CN112173551A - 自动化皮带输送煤采样装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于自动化采样技术领域，尤其是一种自动化皮带输送采样装置，包括包括皮带输送机，还包括采样机构以及集样机构；所述采样机构包括采样机架以及与采样机架连接的采样支腿、还包括在采样机架上方设置的采样电机，以及与采样电机连接的减速器；所述采样机构还包括曲柄杆、采样器、滑动导轨、以及与滑动导轨配合连接的滑块座；所述采样器包括连接杆、弹簧、滑动杆、限位销以及采样头；所述集样机构包括辊筒支架Ⅰ、辊筒支架Ⅱ、主动辊筒、从动辊筒、输送带、集样盒、集样电机以及集样平台。本发明结构设计新颖，自动化程度高，工人劳动强度低，采样具有代表性，可靠性高，且与输送皮带的机械冲击小。

Description

自动化皮带输送煤采样装置
技术领域
本发明涉及自动化采样技术领域，尤其涉及一种自动化皮带输送煤采样装置。
背景技术
煤炭采样，是指从一批原煤中，通过科学的方法取出一小部分煤样，保证该煤样在成分和性质上都能代表原批煤炭的取样的过程。作为对煤炭质量检测的第一环节，煤炭采样在实际生产运用中有着十分重要的作用。对一个用煤单位而言，原煤质量很大程度上影响着企业的生产效率和产品质量。一批原煤质量究竟如何，依靠的是质检部门的检测，根据实践统计，在整个煤炭检测流程中，若以方差来反映误差的话，则在对整个流程误差分析中，采样误差占80％，制样误差占 16％，化验误差占4％。不难看出，在整个煤炭质检过程中，采样是影响煤炭检测精度的重要因素。目前，在煤样的采制化过程中，煤样的采取是采制化的重要环节。我国对于煤炭采样的方式主要分为两类：人工采样和机械采样，两种采样方式在现行的国家标准中都有相应的规定。传统的人工采样方式采样结果容易受到很多因素的影响，例如：采样工人的人员素质、采取煤样的颗粒粒度、采样工具的尺寸规格以及采样环境位置等因素。这极易造成采得的煤样代表性差，质检结果误差大的情况。相比于人工采样，机械化采样能够很好地避免这些因素的影响，并且机械化采样能够代替人工，适应于许多危险、嘈杂等恶劣的工作环境。机械化采样能有效的降低工人劳动强度和劳动成本，自动化技术俨然已成为未来采样技术领域的发展主题。机械化采样依据其应用场合可分为汽车煤采样、火车煤采样、溜管输煤采样和皮带输煤采样等。目前，在我国的绝大多数煤矿、选煤厂以及活性炭公司中，对煤炭的运输以采用皮带输送方式为主，这就决定了煤炭皮带输送过程采样的位置以皮带上采样为佳。因此，皮带输送采样技术的研究对于我国国民生产有着十分重要的应用价值。
对比现有的采样方式和采样装置，不难看出人工采样方式存在着很多弊端，一方面人工采样受到采样的方式方法、样品粒度、人员素质、工具规格以及环境位置等因素的影响，极易造成采得的煤样代表性差，误差大的情况；另一方面人工采样对工人而言劳动强度大，劳动风险也较高。机械化采样就能很好的避免人工采样所存在的弊端。随着工业自动化的日益发展，机械化采样取代人工采样将成为一个趋势。
目前市场上也有一些皮带输送采样装置，如皮带端部采样装置以及皮带中部采样装置，在现有皮带输煤采样装置中，通过对比可以看出：皮带端部采样装置虽然结构简单，能够对煤炭进行自动采样，但由于其采样原理为依靠煤炭的抛物运动将煤炭收集至采样斗，使得采样斗承受的冲击较大，相应的机械负载也就较大，并且皮带端部采样装置对于采取煤样的量不宜进行控制。皮带中部采样装置依靠刮煤板刮取煤流作为煤样，设计结构紧凑，但现有的皮带中部采样装置的设计中，往往将输煤皮带截面当成圆弧处理，这就导致采样装置在进行采样时并很难实现全断面采样，采得的煤样缺少代表性。此外，皮带中部采样装置采样时由于需要接触输煤皮带刮取煤样，这就容易刮伤皮带，并且刮煤板两侧的刮板也容易影响皮带输送机的正常工作，另一方面，要保证煤标本的采样质量，通常需要不同时间对皮带上输送的原煤进行采样，如间隔1小时采样一次，现有的采样装置并不能实现定时且自动化采样，显然，目前的皮带输送采样装置还存在诸多问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提出了一种结构设计新颖、对残膜混合物中残膜、碎土及秸秆的有效分离的自动化皮带输送煤采样装置。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
设计一种自动化皮带输送煤采样装置，包括皮带输送机，所述皮带输送机包括皮带输送机架、托辊组以及输送皮带，还包括采样机构以及集样机构；
所述采样机构包括采样机架以及与采样机架连接的采样支腿、还包括在采样机架上方设置的采样电机，以及与采样电机连接的减速器；
所述采样机构还包括曲柄杆、采样器、滑动导轨、以及与滑动导轨配合连接的滑块座；所述滑动导轨竖直固定安装在采样机架侧方；所述采样器包括连接杆、弹簧、滑动杆、限位销以及采样头；所述曲柄杆一端与减速器输出轴端固定连接，另一端与连接杆上端铰接，所述连接杆中部通过销与滑块座铰接；所述连接杆底端通过弹簧与采样头连接；
所述集样机构包括辊筒支架Ⅰ、辊筒支架Ⅱ、主动辊筒、从动辊筒、输送带、集样盒、集样电机以及集样平台；所述主动辊筒和从动辊筒平行设置，所述输送带套装于主动辊筒和从动辊筒上，所述集样电机与主动辊筒传动连接。
优选地，所述采样头包括采样上板、采样背板以及采样侧板，所述采样侧板底部两侧设置有若干个支撑轮，所述采样侧板底端面为圆弧面，将采样侧板竖直放置地面时，所述采样侧板远离采样背板一侧底端与地面形成开口。
优选地，所述连接杆侧面上端开设有与曲柄杆铰接的通孔，中端开设有与滑动块铰接的通孔，下端开设有长条状通孔，所述连接杆底端开设有一孔。
优选地，所述滑动杆下端与采样头固定连接，上端穿入连接杆底端开设的孔中，并可相对于滑动杆滑动，在滑动杆上端侧面开设有通孔，所述限位销穿过滑动杆上端侧面的通孔与连接杆下端开设的长条状通孔，实现滑动杆与连接杆之间的移动限位。
优选地，所述采样机构还包括收样斗，所述收样斗固定安装在采样机架上，所述收样斗呈漏斗状，上端开口位于采样头一侧，下端开口位于集样机构中的输送带上方。
优选地，所述集样机构中的输送带的外侧沿输送带边缘方向等间距设置有多排凸齿组，每排凸齿组包括多个间距相等的凸齿Ⅰ。
优选地，所述集样机构中的集样平台包括与输送带上端面高度一致的平板，所述平板两侧竖直向上设置有侧板，所述平板靠近输送带侧的端部设置有多个与凸齿Ⅰ相互交错的凸齿Ⅱ。
优选地，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于皮带输送机的托辊组上。优选地，还包括控制器，所述控制器设置于采样支腿上，所述采样电机、集样电机以及压力传感器均与控制器电连接。
与现有技术相比，本发明具备的技术效果为：
(1)本发明结构设计新颖，自动化程度高，工人劳动强度低，通过控制器控制采样电机以及集样电机工作，可自动化实现对皮带输送机输送皮带上的原煤进行定时采样，集样作业。
(2)采样机构利用曲柄连杆机构原理，带动采样头实现与皮带截面近似的运动轨迹，达到输送煤采样的目的；采样时，采样头的采样侧板底端的支撑轮与输送皮带接触，支撑轮与输送皮带之间为滚动摩擦，摩擦力小，不易刮伤皮带，且采样头与连接杆之间的弹簧受压缩，采样头可以更好地与输送皮带贴合，实现仿形运动，可对输送皮带截面不是圆弧的输送皮带上的原煤实现全断面采样，采样具有代表性，且与输送皮带的机械冲击小。
附图说明
图1为本发明的采样机构的整体结构示意图；
图2为本发明中采样机构中的采样器的结构示意图；
图3为本发明中采样器的工作轨迹示意图的结构示意图；
图4为本发明中采样头的结构示意图；
图5为本发明中采样侧板的主要结构示意图；
图6为本发明中滑块座和滑动导轨结构剖视图；
图7和图8为本发明中集样机构的结构示意图；
图9为本发明整体结构示意图。
图中：100.皮带输送机架；200.输送皮带；300.托辊组；400.采样机构；500. 头端辊筒；600.集样机构；410.采样支腿；420.控制器；430.采样机架；440. 采样电机；450.减速器；460.曲柄杆；470.滑动导轨；480.采样器；490.滑块座；411.收样斗；412.行程开关；481.连接杆；482.弹簧；483.采样头；484.支撑轮； 485.滑动杆；486.限位销；487.轨迹；4831.采样上板；4832.采样背板；4833. 采样侧板；4834.圆角；4835.开口；4836.圆弧面；610.集样平台；620.辊筒支架Ⅰ；630.集样电机；640.主动辊筒；650.输送带；651.凸齿Ⅰ；660.辊筒支架Ⅱ；670.集样盒；680.从动辊筒；611.凸齿Ⅱ；612.侧板；613.平板。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
下面详尽说明该自动化皮带输送煤采样装置的具体特征：
参见图1至图9。自动化皮带输送煤采样装置，包括皮带输送机，所述皮带输送机包括皮带输送机架100、托辊组300以及输送皮带200，还包括头端辊筒500，皮带输送机的输送皮带200与水平面倾斜设置，倾角为10-30°左右，依靠头端辊筒500提供动力驱动输送皮带200运动。自动化皮带输送煤采样装置还包括采样机构400以及集样机构600；所述采样机构400包括采样机架430以及与采样机架430连接的采样支腿410，采样机架430与采样支腿410可拆卸连接且可调整相对位移，还包括在采样机架430上方设置的采样电机440，以及与采样电机 440连接的减速器450；进一步，结合采样机构400实际所处工作环境，选用卧式封闭型Y(IP44)系列电动机，电动机型号为Y90S-6，额定功率为0.75KW，额定转速为910r/min；减速器450型号为BW10-D80N，减速比为29:1；采样支腿410安装在皮带输送机一侧，与地面螺栓连接，采样支腿410与采样机架430 可相对移动或固定，实现对采样机架430不同高度的调整，以满足与皮带输送机高度匹配。
进一步，如图1所示，采样机构400还包括曲柄杆460、采样器480、滑动导轨470、以及与滑动导轨470配合连接的滑块座490；所述滑动导轨470竖直固定安装在采样机架430侧方；所述采样器480包括连接杆481、弹簧482、滑动杆485、限位销486以及采样头483；所述曲柄杆460一端与减速器450输出轴端固定连接，另一端与连接杆481上端铰接，所述连接杆481中部通过销与滑块座490铰接；所述连接杆481底端通过弹簧482与采样头483连接。采样机构 400运用曲柄连杆机构原理，采样电机440驱动减速器450工作，减速器输出轴带动曲柄杆460旋转，曲柄杆460驱动连接杆481摆动，从而带动采样头483 实现与皮带截面近似的运动轨迹487，达到输送煤采样的目的。设计中，滑块座 490对采样器480来说起到一个支点的作用，连接杆481、滑块座490以及端部的采样头483整个组成一个类似于杠杆的结构，与一般杠杆不同的是，该杠杆机构的支点(滑块座)可以沿着滑动导轨470方向上下移动，这样的设计是为了实现采样时采样头483下落时刮取煤样，回程时采样铲被提起复位。
进一步，如图7和图8所示，所述集样机构600包括辊筒支架Ⅰ620、辊筒支架Ⅱ660、主动辊筒640、从动辊筒680、输送带650、集样盒670、集样电机 630以及集样平台610；所述主动辊筒640和从动辊筒680平行设置，所述输送带650套装于主动辊筒640和从动辊筒680上，所述集样电机630与主动辊筒 640传动连接。集样机构600用于将采样机构400定时采的样标本进行收集，存放，集样电机630驱动主动辊筒640旋转，带动输送带650移动，集样电机630 与控制器420连接，采样机构400采样一次，控制器420控制集样电机630旋转一个角度，输送带650移动一个距离，实现对一个集样盒670的样品罐装，随着不断的采样集样，集样盒670最终被输送至一侧的集样平台610上。
进一步，如图4和图5所示，采样头483是采样机构的核心部件，所述采样头483包括采样上板4831、采样背板4832以及采样侧板4833，采样上板4831、采样背板4832以及采样侧板4833通过焊接方式连接，采样上板4831、采样背板4832以及采样侧板4833相互之间各呈90°夹角，采样侧板4833与输送皮带 200长度方向垂直，所述采样侧板4833底部两侧设置有若干个支撑轮484，支撑轮484可实现自转，支撑轮484的底端低于采样侧板4833底端面，所述采样侧板4833底端面为圆弧面4836，将采样侧板4833竖直放置地面时，所述采样侧板4833远离采样背板4832一侧底端与地面形成开口4835。具体地，采样头通过运用曲柄连杆机构原理，接近输送皮带200时，实现与皮带截面近似的运动轨迹，采样时，依靠采样侧板4833以及采样背板4832将原煤拾取，由于输送皮带 200截面通常不是圆弧，且在输送时产生振动从而输送皮带高度不一，为了使采样侧板4833更好地进入输送皮带，将采样侧板4833远离采样背板4832一侧底端与地面形成开口，且采样侧板4833开口远离采样背板4832一侧底部为圆角 4834，上述开口角度为10-20°。
进一步，如图2所示，所述连接杆481侧面上端开设有与曲柄杆460铰接的通孔，中端开设有与滑动块铰接的通孔，下端开设有长条状通孔，所述连接杆 481底端开设有一孔。
进一步，如图2和图3所示，所述滑动杆485下端与采样头固定连接，上端穿入连接杆481底端开设的孔中，并可相对于滑动杆485滑动，在滑动杆485 上端侧面开设有通孔，所述限位销486穿过滑动杆485上端侧面的通孔与连接杆下端开设的长条状通孔，实现滑动杆485与连接杆之间的移动限位。非工作状态时，滑动杆485与连接杆之间受弹簧482弹力的作用，相对距离最大，在采样头进入输送皮带200时，采样侧板4833底端的支撑轮484与输送皮带接触，支撑轮484随采样头的移动而旋转，支撑轮484与输送皮带之间为滚动摩擦，摩擦力小，不易刮伤皮带，且采样头与连接杆之间的弹簧482受压缩，滑动杆485与连接杆之间相近移动，采样头更好地与输送皮带贴合，实现仿形运动，可对输送皮带截面不是圆弧的输送皮带上的原煤实现全断面采样，采样具有代表性，且与输送皮带的机械冲击小。
进一步，如图1所示，所述采样机构400还包括收样斗411，所述收样斗411 固定安装在采样机架430上，所述收样斗411呈漏斗状，上端开口位于采样头一侧，下端开口位于集样机构600中的输送带650上方。收样斗411的作用是将采样头采集的样品收集以及输送至集样机构600中的集样盒670中。
进一步，如图7和图8所示，所述集样机构600中的输送带650的外侧沿输送带650边缘方向等间距设置有多排凸齿组，每排凸齿组包括多个间距相等的凸齿Ⅰ651。进一步，相邻两排凸齿组之间的间距大于集样盒670的厚度，优选地，相邻两排凸齿组之间的间距为集样盒670厚度的1.3-2倍。集样盒670放置在每排凸齿组之间，且紧贴后排的凸齿组。
进一步，如图7和图8所示，所述集样机构600中的集样平台610包括与输送带650上端面高度一致的平板613，所述平板613两侧竖直向上设置有侧板 612，所述平板613靠近输送带650侧的端部设置有多个与凸齿Ⅰ651相互交错的凸齿Ⅱ610。进一步，集样机构600中，输送带650上的每排凸齿组包括至少三个凸齿Ⅰ651，集样平台610上的平板613端部至少包括两个凸齿Ⅱ610，工作时，输送带650移动，输送带650上的凸齿组将第一个集样盒推送至平板613 上的凸齿Ⅱ610，随着下次采样集样，第二个集样盒被推送至凸齿Ⅱ610上，并将第一个集样盒向前推动，当一个周期的采样任务结束后，所有的集样盒均放置在集样平台610的平板613上，检测人员将所有集样盒提取，完成集样作业。
进一步，还包括压力传感器(图中未示出)，所述压力传感器设置于皮带输送机的托辊组300上。压力传感器用于检测输送皮带上是否存在原煤，当输送皮带上的原煤质量大于设定值时，压力传感器发出信号，控制器420开始计时采样作业，若采样过程中，压力传感器未检测出输送皮带上存在原煤，控制器420 则不发出采样集样指令。
进一步，如图1所示，还包括控制器420，所述控制器420设置于采样支腿上，所述采样电机440、集样电机630以及压力传感器均与控制器420电连接。优选地，控制器420选用PLC控制器，型号为S7-200-CPU222，其具有八个输入接口和六个输出接口，可以满足整体的控制要求。
进一步，如图1所示，在曲柄杆460最右侧位置处设置有行程开关412，行程开关固定安装在机架上，当曲柄杆460旋转至向右方向时，触碰行程开关412，此时采样电机停止工作，采样头位于输送皮带一侧且远离收样斗411方向，所述行程开关与控制器电连接。
本发明的工作原理及过程：本设备在使用时，首先应调试采样机构以及集样机构600，包括采样机构中采样支腿与地面的固定，根据皮带输送机的高度，调节采样机架430与采样支腿的相对位移，调整后通过螺栓连接将二者固定，集样机构中，将多个集样盒依次放置在输送带650的凸齿组之间，将第一个集样盒的位置调整到收样斗411出口的下方，再次，调试控制器、压力传感器、行程开关、集样电机630以及采样电机。
将控制器通电，按下控制器启动按钮，系统复位，复位完成后，当压力传感器检测到皮带输煤机上有煤在输送，采样电机通电，驱动曲柄杆460旋转，连接杆摆动，带动采样头进行采样，当曲柄杆旋转向右方向时，触碰到行程开关，即采样头位于初始位时，采样电机停止，控制器进入计时阶段，达到程序计时时间后，并且压力传感器检测输送皮带上有煤流通过，采样电机通电，再次进行采样，依次循环，当遇到紧急情况时，按下停止按钮，整个系统断电。此过程中，当采样机构执行一次采样动作后，控制器间隔5-10s时间，控制集样电机旋转一个角度，驱动输送带650移动一个位移，此时，第一个集样盒移出收样斗下方，第二个集样盒位于收样斗下方位置，依次循环，完成采样集样动作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动化皮带输送煤采样装置，包括皮带输送机，所述皮带输送机包括皮带输送机架、托辊组以及输送皮带，其特征在于，还包括采样机构以及集样机构；所述采样机构包括采样机架以及与采样机架连接的采样支腿、还包括在采样机架上方设置的采样电机，以及与采样电机连接的减速器；
所述采样机构还包括曲柄杆、采样器、滑动导轨、以及与滑动导轨配合连接的滑块座；所述滑动导轨竖直固定安装在采样机架侧方；所述采样器包括连接杆、弹簧、滑动杆、限位销以及采样头；所述曲柄杆一端与减速器输出轴端固定连接，另一端与连接杆上端铰接，所述连接杆中部通过销与滑块座铰接；所述连接杆底端通过弹簧与采样头连接；
所述集样机构包括辊筒支架Ⅰ、辊筒支架Ⅱ、主动辊筒、从动辊筒、输送带、集样盒、集样电机以及集样平台；所述主动辊筒和从动辊筒平行设置，所述输送带套装于主动辊筒和从动辊筒上，所述集样电机与主动辊筒传动连接。
2.如权利要求1所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，所述采样头包括采样上板、采样背板以及采样侧板，所述采样侧板底部两侧设置有若干个支撑轮，所述采样侧板底端面为圆弧面，将采样侧板竖直放置地面时，所述采样侧板远离采样背板一侧底端与地面形成开口。
3.如权利要求1或2所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，所述连接杆侧面上端开设有与曲柄杆铰接的通孔，中端开设有与滑动块铰接的通孔，下端开设有长条状通孔，所述连接杆底端开设有一孔。
4.如权利要求3所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，所述滑动杆下端与采样头固定连接，上端穿入连接杆底端开设的孔中，并可相对于滑动杆滑动，在滑动杆上端侧面开设有通孔，所述限位销穿过滑动杆上端侧面的通孔与连接杆下端开设的长条状通孔，实现滑动杆与连接杆之间的移动限位。
5.如权利要求1或2所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，所述采样机构还包括收样斗，所述收样斗固定安装在采样机架上，所述收样斗呈漏斗状，上端开口位于采样头一侧，下端开口位于集样机构中的输送带上方。
6.如权利要求1所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，所述集样机构中的输送带的外侧沿输送带边缘方向等间距设置有多排凸齿组，每排凸齿组包括多个间距相等的凸齿Ⅰ。
7.如权利要求7所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，所述集样机构中的集样平台包括与输送带上端面高度一致的平板，所述平板两侧竖直向上设置有侧板，所述平板靠近输送带侧的端部设置有多个与凸齿Ⅰ相互交错的凸齿Ⅱ。
8.如权利要求1所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于皮带输送机的托辊组上。
9.如权利要求1所述的自动化皮带输送煤采样装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器设置于采样支腿上，所述采样电机、集样电机以及压力传感器均与控制器电连接。
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