CN116374557A

CN116374557A - 一种煤矿用井下刮板机

Info

Publication number: CN116374557A
Application number: CN202310634203.5A
Authority: CN
Inventors: 火应齐; 李世平; 蔺恒丹; 赵凤祺
Original assignee: Shandong Duoer Jinze Coal Mine Machinery Co ltd
Current assignee: Shandong Duoer Jinze Coal Mine Machinery Co ltd
Priority date: 2023-05-31
Filing date: 2023-05-31
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2043-05-31
Also published as: CN116374557B

Abstract

本发明涉及矿井运输装置领域，尤其涉及一种煤矿用井下刮板机，包括用以对刮板机提供支撑并形成运输通道的结构模组，用以提供动力的机头，用以传动运输物料的传动模组，用以喷出水雾和/或高压水柱的高压喷雾模组，以及刮板模组，刮板模组包括若干常规刮板和若干清理刮板，清理刮板内装有清理刀片，用以对所述底板上的底板堆积物进行清理，清理刮板通过转动轴调节倾角，用以获取若干数据的检测模组和用于根据检测模组数据对高压喷雾模组和所述清理刮板进行调节的中控处理器，通过设置清理刮板，能够实现在刮板机工作的同时对刮板机底板进行清理，从而有效提高了设备耐用性。

Description

一种煤矿用井下刮板机

技术领域

本发明涉及矿井运输装置领域，尤其涉及一种煤矿用井下刮板机。

背景技术

刮板机是煤矿井下用于运输煤炭的一种机械设备。它主要由机架、动力系统、传动系统、刮板系统和控制系统等组成。其主要工作原理是电机驱动链条运动，链条带动刮板在滑槽内滑动，以推动煤炭运输。

刮板机在工作中容易遭受链条、刮板、滑槽等部件的磨损，如果底板较脏，会加速部件的磨损。主要原因有：刮板机工作环境恶劣，底板上常存在煤渣、岩屑等杂物，这些杂物会在链条、刮板与滑槽间产生磨损作用，加速部件的磨损。如果底板较脏，链条或刮板可能会与底板上的杂物发生摩擦，在长时间运转下会产生较高温度，严重时可能会烧损电机或引起火灾。底板上杂物过多，会增加链条运动的阻力，电机需要提供更大扭矩才能保证正常运转，会加速电机损耗，减短使用寿命。滑槽内积累太多煤渣、岩屑等，会减小有效运输面积，需要更高频率地启动或更长时间地运转刮板机，从而加速整机损耗。

综上，刮板机底板异物堆积会对机械部件和电机造成较大损害。

中国专利授权公告号：CN212376688U公开了一种煤矿井下用刮板机，包括固定外壳，固定外壳的内侧分别开设有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽的内侧固定连接有固定轴，第一凹槽通过固定轴转动连接有第一圆轴，第一圆轴的外侧转动连接有第三圆轴，第二圆轴的外侧转动连接有第四圆轴，固定外壳的侧面分别安装有第一转动电机和第二转动电机，第一转动电机的侧面开设有散热口，第一转动电机的输出端转动连接有轴承，第一转动电机通过轴承转动连接有齿轮，齿轮的外侧固定连接有凸块，凸块的两侧开设有卡槽，卡槽内部卡接有链块，齿轮通过卡槽和链块转动连接有承载板。

由此可见，现有刮板机缺少对底板堆积物的有效清理，存在因底板堆积物堆积降低耐用性的问题。

发明内容

为此，本发明提供一种煤矿用井下刮板机，用以克服现有技术中因底板堆积物堆积降低耐用性的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种煤矿用井下刮板机，包括：

结构模组，用以对刮板机提供支撑并形成运输通道，包括机架、底板和外壳；

机头，其设置在所述结构模组上，包括用以提供动力的驱动电机；

传动模组，其与所述机头相连，包括用以接收物体的进料节、用以传输物体的中间节、用以清理底板的清理节和用以输出物体的出料节和用以传动的若干传动辊，进料节、中间节、清理节和出料节通过传动链轮依次连接形成闭合链环；

高压喷雾模组，其设置在清理节外壳的内表面，用以向物料槽喷出水雾和/或高压水柱以对所述传动链轮进行降温和/或对刮板模组进行清洁；

刮板模组，其与所述传动链轮连接，包括若干常规刮板和若干清理刮板，且刮板模组布置在所述底板的上方以使刮板模组和底板形成若干物料槽；

检测模组，其分别与所述传动链轮、各所述清理刮板和所述外壳连接，用于获取传动链轮的温度数据、刮板模组的速度数据和清理刮板压力的压力数据；

中控处理器，其分别与各所述清理刮板、高压喷雾模组和检测模组连接，用以根据检测模组检测的所述温度数据对高压喷雾模组的工作模式进行调节，并根据所述速度数据以及所述压力数据调节对应的清理刮板工作模式；

其中，清理刮板内设有清理刀片，用以对所述底板上的底板堆积物进行清理，所述清理刮板设置有转动轴以调节清理刮板与底板之间的倾角。

进一步地，所述中控处理器控制所述清理刮板转动至清理刮板倾角，并控制所述清理刀片向所述底板移动使清理刀片与底板互相接触，以对底板堆积物进行清理。

进一步地，所述高压喷雾模组包括设置在所述清理节的外壳内表面的若干高压喷水口和高压喷雾口，所述中控处理器根据所述检测模组检测到的所述传动链轮温度控制高压喷雾口喷出水雾；

其中，若所述链轮温度高于温度阈值所述中控处理器控制高压喷雾口以预设喷雾压力和预设间隔时间进行间歇性喷雾。

进一步地，在喷雾间隔状态下，所述检测模组对所述刮板模组进行速度检测，并在预设迟滞状态下启动密实度检测策略以确定所述清理刮板的工作模式；

其中，所述喷雾间隔状态为所述高压喷雾模组喷雾且未达到所述预设间隔时间，所述预设迟滞状态满足单个清理刮板或常规刮板的速度在经过清理节任一位置时速度小于设定速度，所述密实度检测策略为通过激光扫描仪检测所述清理刮板两侧物料槽内的物体堆放密实度。

进一步地，所述中控处理器在所述密实度检测策略下根据所述物体堆放密实度调整所述清理刮板的工作模式；

其中，若物体堆放密实度小于密实度阈值，所述中控处理器判定所述物料槽物体布放不均匀，并控制所述清理刮板启动预设震荡动作；

若物体堆放密实度不小于所述密实度阈值，所述中控处理器判定跳过预设震荡动作，启动压力传感器；

其中，所述密实度阈值与物体大小和材质有关，所述预设震荡动作为所述清理刮板以预设震荡角度和预设震荡次数震荡。

进一步地，所述中控处理器在所述清理刮板完成所述预设震荡动作结束时，控制所述压力传感器检测清理刮板上的平均压力，并控制速度传感器检测刮板经过处于所述预设迟滞状态的位置的平均速度，以对清理刮板倾角进行调节。

进一步地，所述中控处理器在刮板清理状态下，根据平均压力P和速度差值V对清理刮板倾角进行调节，其中，所述清理刮板倾角α通过式（1）确定：

（1）

其中，P0为预设压力， V0为预设速度差值，

为初始角度，所述速度差值V为所述设定速度与所述平均速度的差值；

若

，所述中控处理器控制所述清理刮板以初始角度进行清理；

若

，所述中控处理器控制所述清理刮板以计算出的清理刮板倾角进行清理；

其中，所述清理刮板倾角为所述清理刮板与所述底板在第一标准面上形成的夹角中的锐角，标准面为竖直方向与底板堆积物移动方向确定的平面。

进一步地，所述中控处理器中设有刹车策略，在刹车策略下，所述中控处理器控制所述传动模组停止运行；

其中，所述刹车策略为所述平均压力为极限压力和/或所述速度差值处于极限速度差值；

所述极限压力为清理刮板的屈服强度对应的最大压力，所述极限速度差值为与所述设定速度成正比。

进一步地，所述中控处理器根据所述激光扫描仪检测的清理刮板或常规刮板上的残留物状态控制是否启动所述高压喷雾模组的各高压喷水口喷出高压水柱对清理刮板或常规刮板进行清理；

所述单个清理刮板或常规刮板运行至所述清理节时，若所述激光扫描仪检测到刮板上存在残留物，所述中控处理器控制所述高压喷雾模组的所述各高压喷水口喷出高压水柱对刮板进行清理。

进一步地，所述中控处理器根据检测到刮板上存在残留物高度确定高压水柱的压力值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置若干清理刮板，能够实现在刮板机工作的同时对刮板机底板进行清理，避免了因物体残留或杂质堆积导致运行速度、磨损甚至损坏电机，提高了设备耐用性，清理刮板能够调节倾角并伸出清理刀片，能够更加有效地清理底板，且中控处理器能够根据物料槽内物体对清理刮板的平均压力与设定速度和平均速度的速度差值对清理刮板倾角进行计算，考虑到了物体压力对清理刮板倾斜角度的限制，避免了清理刮板的损伤，从而有效提高了设备耐用性。

进一步地，若所述链轮温度高于温度阈值所述中控处理器控制高压喷雾口以预设喷水压力、预设间隔时间进行间歇性喷水，通过设置高压喷雾模组喷雾，可有效降低传动链轮因传输过程中的摩擦导致的升温，进一步提高了设备耐用性。

进一步地，本发明通过检测模块内的速度传感器对刮板模组运行速度进行检测，若速度比预设速度低，则说明因物体堆积导致出现预设迟滞状态，通过对速度进行检测有效反映出了物体堆积现象，进一步提高了设备耐用性。

进一步地，当检测出预设迟滞状态时，所检测模块对清理刮板两侧物体堆放的密实度进行检测，并在密实度小于密实度阈值情况下控制所述清理刮板启动预设震荡动作，能够减少因物体分布不均匀导致清理刮板受压过大进而导致可调倾角变小的现象，对清理刮板倾角的有效调节提供了帮助，进一步提高了设备耐用性。

进一步地，中控处理器具有刹车策略，在刮板机承受极限压力或速度差值达到极限时，自动停止传动模组运行，降低设备损坏风险，进一步提高了设备耐用性。

附图说明

图1为本发明实施例煤矿用井下刮板机的结构简图；

图2为本发明实施例煤矿用井下刮板机的结构框图；

图3为本发明实施例刮板机机头的剖面图；

图4为本发明实施例刮板模组的结构示意图；

图5为本发明实施例高压喷雾模组的结构示意图；

其中：1，进料节；2，中间节；3，传动链轮；4，清理节；5，出料节；6，传动辊；7，机头；8，高压喷雾模组；9，清理刮板；10，转动轴；11，常规刮板；12，清理刀片；13，高压喷雾口，14，高压喷水口；15，底板；16，驱动电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1和图2所示，其分别为本发明煤矿用井下刮板机的结构简图和本发明实施例煤矿用井下刮板机的结构框图，基于煤矿用井下刮板机，包括：

请配合图1参阅图3所示，其为本发明实施例刮板机机头的剖面图，其中，

机头7，其设置在结构模组上，所述机头内部装有驱动电机16；

传动模组，其与机头相连，包括用以接收物体的进料节1、用以传输物体的中间节2、用以清理底板的清理节4、用以输出物体的出料节5和若干传动辊6，进料节1、中间节2、清理节4和出料节5通过传动链轮3依次连接形成闭合链环；

高压喷雾模组8，其设置在清理节4外壳的内表面，用以向物料槽喷出水雾和/或高压水柱以对所述传动链轮进行降温和/或对刮板模组进行清洁；

其中，驱动电机16与传动链轮3相连，用以为传动链轮3提供动力。

请配合图1参阅图4所示，其为本发明实施例刮板模组的结构示意图，其中，

刮板模组，其与传动链轮3连接，包括若干常规刮板11和若干清理刮板9，且刮板模组布置在底板15上方以使刮板模组和底板15形成若干物料槽；

在实施中，清理刮板9在不执行清理动作时，作用与常规刮板11一致，清理刮板12数量根据传动链长度和运输量确定。

检测模组，其分别与传动链轮3、清理刮板9和外壳连接，用于获取传动链轮的温度数据、刮板模组的速度数据和清理刮板压力的压力数据；

中控处理器，其分别与各清理刮板、高压喷雾模组8和检测模组连接，用以根据检测模组检测的温度数据对高压喷雾模组的工作模式进行调节，并根据速度数据以及压力数据调节对应的清理刮板工作模式；

其中，清理刮板9内设有清理刀片12，用以对底板15上的底板堆积物进行清理，清理刮板9设置有转动轴10以调节清理刮板9与底板15之间的倾角。

请参阅图4所示，其为本发明实施例刮板模组的结构示意图，其中，中控处理器控制所述清理刮板9转动至清理刮板倾角，并控制所述清理刀片12向所述底板15移动使清理刀片9与底板15互相接触，以对底板堆积物进行清理。

通过设置若干清理刮板，可实现在刮板机工作的同时对刮板机底板进行清理，避免了因物体残留或杂质堆积导致运行速度、磨损甚至损坏电机，提高了设备耐用性，清理刮板可调节倾角并伸出清理刀片，在有倾角的情况下可更加有效地清理底板，且中控处理器能够根据物料槽内物体对清理刮板的平均压力与设定速度和平均速度的速度差值对清理刮板倾角进行计算，考虑到了物体压力对清理刮板倾斜角度的限制，避免了清理刮板的损伤，进一步地提高了设备耐用性。

检测模组包括设置在清理刮板上的用以检测物体对清理刮板压力的压力传感器、设置在外壳上用以检测刮板模组运行速度的速度传感器、用以检测传动链轮温度的温度传感器以及用以检测密实度的激光扫描仪；

请参阅图5所示，其为本发明实施例高压喷雾模组的结构示意图，其中，高压喷雾模组包括设置在所述清理节4的外壳内表面的若干高压喷水口13和高压喷雾口14，所述中控处理器根据所述检测模组检测到的所述传动链轮温度控制高压喷雾口14喷出水雾；

其中，若链轮温度高于温度阈值中控处理器控制高压喷雾口以预设喷雾压力、预设间隔时间进行间歇性喷雾；

其中，温度阈值为链条在额定工况下的最高温度，预设喷雾压力为喷嘴自冲洗的最小喷雾压力；

额定工况为链条正常工作且不影响其余各部分，自冲洗为将喷嘴的雾化器内的矿尘移除。

实施例一：

检测模组检测到其工作时链轮温度为40°C，温度阈值为50°C，中控处理器将其进行比对，比对结果为链轮温度70°C小于温度阈值80°C，中控处理器不会控制高压喷雾口喷出水雾。

实施例二：

检测模组检测到其工作时链轮温度为55°C，温度阈值为50°C，中控处理器将其进行比对，比对结果为链轮温度55°C高于温度阈值50°C。中控处理器会控制高压喷雾口以0.3MPa的预设喷雾压力和5min的预设间隔时间进行间歇性喷雾。

通过设置高压喷雾模组喷雾，可有效降低传动链轮因传输过程中的摩擦导致的升温，进一步提高了设备耐用性。

具体而言，在喷雾间隔状态下，检测模组对刮板模组进行速度检测，并在预设迟滞状态下启动密实度检测策略以确定所述清理刮板的工作模式；

其中，喷雾间隔状态为高压喷雾模组喷雾且未达到预设间隔时间，预设迟滞状态满足单个刮板的速度在经过清理节任一位置时速度小于设定速度，密实度检测策略为通过激光扫描仪检测清理刮板两侧物料槽内的物体堆放密实度。

激光扫描仪检测密实度包括以下步骤：

启动激光扫描仪，对物料槽内的物体进行扫描。扫描过程中，需要记录激光扫描仪的扫描速度和扫描范围。将扫描仪获取到的数据保存下来，包括每个点的坐标和反射强度等信息。可以采用点云数据的形式保存。对保存的点云数据进行处理和分析，计算出物料槽内的物体堆放密实度。将物料槽分成多个小区域，然后对每个小区域内的点云数据进行分析，计算出该区域内物体的体积和重量等信息，并将其与该区域的体积进行比较，得出该区域内物体的密实度。

具体而言，中控处理器在密实度检测策略下根据物体堆放密实度控制清理刮板；

其中，若物体堆放密实度小于密实度阈值，中控处理器判定物料槽物体布放不均匀，并控制清理刮板启动预设震荡动作；

若物体堆放密实度不小于密实度阈值，中控处理器跳过预设震荡动作，启动压力传感器；

其中，密实度阈值与物体大小和材质有关，预设震荡动作为清理刮板以预设震荡角度和预设震荡次数震荡。

通过检测模块内的速度传感器对刮板模组运行速度进行检测，若速度比预设速度低，则说明因物体堆积导致出现预设迟滞状态，通过对速度进行检测有效反映出了物体堆积现象，进一步提高了设备耐用性。

实施例三：检测模组检测到某常规刮板或清理刮板经过中间节距机头5m处速度为0.2m/s，设定速度为0.3m/s，所述中控模块判定为该位置处于预设迟滞状态，中控处理器控制检测模组内的激光扫描仪扫描与多个清理刮板相邻的物料槽，获得多个物料槽密实度分别为0.7、0.9、0.8、0.7，密实度阈值为0.6，中控处理器跳过预设震荡动作，启动所述压力传感器直接检测平均压力并计算倾角。

实施例四：检测模组检测到某常规刮板或清理刮板经过清理节距中间节2m处速度为0.25m/s，设定速度为0.3m/s，所述中控模块判定为该位置处于预设迟滞状态，中控处理器控制检测模组内的激光扫描仪扫描与多个清理刮板相邻的物料槽，获得多个物料槽密实度分别为0.5、0.9、0.5、0.7，中控处理器对密实度为0.5的物料槽以预设震荡次数15次预设震荡角度15度震荡。

当检测出预设迟滞状态时，所检测模块对清理刮板两侧物体堆放的密实度进行检测，并在密实度小于密实度阈值情况下控制所述清理刮板启动预设震荡动作，能够减少因物体分布不均匀导致清理刮板受压过大进而导致可调倾角变小的现象，对清理刮板倾角的有效调节提供了帮助，进一步提高了设备耐用性。

具体而言，中控处理器在清理刮板完成预设震荡动作时，控制所述压力传感器检测清理刮板上的平均压力，并控制速度传感器检测刮板经过处于所述预设迟滞状态的位置的平均速度，以对清理刮板倾角进行调节。

具体而言，中控处理器在刮板清理状态下，根据平均压力P和速度差值V对清理刮板倾角进行调节，其中，清理刮板倾角α通过式（1）确定：

（1）

其中，P0为预设压力， V0为预设速度差值，

若

，中控处理器控制清理刮板以初始角度进行清理；

若

，中控处理器控制清理刮板以计算出的清理刮板倾角进行清理；

其中，清理刮板倾角为清理刮板与底板在第一标准面上形成的夹角中的锐角，标准面为竖直方向与底板堆积物移动方向确定的平面。

实施例五：P=15kPa,V=0.1m/s，P0=10kPa，V0=0.1m/s，α1=90°，中控模块计算出α=135°＞90°，中控处理器控制清理刮板以初始角度90°进行清理。

实施例六：P=5kPa,V=0.1m/s，P0=10kPa，V0=0.1m/s，α1=90°，中控模块计算出α=45°＜90°，中控处理器控制清理刮板倾角变为45°，以计算出的倾角45°进行清理。

具体而言，中控处理器中设有刹车策略，在刹车策略下，中控处理器控制传动模组停止运行；

其中，刹车策略为平均压力为极限压力和/或速度差值处于极限速度差值；

极限压力为清理刮板的屈服强度对应的最大压力，极限速度差值为与设定速度成正比，通过刹车策略有效降低了设备损坏风险，进一步提高了设备耐用性。

具体而言，中控处理器根据激光扫描仪检测的清理刮板或常规刮板上的残留物状态控制是否启动高压喷雾模组的高压喷水口喷出高压水柱对清理刮板或常规刮板进行清理；

单个清理刮板或常规刮板运行至所述清理节时，若激光扫描仪检测到刮板上存在残留物，中控处理器控制高压喷雾模组的高压喷水口喷出高压水柱对刮板进行清理。中控处理器根据检测到刮板上存在残留物高度确定高压水柱的压力值。

具体而言，中控处理器根据检测到刮板上存在残留物高度确定高压水柱的压力值。

具体而言，清理节的底板下方设有排水槽，避免水分积累影响设备运行，进一步提高了设备耐用性。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种煤矿用井下刮板机，其特征在于，包括：

中控处理器，其分别与各所述清理刮板、高压喷雾模组和检测模组连接，用以根据检测模组检测的所述温度数据对高压喷雾模组的工作模式进行调节，并根据所述速度数据以及所述压力数据调节对应清理刮板的工作模式；

2.根据权利要求1所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述中控处理器控制所述清理刮板转动至清理刮板倾角，并控制所述清理刀片向所述底板移动使清理刀片与底板互相接触，以对底板堆积物进行清理。

3.根据权利要求2所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述高压喷雾模组包括设置在所述清理节的外壳内表面的若干高压喷水口和高压喷雾口，所述中控处理器根据所述检测模组检测到的所述传动链轮温度控制高压喷雾口喷出水雾；

4.根据权利要求3所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，在喷雾间隔状态下，所述检测模组对所述刮板模组进行速度检测，并在预设迟滞状态下启动密实度检测策略以确定所述清理刮板的工作模式；

5.根据权利要求4所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述中控处理器在所述密实度检测策略下根据所述物体堆放密实度调整所述清理刮板的工作模式；

6.根据权利要求5所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述中控处理器在所述清理刮板完成所述预设震荡动作结束时，控制所述压力传感器检测清理刮板上的平均压力，并控制速度传感器检测刮板经过处于所述预设迟滞状态的位置的平均速度，以对清理刮板倾角进行调节。

7.根据权利要求6所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述中控处理器在刮板清理状态下，根据平均压力P和速度差值V对清理刮板倾角进行调节，其中，所述清理刮板倾角α通过式（1）确定：

（1）

其中，P0为预设压力，V0为预设速度差值，

若

，所述中控处理器控制所述清理刮板以初始角度进行清理；

若

8.根据权利要求7所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述中控处理器中设有刹车策略，在刹车策略下，所述中控处理器控制所述传动模组停止运行；

9.根据权利要求8所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述中控处理器根据所述激光扫描仪检测的清理刮板或常规刮板上的残留物状态控制是否启动所述高压喷雾模组的各高压喷水口喷出高压水柱对清理刮板或常规刮板进行清理；

10.根据权利要求9所述的煤矿用井下刮板机，其特征在于，所述中控处理器根据检测到刮板上存在残留物高度确定高压水柱的压力值。