮带机之间的无效摩擦。通过变频器能够对异步电机输出转矩大小灵活控制，实现刮刀压紧力根据实际工况需要进行调节。例如，物料黏度较大工况下，加大变频器对异步电机的输出转矩，保证刮刀的的清扫效果；物料黏度较小工况下，减小变频器输出转矩，延长皮带机及刮刀的使用寿命。刮刀可沿传动方管360°自由旋转，当滚筒与刮刀存在不同步位移时，刮刀可进行自动跟踪与避让，避免了清扫器失效及受挤压损坏。刮刀的实时位置、角度通过倾角传感器(或旋转编码器、电位器)进行检测，当刮刀磨损至极限长度时，其刮刀位置(角度)发生相应变化，清扫器能够及时提醒维护人员进行刮刀维护更换。
上述方案能够获得如下技术效果：
(1)通过变频器驱动异步电机，实现清扫器刮刀压紧力的灵活调整，适应现场的多种物料工况；
(2)清扫器刮刀能够自动跟随皮带机滚筒位置进行贴紧，刮刀磨损后不需要消耗人力调整刮刀位置；
(3)在线实时监测刮刀磨损情况，及时提醒维护人员进行刮刀维护更换；
(4)刮刀可沿传动方管360°自由旋转，避免了清扫器失效及受挤压损坏，空余的清扫器能够自动脱离工作位置，避免清扫器与皮带机之间的无效摩擦。
(5)清扫器能够显著提高一次清扫效率，降低皮带机滚筒、托辊粘料引起的皮带跑偏、皮带横向撕裂故障发生的概率，延长皮带系统使用寿命；显著减轻回程皮带黏料导致的沿途洒落损耗，降低物料外撒引起的环境污染。
以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种皮带机清扫器，其特征在于，包括刮刀(6)、传动管(5)、传动轴I(4)、传动轴II(7)，所述的刮刀(6)的刀体与传动管(5)固定连接，传动轴I(4)和传动轴II(7)分别连接在传动管(5)的一端，使传动管(5)的两端各与一个传动轴连接，传动轴I(4)连接异步电机(1)的减速箱(2)的输出轴，变频器与异步电机(1)连接以对异步电机(1)驱动。
2.如权利要求1所述的皮带机清扫器，其特征在于，用于对异步电机(1)输出的旋转转矩和转动速度控制的变频器，在异步电机(1)输出的旋转转矩与阻力转矩达到平衡时，控制异步电机(1)无速度输出，所述的阻力转矩是刮刀(6)和皮带机滚筒表面间的压紧力产生的转矩。
3.如权利要求1所述的皮带机清扫器，其特征在于，所述的刮刀(6)具有卡槽，传动管(5)具有能与卡槽配合的连接板；或者传动管(5)具有卡槽，刮刀(6)具有能与卡槽配合的连接板；所述的卡槽与连接板配合连接以对刮刀(6)和传动管(5)固定。
4.如权利要求1所述的皮带机清扫器，其特征在于，传动轴I(4)、传动轴II(7)的一端的部分轴体各插接在传动管(5)一端的管内，使传动管(5)的两端的管内各插接一个传动轴，并用顶丝固定。
5.如权利要求1所述的皮带机清扫器，其特征在于，滚动轴承A固定在支座A(3)内，传动轴I(4)的另一端的部分轴体安装在所述滚动轴承内，且该端轴体的端部与减速箱(2)输出轴键槽连接。
6.如权利要求5所述的皮带机清扫器，其特征在于，滚动轴承B固定在支座B(8)内，传动轴II(7)的另一端的部分轴体安装在所述滚动轴承内。
7.如权利要求6所述的皮带机清扫器，其特征在于，所述的支座A(3)和支座B(8)固定在皮带机金属结构上，使得皮带机清扫器的刮刀(6)能与皮带机滚筒表面接触。
8.如权利要求7所述的皮带机清扫器，其特征在于，传动轴II(7)另一端部安装一个倾角传感器。
9.一种对皮带机皮带表面物料的清扫的方法，其特征在于：使用权利要求1-8任一项所述的皮带机清扫器，起始状态时，由变频器控制异步电机(1)通过减速箱(2)向传动轴输出旋转转矩、速度，传动管(5)随传动轴同步转动，使得安装在传动管(5)的刮刀(6)朝向皮带表面转动，刮刀(6)的前端边沿转动中与皮带机的皮带表面抵压接触，逐渐增加变频器输出的转矩电流，驱动异步电机(1)输出逐渐增加的旋转转矩，异步电机(1)的减速箱(2)的传动轴，其输出的旋转速度逐渐增加，使刮刀(6)前端边沿对皮带表面逐渐压紧，直到预设的旋转转矩与刮刀(6)自身的阻力转矩达到平衡时，刮刀(6)相对于皮带机滚筒静止，异步电机(1)实际转速为0，并以0速度的旋转转矩向刮刀(6)提供压紧力。
10.如权利要求9所述的对皮带机皮带表面物料的清扫的方法，其特征在于：当皮带机表面物料粘度较小时，需要的刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力较小，变频器预设的转矩电流使得异步电机(1)输出较小的旋转转矩，减小刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力；当皮带机表面物料粘度较大时，需要的刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力较大，变频器预设的转矩电流使得异步电机(1)输出较大的旋转转矩，增加刮刀(6)前端边沿与皮带表面的压紧力。
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