CN1884018A - 带式输送机断带液压保护设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带式输送机断带液压保护设备，包括安装在带式输送机上的多台断带液压保护装置和与之对应的多只传感器和总站编程控制器与多个分站PLC编程控制器通过先进的通讯模块组成的控制系统、多台液压泵站，电气控制系统能够对断带信号进行及时准确的采集判断后发出制动指令，不会造成错误制动动作，断带液压保护设备的执行机构由液压泵站中的油泵和多只气囊式蓄能器向推拉油缸、旋转油缸和举升油缸输送高压油，油缸拖动上胶带下方的顶升梁作旋转运动、上方的上压梁上下运动压紧断带后的上胶带；举升油缸顶起举升横梁作上下运动压紧断带后的下胶带。顶升梁、上压梁和举升横梁均为箱式结构，制动时与胶带接触面之间装有摩擦板，制动力大，制动效果明显，输送机正常工作时不会产生阻载现象，不磨损胶带。

Description

带式输送机断带液压保护设备

                           技术领域

本发明新型涉及一种带式输送机技术领域，尤其涉及大倾角带式输送机断带液压保护设备。

                           背景技术

目前带式输送机上绝大部分都没有安装断带抓捕保护装置，通常是靠人工检查胶带，由于矿山作业环境恶劣，检修十分不便。带式输送机的输送距离长，尤其在大倾角输送时，一旦输送过程中突然断带，如不能在最短的时间内制动，迫使胶带停止下滑，其破坏力是空前的，将会对设备和人身带来严重伤害，损失是巨大的。

随着国民经济的飞速发展，安全生产，文明生产越来越受到政府和企业的重视，带式输送机尤其涉及大倾角带式输送机断带制动保护一放到各使用行业的重要议程上来。近年来，也出现了多式多样的断带抓捕机，综述其结构及控制系统，均为纯机械式的结构型式，其制动机构多为凸轮、偏心轮、曲柄等的制动爪夹紧下滑的胶带，与胶带的接触面为线接触，接触面小，其摩擦力不足以阻止胶带下滑，同时线接触对胶带易产生剪切而损伤胶带，严重时将胶带撕裂造成二次断带；纯机械式抓捕器的抓捕装置安装在胶带两侧边缘，当胶带跑偏时，往往与胶带产生摩擦损伤胶带，也容易造成堵载。

另外，目前使用的纯机械式断带抓捕机，控制系统简易，容易造成误制动，比如当带式输送机正常停机的瞬间，胶带靠惯性继续上行后停止，虽安装有逆止器或制动器，但在重力的作用下还会下滑一段距离，便会造成误制动，很容易损坏设备，严重时造成事故。

                           发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带式输送机断带液压保护设备。其传感器能在断带后最短的时间(此时间可任意设定)内被发现，通过模块通讯，程控器处理，设置最佳制动时机，制动力强可靠的装置。

本发明是以如下技术方案实现的：一种安装在带式输送机上的带式输送机断带液压保护设备，包括多台跨装在带式输送机不同位置的保护装置，与之相对应的多只传感器，PLC编程控制器，油泵电机组及执行油缸，其特征在于：由四根竖梁和若干根横梁组成的保护装置机架跨装在胶带输送机上，其中心平面与上胶带平面垂直，下端固定在地基基础上，机架沿上胶带运行方向前后分别铰接两组拉杆，拉杆下端固定在地基基础上；箱形结构的上压梁两端水平插装在机架上的导向槽内，上压梁下端面通过调节螺栓与压板联接，上摩擦板固定在压板的下表面上，上压梁前部安装扫煤器；增力臂的上端与机架的上梁铰接，中间的铰接轴与推拉油缸的活塞杆端部铰接，下端与上压梁的上翼面铰接，推拉油缸的缸体后端与机架上梁的支座板铰接；顶升机构安装在上胶带与下胶带的中间，它由箱形结构的顶升梁和与之相联接的转轴、下摩擦板、花键套、轴承座及摆臂组成，转轴中间部位制作花键，两端通过两轴承座水平固定在机架上，轴伸端与摆臂的一端花键联接并固定，摆臂的另一端与旋转油缸的活塞杆端部铰接，旋转油缸缸体后端与机架铰接，顶升梁的上平面装有下摩擦板，下表面焊接若干只同轴安装的花键套与转轴配合键联接，两只挡块固定在机架两只竖梁的中部；保护装置的下胶带断带保护机构由安装在转轴另一侧的摩擦板、举升横梁和举升油缸组成，摩擦板与下摩擦板互成180°夹角，举升油缸一端与举升横梁铰接，另一端与机架地脚铰接相连；每台保护装置的液压系统由旋转油缸、推拉油缸、举升油缸、油泵电机组、电接点压力表、电液换向阀、高压油管、顺序阀、多只蓄能器、截止阀、电磁溢流阀及油箱组成，各液压元件均通过高压油管连通；控制系统由动力开关、总站PLC编程控制器、信号线、保护设备中的多个分站PLC程控器及多只传感器组成，多台分站PLC程制器之间采用FX0N-485ADP通讯模块进行通讯，建立N:N网络；多台分站PLC程制器(分控箱)与总站PLC编程控制器之间采用CC-LINK(FX2N-16CCL-M)模块进行通讯，总站PLC编程控制器(即主控箱)设置操作面板和远程I/O模块(AJ65SBTB1-32DT1)；总站PLC编程控制器与各分站PLC程制器、多只传感器、多台油泵电机组、动力开关之间，通过信号线连通。

所述的传感器为增量型旋转编码器，其测量轮紧密接触上胶带的下表面，正向(上胶带正常工作的运行方向)无信号输出，反向(上胶带断带后下滑方向)采集信号。

所述的增量型旋转编码器反向旋转时，每转脉冲数PPR＝1000，为保证编码器获得足够的脉冲信号，其测量轮反向旋转采集的断带信号的转数不应小于1转，对应的胶带下滑距离X1≥πD(D为测量轮的直径)。

所述的制动时，多只蓄能器同时释放高压油，在瞬间产生并完成制动动作，蓄能器为气囊式结构，在非制动的状态下(输送机正常运行)储能，系统间歇式自动向蓄能器补充压力油，始终保持其压力在设定的范围内；制动状态下蓄能器在瞬间先后向旋转油缸及推拉油缸举升油缸释放高压油。

所述的制动是在顶升梁将断后的上胶带顶起后并展平，上压梁下压，对上胶带产生的强力摩擦制动。

所述的制动为时序(时间顺序)制动，输送机最下面的保护装置先动作，延时后自下而上依次制动。

所述的保护装置在进行对上胶带制动的同时，对下胶带也进行制动保护，下胶带置于转轴与举升横梁之间，制动时举升油缸活塞杆伸出，举升横梁被顶起，将下胶带压向摩擦板。

所述的保护装置可以进行上行带式输送机断带的制动保护，也可以进行下行带式输送机断带的制动保护；当传感器采集到下行胶带超出正常运行某一设定速度值时，此值即为下行带式输送机断带的制动信号。

本发明的优点是：

1、多点设置传感器为增量型旋转编码器，单相采集信号，并设置制动时胶带下滑的距离；对下行带式输送机，当传感器采集到下行胶带超出正常运行某一设定速度值时为制动信号，能够准确地控制最佳的制动时机，避免误制动造成事故。

2、液压执行气囊式蓄能器使能量快速释放，箱形结构的上压梁和箱形结构顶升梁与断带接触面大，又有摩擦板提高摩擦因数，制动力强，又不会伤及胶带。

3、程控器设定程序，当若干只传感器其中一只采集到断带信号，所有的保护装置将依照设定的制动程序及时快速实现制动，避免各断带保护设备同时制动造成的某一台或几台断带保护装置在胶带张紧的部位形成无效的制动。

4、上压梁与顶升梁在不制动时远离胶带，传感器安装在胶带的下表面，此结构不会造成挡载。

                          附图说明

下面将参照附图说明与具体实施方式对本发明作进一步说明

图1是本发明制动前的结构示意简图；

图2是本发明制动后的结构示意简图；

图3是图2的A-A局部剖面图；

图4是本发明液压原理简图；

图5是本发明控制原理简图。

图中：1、机架；2、下胶带；3、上胶带；4、上压梁；4-1、扫煤器；5、转轴；5-1、花键套；6、旋转油缸；7、推拉油缸；8、增力臂；9、顶升梁；10、挡块；11、拉杆；12、摆臂；13、下摩擦板；13-1、摩擦板；14、轴承座；15、导向槽；16、上摩擦板；16-1、压板；17、调节螺栓；18、油泵电机组；19、电接点压力表；20、电液换向阀；21、高压油管；22、顺序阀；23、蓄能器；24、截止阀；25、电磁溢流阀；26、油箱；27、动力开关；28、PLC编程程控器；29、信号线；30、保护装置；31、传感器；32、举升油缸；33、举升横梁。

                          具体实施方式

如图5所示，在带式输送机上胶带(3)、下胶带(2)上多点安装抓捕机装置(30)及传感器(31)，采用总站PLC编程程控器(28)与分站(1#、2#、3#等)三种控制模式，在此三种控制模式下设有集中自动、集中手动与分散的本地操作控制。

如图5所示，其传感器(31)为增量型旋转编码器，其特征是正相[上胶带(3)正常工作的运行方向]无信号输出，反相[上胶带(3)断带后下滑或输送机正常停机时上胶带(3)的反向运行一段距离]采集信号，编码器反向旋转时，每转脉冲数(ppr)为1000，编码器的测量轮直径D，每转的周长为πD，相当于上胶带(3)下滑距离X1；为了保证编码器获得足够的脉冲信号，编码器的转数不应小于1转，即对应上胶带(3)的下滑距离不应小于X1＝πD，同时，根据带式输送机的实际使用工况，虽然安装了逆止器或制动器，但正常停机时，上胶带(3)还是要反向运行一段距离才可停下来，在一般情况下，其安装倾角不同，滑行的距离也不尽相同，根据经验统计数据为X2，因此，为了保证制动动作的唯一性，避免误动作的产生，在程序理设定采集信号的距离应为L≥X1+X2。

如图5所示，当进行下行带式输送机断带的制动保护时；当传感器采集到下行胶带超出正常运行某一设定速度值时，此值即为下行带式输送机断带的制动信号值。

如图5所示，系统采用设置多点传感器进行采集信号，判断胶带运行方向及位移。设有操作主控制箱和多个分站，每站设一台PLC可进行独立控制，多台PLC之间采用FX0N-485ADP通讯模块进行通讯，建立N:N网络；传输各PLC之间采集的数据，后由总站的PLC进行处理、判断，将控制命令再传输到其他分站，操作主控制箱与主站之间采用CC-LINK(FX2N-16CCL-M)模块进行通讯，主控箱设有操作面板和远程I/O模块(AJ65SBTB1-32DT1)。

如图5所示，一旦判断出胶带断带时，将控制命令传输至断带保护装置(30)。

如图5所示，传感器(31)实时检测拾取胶带断裂后下滑至设定距离(程序设定值)L时的脉冲信号，通过信号线(29)传送各分站(1#、2#、3#等)，各分站将处理后的数据再传送到PLC程控器(28)，由PLC程控器(28)分析、判断和处理，确认为断带后，程控器(28)向各分站发出抓捕指令，各分站通过信号线(29)，分别传输到动力开关(27)与保护装置(30)，动力开关(27)使胶带输送机多台驱动电机失电，保护装置(30)与此同时实行制动。

如图5所示，PLC程控器(28)制动指令为最下面相邻的保护装置(30)先动作，延时一段时间后最上面相邻的保护装置(30)再动作的分段制动控制，强劲的摩擦制动力，迫使将下滑的胶带(3)在很短时间内停住，制动任务完成。

如图2、图3、图4所示，当保护装置(30)接到PLC程控器(28)发出的制动指令后，油泵电机组(18)和电液换向阀(20)同时上电，电液换向阀(20)换向，由于蓄能器(23)在非制动状态下储存了足够的能量，实施制动的瞬间先向旋转油缸(6)有杆腔注入足量的高压油，缸杆快速收缩拖动摆臂(12)带动转轴(5)将顶升梁(9)由初始状态旋转90度将断带后的输送机上胶带(3)顶起并展平，挡块(10)起限位作用，防止顶升梁(9)过旋转，当系统压力达到顺序阀(22)调定的开启压力时，顺序阀(22)打开，蓄能器(23)与油泵电机组(18)再向推拉油缸(7)有杆腔注入高压油，缸杆强力收缩，拖动增力臂(8)的中间铰点运动，使增力臂(8)伸展，下铰点推动上压梁(4)快速压向被顶起的下滑胶带(3)；同时蓄能器(23)与油泵电机组(18)还向举升油缸(32)注入高压油，举升油缸(32)活塞杆伸出，将举升横梁(33)顶起，压向下胶带(2)；由于箱形结构的上压梁(4)、箱形结构顶升梁(9)和箱形结构举升横梁(33)与上下胶带(3)、(2)的接触面分别固定上、下摩擦板(16)、(13)、(13-1)，极大地提高上压梁(4)、顶升梁(9)、举升横梁(33)与下滑胶带之间的摩擦因数，对下滑胶带形成强大的摩擦制动力，使下滑胶带停止运动，完成断带瞬间制动又不会伤及胶带。

如图4所示，断带修复后，手动模式下操作PLC程控器(28)，PLC程控器(28)发出复位指令，然后按从下到上的顺序依次对各分站复位。启动油泵电机组(18)，电液换向阀(20)上电并换向，蓄能器(23)与油泵电机组(18)分别向旋转油缸(6)和推拉油缸(7)无杆腔注入高压油，活塞杆伸出，旋转油缸(6)推动摆臂(11)带动转轴(5)绕固定支点旋转，顶升梁(9)旋转复位；推拉油缸(7)推动增力臂(8)回收将上压梁(4)拉起至一定安全高度；举升油缸(32)有杆腔注入高压油，活塞杆缩进，将举升横梁(33)拖回；顶升梁(9)、上压梁(4)和举升横梁(33)均回到初始位置。整个系统恢复到制动前的原始状态。

如图4所示，油泵电机组(18)间歇式工作，由于液压系统存在泄漏，系统的工作压力即蓄能器(23)的油压会逐渐降低，达不到系统设定下压力就不利于制动。因此，在非制动(也就是在带式输送机正常运行)阶段，当系统的工作压力降低到电接点压力表(19)设定的下限压力时，PLC程控器(28)发出指令，油泵电机组(18)启动，对蓄能器(23)主油加压，系统的工作压力升高到电接点压力表(19)设定的上限压力时，系统将自动关闭油泵电机组(18)。如此周期循环，始终保持系统的工作压力在正常的范围内。为制动储存足够的能量。

Claims (8)

1、一种安装在带式输送机上的带式输送机断带液压保护设备，包括多台跨装在带式输送机不同位置的保护装置(30)，与之相对应的多只传感器(31)，PLC编程控制器(28)，油泵电机组(18)及执行油缸(6)、(7)，其特征在于：由四根竖梁和若干根横梁组成的保护装置机架(1)跨装在胶带输送机上，其中心平面与上胶带(3)平面垂直，下端固定在地基基础上，机架(1)沿上胶带(3)运行方向前后分别铰接两组拉杆(11)，拉杆(11)下端固定在地基基础上；箱形结构的上压梁(4)两端水平插装在机架(1)上的导向槽(15)内，上压梁(4)下端面通过调节螺栓(17)与压板(16-1)联接，上摩擦板(16)固定在压板(16-1)的下表面上，上压梁(4)前部安装扫煤器(4-1)；增力臂(8)的上端与机架(1)的上梁铰接，中间的铰接轴与推拉油缸(7)的活塞杆端部铰接，下端与上压梁(4)的上翼面铰接，推拉油缸(7)的缸体后端与机架(1)上梁的支座板铰接；顶升机构安装在上胶带(3)与下胶带(2)的中间，它由箱形结构的顶升梁(9)和与之相联接的转轴(5)、下摩擦板(13)、花键套(5-1)、轴承座(14)及摆臂(12)组成，转轴(5)中间部位制作花键，两端通过两轴承座(14)水平固定在机架(1)上，轴伸端与摆臂(12)的一端花键联接并固定，摆臂(12)的另一端与旋转油缸(6)的活塞杆端部铰接，旋转油缸(6)缸体后端与机架(1)铰接，顶升梁(9)的上平面装有下摩擦板(13)，下表面焊接若干只同轴安装的花键套(5-1)与转轴(5)配合键联接，两只挡块(10)固定在机架(1)两只竖梁的中部；保护装置(30)的下胶带断带保护机构由安装在转轴(5)另一侧的摩擦板(13-1)、举升横梁(33)和举升油缸(32)组成，摩擦板(13-1)与下摩擦板(13)互成180°夹角，举升油缸(32)一端与举升横梁(33)铰接，另一端与机架(1)地脚铰接相连；每台保护装置(30)的液压系统由旋转油缸(6)、推拉油缸(7)、举升油缸(32)、油泵电机组(18)、电接点压力表(19)、电液换向阀(20)、高压油管(21)、顺序阀(22)、多只蓄能器(23)、截止阀(24)、电磁溢流阀(25)及油箱(26)组成，各液压元件均通过高压油管(21)连通；控制系统由动力开关(27)、总站PLC编程控制器(28)、信号线(29)、保护设备(30)中的多个分站PLC程控器及多只传感器(31)组成，多台分站PLC程制器之间采用FX0N-485ADP通讯模块进行通讯，建立N:N网络；多台分站PLC程制器(分控箱)与总站PLC编程控制器(28)之间采用CC-LINK(FX2N-16CCL-M)模块进行通讯，总站PLC编程控制器(28)(即主控箱)设置操作面板和远程I/O模块(AJ65SBTB1-32DT1)；总站PLC编程控制器(28)与各分站PLC程制器、多只传感器(31)、多台油泵电机组(18)、动力开关(27)之间，通过信号线(29)连通。

2、根据权利要求1所述的带式输送机断带液压保护设备，其特征在于：所述的传感器(31)为增量型旋转编码器，其测量轮紧密接触上胶带(3)的下表面，正向(上胶带(3)正常工作的运行方向)无信号输出，反向(上胶带(3)断带后下滑方向)采集信号。

3、根据权利要求1、2所述的带式输送机断带液压保护设备，其特征在于：增量型旋转编码器反向旋转时，每转脉冲数PPR＝1000，为保证编码器获得足够的脉冲信号，其测量轮反向旋转采集的断带信号的转数不应小于1转，对应的胶带下滑距离X1≥πD(D为测量轮的直径)。

4、根据权利要求1所述的带式输送机断带液压保护设备，其特征在于：制动时，多只蓄能器(23)同时释放高压油，在瞬间产生并完成制动动作，蓄能器(23)为气囊式结构，在非制动的状态下(输送机正常运行)储能，系统间歇式自动向蓄能器(23)补充压力油，始终保持其压力在设定的范围内；制动状态下蓄能器(23)在瞬间先后向旋转油缸(6)及推拉油缸(7)举升油缸(32)释放高压油。

5、根据权利要求1、4所述的带式输送机断带液压保护设备，其特征在于：所述的制动是在顶升梁(9)将断后的上胶带(3)顶起后并展平，上压梁(4)下压，对上胶带(3)产生的强力摩擦制动。

6、根据权利要求1、4所述的带式输送机断带液压保护设备，其特征在于：所述的制动为时序(时间顺序)制动，输送机最下面的保护装置(30)先动作，延时后自下而上依次制动。

7、根据权利要求1所述的带式输送机断带液压保护设备，其特征在于：所述的保护装置(30)在进行对上胶带(3)制动的同时，对下胶带(2)也进行制动保护，下胶带(2)置于转轴(5)与举升横梁(33)之间，制动时举升油缸(32)活塞杆伸出，举升横梁(33)被顶起，将下胶带(2)压向摩擦板(13-1)。

8、根据权利要求1、2所述的带式输送机断带液压保护设备，其特征在于：所述的保护装置可以进行上行带式输送机断带的制动保护，也可以进行下行带式输送机断带的制动保护；当传感器(31)采集到下行胶带超出正常运行某一设定速度值时，此值即为下行带式输送机断带的制动信号。

Images