CN113638986A - 一种一体化永磁滚筒 - Google Patents

Abstract

一种一体化永磁滚筒，包括永磁滚筒、限矩机构与逆止机构、制动机构、液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置，其特征在于：制动机构、限矩机构与逆止机构和永磁滚筒直连，形成一体化紧凑型结构；所述限矩机构与逆止机构一体组合结构A和所述的制动机构B分别通过限矩外齿空心轴和外齿空心轴与固定轴连接，形成一体化紧凑型结构。本发明通过一体化设置，实现了机械和液压控制的方式对逆止机构的逆止力矩的可控整定，通过灵活地布置限矩机构、逆止机构与制动机构的安装位置，节省了安装空间，提高了装配精度，减少了安装工作量。

Description

一种一体化永磁滚筒

技术领域

本发明涉及一种带式输送机驱动、制动和逆止一体化装置，具体为一种带湿式摩擦制动机构和限矩型逆止机构的一体化永磁滚筒。

背景技术

带式输送机广泛应用于煤炭、水泥、电力等散料输送领域，具有连续输送、高效节能、环保的特点。驱动部、制动部和逆止部是带式输送机的核心组成部分，但由于属于独立的功能单元，需要由使用单位对单个产品在现场与输送机进行组装后使用，造成系统复杂、布置分散、体积大、占地大，在煤矿井下等狭小空间领域安装使用受限，并且，系统现场由分立部件组装，装配精度低，造成系统振动和噪音大，系统集成度低、各组成部分缺乏高效融合、造成故障率高、系统工作可靠性低，影响设备使用寿命。

永磁滚筒是新兴的一种驱动装置，固定轴固定不动，筒皮转动，无法像常规系统一样在固定轴上安装制动器和逆止器，现有技术有在滚筒外缘增加盘式制动的方式，造成加工和安装的困难，使用效果不佳，同时，制动摩擦材料采用石棉等材料，存在环境污染、闸瓦磨损快、需经常调节和更换的不足，更无法适应带式输送机长时间连续可靠制动的要求。

申请号为201910134937.0的专利公开了“一种永磁直驱滚筒的制动装置”，该专利实现的结构为固定安装在滚筒上的大齿轮及与该大齿轮相啮合的小齿轮，小齿轮固接有转轴，转轴上设有制动器。通过皮带带动滚筒传动，带动小齿轮转动，由低速传动变为高速传动，在高速轴上安装制动器和逆止器，实现了永磁直驱滚筒的制动。该专利的缺点是制动与逆止均由齿轮及另一随动的高速轴传递，占地空间较大，开式齿轮传动的可靠性也比较低，且此制动方式缺少对系统制动力矩、制动位移量和制动装置磨损量等关键状态参数的有效监测、故障诊断方法，且智能化水平较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的是提供一种一体化永磁滚筒，集成驱动电机、滚筒、逆止器、制动器的功能，解决倾斜的带式输送机应用永磁滚筒无法实现制动或逆止的问题，并且能实现带式输送机长时间的安全制动，装配精度高，节省安装空间，减少了安装工作量；设计了完善的状态监测和故障诊断方法，为智能化发展提供大数据支撑，系统运行更可靠、更智能、更加易于管理和维护。

本发明的目的是这样实现的：一种一体化永磁滚筒，包括永磁滚筒、限矩机构与逆止机构、制动机构、液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置，其特征在于，制动机构、限矩机构与逆止机构和永磁滚筒直连，形成一体化紧凑型结构；所述限矩机构与逆止机构一体组合结构A和所述的制动机构B通过带定位功能的滚筒端盖与永磁滚筒连接，所述限矩机构与逆止机构一体组合结构A和所述的制动机构B分别通过限矩外齿空心轴和外齿空心轴与固定轴连接，形成一体化紧凑型结构。

本发明的目的还可以这样实现：所述的限矩机构包括限矩外齿空心轴、逆止内齿圈、限矩内摩擦片组、限矩外摩擦片组、限矩调节螺钉，限矩压力传感器；矩外外齿空心轴的外齿上嵌装有限矩内摩擦片组，逆止内齿圈的内齿上嵌装有限矩外摩擦片组，限矩调节螺钉与限矩内摩擦片组和限矩外摩擦片组之间装有用于检测摩擦片间压力的限矩压力传感器；限矩机构通过限矩外齿空心轴与永磁滚筒的固定轴连接，通过设定摩擦片组的压力限矩；所述逆止机构包括与限矩机构共用的逆止内齿圈、逆止组件、逆止外圈和逆止机构端盖，所述逆止机构通过支撑端盖与滚筒端盖连接并随滚筒转动；所述滚筒端盖与逆止机构的逆止外圈之间设有间隔挡圈，所述的逆止机构的逆止外圈与逆止机构端盖之间也设有间隔挡圈。

所述制动机构包括内齿摩擦片组、外齿摩擦片组、外齿空心轴，外齿空心轴套接在固定轴上随永磁滚筒旋转和轴向移动；制动机构前端盖与制动机构的壳体-内齿圈、壳体-油缸和制动机构后端盖固定连接；外齿空心轴的外齿上嵌装有内齿摩擦片组，壳体-内齿圈的内齿上嵌装有外齿摩擦片组，内齿摩擦片组与外齿摩擦片组相互交错插在一起形成静动摩擦副；该内齿摩擦片组与外齿摩擦片组组成的静动摩擦副处于由制动机构前端盖、壳体-内齿圈和活塞外环端面形成的制动腔内；壳体-油缸内装有活塞，活塞端面形状由外环端面和内环端面和二者之间沟槽构成，其中沟槽插装在油缸的中间隔壁上，活塞内环端面伸入油缸腔内在压力油推动下带动整个活塞运动；在活塞与制动机构后端盖相对的端面上开有多个盲孔，盲孔内置碟簧，碟簧中孔内装有导杆，导杆外端头与装在制动机构端盖上的调节螺钉相抵，调节螺钉由外部的调节螺母锁紧。

所述的液压系统包括液压站、冷却油系统和压力油系统；所述的冷却油系统，通过液压站由冷却油系统的油路将冷却油从制动器的冷却油进油口充入制动腔内的摩擦片组间隙，对摩擦片进行降温冷却，通过冷却油出油口返回液压站，防止制动过程中摩擦片发热超温和产生火花。

所述的压力油系统，通过液压站由压力油系统的油路将压力油充入油缸腔内，在压力油推动下带动整个活塞往复运动，实现制动机构内、外摩擦片之间的压紧贴合与释放分离。

所述的液压系统监测装置，冷却油温度传感器安装于冷却油进油通道或回油通道上，用于监测进入制动腔内的冷却油温度，根据油温变化适时调整供油流速保证降温效果；压力油油压传感器安装于压力油进油通道上，用于监测进入油缸腔内压力油的油压变化，根据油压变化适时调整供油压力保证制动效果。

所述的制动力矩监测装置，在导杆外端头装有碟簧压力传感器用于实时监测碟簧的压力大小变化，该碟簧压力传感器将电信号转换成数字信号并显示压力数值，并将测量出的碟簧的压力值换算出制动力矩值；根据该制动力矩值，一方面，在制动机构制造装配时以此确定装配力矩扳手的设定力矩，另一方面，在工作状态时，通过碟簧压力传感器监测，分析判断摩擦片的磨损程度，预测摩擦片的剩余使用寿命；当摩擦片磨损过多，出现制动力矩大幅下降时，通过调节螺钉统一调整和校准碟簧的压力值，以确保必需的制动力矩值。

所述的限矩机构和逆止机构与制动机构均安装在永磁滚筒的同一侧，或分开安装在永磁滚筒的两侧。

所述的限矩机构及逆止机构安装于永磁滚筒的筒皮内或限矩机构及逆止机构A安装于永磁滚筒的筒皮外。

本发明的有益效果是：

1、通过一体化永磁滚筒端盖支撑定位限矩机构、逆止机构及制动机构解决了永磁滚筒无法采用传统方式实现制动和逆止功能的问题，同时实现了一体化，体积更小，精度更高，振动更小，可靠性更高。

2、通过传感及调节机构检测并调节制动机构的摩擦片间压力实现了位移监测，磨损监测，智能化程度更高，实现长时间连续可控安全制动，制动时间可以达到并超过180秒，避免了发热超温和火花产生。

3、通过限矩机构与逆止机构的一体化设置，实现了机械和液压控制的方式对逆止机构的逆止力矩的可控整定。

4、通过灵活地布置限矩机构、逆止机构与制动机构的安装位置，节省了安装空间，提高了装配精度，减少了安装工作量。

附图说明

图1是本发明一种一体化永磁滚筒实施例1结构示意图；

图2是本发明一种一体化永磁滚筒实施例2机构示意图；

图3是本发明一种一体化永磁滚筒右视图(剖视)；

图4是图1中限矩机构及逆止机构A的与滚筒连接的局部放大图；

图5是图2中限矩机构及逆止机构A的与滚筒连接的局部放大图；

图6是图1或图2中制动机构B与滚筒连接的局部放大图；

具体实施方式：

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

图中标号：支座1；压力油接头2；冷却油进油口3；调节螺钉4；冷却油出油口5；碟簧压力传感器6；制动机构后端盖7；壳体-内齿圈8；滚筒筒皮9；制动机构前端盖10；外齿空心轴11；固定轴12；导杆13；活塞14；壳体-油缸15；碟簧16；内齿摩擦片组17；外齿摩擦片组18；定子19；外转子20；调节螺母21；限矩外齿空心轴22；限矩调节螺钉23；限矩压力传感器24；限矩内摩擦片组25；限矩外摩擦片组26；逆止内齿圈27；间隔挡圈28；逆止组件29；逆止机构端盖30；逆止外圈31；支撑端盖32；滚筒端盖33。限矩机构和逆止机构组合A，所述制动机构B。

如图1-6所示，一种一体化永磁滚筒，包括永磁滚筒、限矩机构、逆止机构、制动机构，液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置。所述永磁滚筒包括定子19、外转子20、滚筒筒皮9和固定轴12，定子19与固定轴12连接，外转子20与滚筒筒皮9连接、所述限矩机构和逆止机构组合A，所述制动机构B，通过带定位功能的支撑端盖110、制动机构前端盖10与永磁滚筒连接，所述A、B通过限矩外齿空心轴22、外齿空心轴11与固定轴12连接，形成一体化紧凑型结构。

所述限矩机构及逆止机构A与制动机构B可以安装在永磁滚筒的同一侧，也可以分开安装在永磁滚筒的两侧。

限矩机构及逆止机构A为集成在一体的结构，包括逆止外圈31、逆止组件(由楔块、限位销轴和弹簧组成，属公知技术)29，逆止内齿圈27、限矩内摩擦片组25、限矩外摩擦片组26、限矩传感器24、限矩调节螺钉23、限矩外齿空心轴22、间隔挡圈28、逆止机构端盖30、支撑端盖32，逆止外圈31与支撑端盖32连接并随永磁滚筒转动，逆止内齿圈27，也是限矩机构的外圈。限矩外齿空心轴22的外齿上嵌装有限矩内齿摩擦片组25，逆止内齿圈27的内齿上嵌装有限矩外齿摩擦片组26，两组摩擦片组相互交错插在一起形成静动摩擦副。

当逆止外圈31正向旋转时，逆止组件29处于自由状态，对逆止外圈31的阻力较小；当逆止外圈31反向运动时，逆止组件29同时接触逆止外圈31与逆止内齿圈27，给逆止外圈31施加制动力。在此过程中，逆止组件29处于锁止状态，对逆止内齿圈27和逆止外圈31的相对运动起限制作用，固定轴12与支座1连接，支座1固定在基础上，具备逆止功能。

制动机构B包括调节螺钉4、碟簧压力传感器6、制动机构后端盖7、壳体-内齿圈8、制动机构前端盖10、外齿空心轴11、调节螺母21、活塞14、壳体-油缸15、内齿摩擦片组17、外齿摩擦片组18；外齿空心轴的外齿上嵌装有内齿摩擦片组，壳体-内齿圈的内齿上嵌装有外齿摩擦片组，内齿摩擦片组与外齿摩擦片组相互交错插在一起形成静动摩擦副；制动机构两端有制动机构后端盖7制动机构前端盖10及轴承支撑固定，内齿摩擦片组与外齿摩擦片之间的摩擦力通过碟簧压力传感器6检测并通过调节螺钉4调节。

所述的液压系统包括液压站、冷却油系统和压力油系统；所述的冷却油系统，通过液压站由冷却油系统的油路将冷却油从制动器的冷却油进油口充入制动腔内的摩擦片组间隙，对摩擦片进行降温冷却，通过冷却油出油口返回液压站，防止制动过程中摩擦片发热超温和产生火花。

所述的压力油系统，通过液压站由压力油系统的油路将压力油充入油缸腔内，在压力油推动下带动整个活塞往复运动，实现制动机构内、外摩擦片之间的压紧贴合与释放分离。

所述的液压系统监测装置，冷却油温度传感器安装于冷却油进油通道或回油通道上，用于监测进入制动腔内的冷却油温度，根据油温变化适时调整供油流速保证降温效果；压力油油压传感器安装于压力油进油通道上，用于监测进入油缸腔内压力油的油压变化，根据油压变化适时调整供油压力保证制动效果。

制动时，液压压力油泄压回油，活塞14在碟簧16弹簧力的作用下使内齿摩擦片组17和外齿摩擦片组18压合，由于外齿摩擦片组18与壳体-内齿圈8的内齿啮合，而壳体-内齿圈8与制动机构后端盖7、制动机构前端盖10固定为一体，故内外两摩擦片组处于压紧状态，实现驻车制动。

起动时，压力油油压缓慢增压，活塞14压缩碟簧，内、外齿摩擦片组17、18之间正压力缓慢下降，内、外齿摩擦片组17、18之间由静摩擦转为动摩擦，直到完全分离，制动器松开。

所述逆止机构的逆止内齿圈27与相邻轴承内圈之间设有用于定位的间隔挡圈28。

限矩机构的限矩调节螺钉23与限矩内、外摩擦片组25、26之间装有用于检测摩擦片间压力的限矩压力传感器24，测量外摩擦片组25、26与限矩调节螺钉23之间的限矩弹簧(图中未标号)施加于摩擦片的正压力，并分析判断摩擦片的磨损程度，预测摩擦片的剩余使用寿命。

起动时，在制动机构制动腔内先充入冷却油，通过液压站油冷系统由冷却油进油口3充入制动机构的内外摩擦片组间隙，对摩擦片进行冷却，冷却油通过冷却油出油口5返回液压站，通过计算冷却系统的油量，实现长时间连续可控安全制动，制动时间能够达到并超过180秒，避免了发热超温和火花产生。

然后控制压力油的油压缓慢增压，活塞14压缩碟簧，内、外齿摩擦片组17、18之间正压力缓慢下降，内、外齿摩擦片组17、18之间间隙逐渐增大，直到完全分离，制动器松开，此时逆止器发挥逆止功能，防止永磁滚筒反转，然后永磁滚筒在电气控制作用下开始正向转动，此时逆止机构的外圈跟随滚筒筒皮正向转动，设备正常运转。

停机分为正常停机、减速停机和急停。

正常停机时，永磁滚筒在电气控制下速度逐渐降低直到速度接近为零，逆止器动作实现逆止，制动器控制压力油油压降低为零，碟簧推动活塞压紧制动机构摩擦片组，实现驻车制动。

减速停机时，制动器压力油受控泄压回油，活塞14在碟簧的弹簧力作用下使内齿摩擦片组17和外齿摩擦片组18间隙受控减小直至为零，因此，制动力逐渐增大，永磁滚筒速度逐渐降低，实现可控制动。

当系统掉电等情况下急停时，尤其是输送机带料刚开始起动时系统掉电，永磁滚筒失去电气驱动力，输送机速度快速降为零，滚筒在输送机反弹力的作用下将有反向旋转的趋势，此时，逆止机构发挥逆止作用，当属于多台永磁电机驱动时，如果某一台逆止力过大，将超过限矩机构设定的逆止摩擦力，限矩内外摩擦片组产生滑动，由此实现单台逆止力的限幅，避免冲击，实现了多台逆止力均衡。同时，制动器控制压力油的油压通过液压站系统设定的下降速度实现可控下降，实现驻车制动。

除此之外，当逆止外圈31反向运动时，逆止组件29同时接触逆止外圈31与逆止内齿圈27，给逆止外圈31施加制动力。在此过程中，逆止组件29处于锁止状态，对逆止内齿圈27和逆止外圈31的相对运动起限制作用，固定轴12与支座1连接，支座1固定在基础上，具备逆止功能。

实施例一与实施例二的区别在于所述的限矩机构及逆止机构A与永磁滚筒的连接关系不同，一个是限矩机构及逆止机构A安装于永磁滚筒的筒皮内，一个是限矩机构及逆止机构A安装于永磁滚筒的筒皮外(参见图1、图2)；再者就是一个是限矩机构及逆止机构A的支撑端盖与滚筒端盖为一体式，一个是分体式，即分设支撑端盖与滚筒端盖然后连接(参见图4、图5)。

Claims (10)

1.一种一体化永磁滚筒，包括永磁滚筒、限矩机构与逆止机构、制动机构、液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置，其特征在于，制动机构、限矩机构与逆止机构和永磁滚筒直连，形成一体化紧凑型结构；所述限矩机构与逆止机构一体组合结构A和所述的制动机构B通过带定位功能的滚筒端盖与永磁滚筒连接，所述限矩机构与逆止机构一体组合结构A和所述的制动机构B分别通过限矩外齿空心轴和外齿空心轴与固定轴连接，形成一体化紧凑型结构。

2.根据权利要求1所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的限矩机构包括限矩外齿空心轴、逆止内齿圈、限矩内摩擦片组、限矩外摩擦片组、限矩调节螺钉，限矩压力传感器；矩外外齿空心轴的外齿上嵌装有限矩内摩擦片组，逆止内齿圈的内齿上嵌装有限矩外摩擦片组，限矩调节螺钉与限矩内摩擦片组和限矩外摩擦片组之间装有用于检测摩擦片间压力的限矩压力传感器；限矩机构通过限矩外齿空心轴与永磁滚筒的固定轴连接，通过设定摩擦片组的压力限矩；所述逆止机构包括与限矩机构共用的逆止内齿圈、逆止组件、逆止外圈和逆止机构端盖，所述逆止机构通过支撑端盖与滚筒端盖连接并随滚筒转动；所述滚筒端盖与逆止机构的逆止外圈之间设有间隔挡圈，所述的逆止机构的逆止外圈与逆止机构端盖之间也设有间隔挡圈。

3.根据权利要求1所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述制动机构包括内齿摩擦片组、外齿摩擦片组、外齿空心轴，外齿空心轴套接在固定轴上随永磁滚筒旋转和轴向移动；制动机构前端盖与制动机构的壳体-内齿圈、壳体-油缸和制动机构后端盖固定连接；外齿空心轴的外齿上嵌装有内齿摩擦片组，壳体-内齿圈的内齿上嵌装有外齿摩擦片组，内齿摩擦片组与外齿摩擦片组相互交错插在一起形成静动摩擦副；该内齿摩擦片组与外齿摩擦片组组成的静动摩擦副处于由制动机构前端盖、壳体-内齿圈和活塞外环端面形成的制动腔内；壳体-油缸内装有活塞，活塞端面形状由外环端面和内环端面和二者之间沟槽构成，其中沟槽插装在油缸的中间隔壁上，活塞内环端面伸入油缸腔内在压力油推动下带动整个活塞运动；在活塞与制动机构后端盖相对的端面上开有多个盲孔，盲孔内置碟簧，碟簧中孔内装有导杆，导杆外端头与装在制动机构端盖上的调节螺钉相抵，调节螺钉由外部的调节螺母锁紧。

4.根据权利要求1、2或3所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的液压系统包括液压站、冷却油系统和压力油系统；所述的冷却油系统，通过液压站由冷却油系统的油路将冷却油从制动器的冷却油进油口充入制动腔内的摩擦片组间隙，对摩擦片进行降温冷却，通过冷却油出油口返回液压站，防止制动过程中摩擦片发热超温和产生火花。

5.根据权利要求4所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的压力油系统，通过液压站由压力油系统的油路将压力油充入油缸腔内，在压力油推动下带动整个活塞往复运动，实现制动机构内、外摩擦片之间的压紧贴合与释放分离。

6.根据权利要求4所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的液压系统监测装置，冷却油温度传感器安装于冷却油进油通道或回油通道上，用于监测进入制动腔内的冷却油温度，根据油温变化适时调整供油流速保证降温效果；压力油油压传感器安装于压力油进油通道上，用于监测进入油缸腔内压力油的油压变化，根据油压变化适时调整供油压力保证制动效果。

7.根据权利要求4所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的制动力矩监测装置，在导杆外端头装有碟簧压力传感器用于实时监测碟簧的压力大小变化，该碟簧压力传感器将电信号转换成数字信号并显示压力数值，并将测量出的碟簧的压力值换算出制动力矩值；根据该制动力矩值，一方面，在制动机构制造装配时以此确定装配力矩扳手的设定力矩，另一方面，在工作状态时，通过碟簧压力传感器监测，分析判断摩擦片的磨损程度，预测摩擦片的剩余使用寿命；当摩擦片磨损过多，出现制动力矩大幅下降时，通过调节螺钉统一调整和校准碟簧的压力值，以确保必需的制动力矩值。

8.根据权利要求1、2或3所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的限矩机构和逆止机构与制动机构均安装在永磁滚筒的同一侧，或分开安装在永磁滚筒的两侧。

9.根据权利要求1、2或3所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的限矩机构及逆止机构安装于永磁滚筒的筒皮内或限矩机构及逆止机构A安装于永磁滚筒的筒皮外。

10.根据权利要求4所述的一体化永磁滚筒，其特征在于，所述的限矩机构及逆止机构安装于永磁滚筒的筒皮内或限矩机构及逆止机构A安装于永磁滚筒的筒皮外。

Images