CN212923191U - 一种快速制动双盘磁耦皮带输送设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种快速制动双盘磁耦皮带输送设备。包括电动机和减速器，双盘式磁力耦合器包括与电动机相连的导体转子、与减速器相连的永磁转子；制动器包括闸轮以及设在闸轮外围的抱箍机构，闸轮包括中间轴以及套在中间轴外部并与中间轴可拆连接的摩擦筒，抱箍机构包括固定座、首尾依次铰接的五连杆，第一连杆固定在固定座上，第二连杆和第五连杆上分别铰接有左、右摩擦弧板，摩擦筒设置在左、右摩擦弧板之间，左、右摩擦弧板的内表面与摩擦筒的外表面构成相互配合的制动摩擦面，第四连杆上设拨动杆，抱箍机构包括驱动拨动杆绕第四连杆的其一个铰接点旋转以使左、右摩擦弧板朝向摩擦筒挤压的驱动伸缩缸或电动推杆。具有制动迅速、安全的优点。

Description

一种快速制动双盘磁耦皮带输送设备

技术领域

本实用新型涉及一种快速制动双盘磁耦皮带输送设备。

背景技术

带式输送机主要用于煤矿的煤块输送，一般由输送胶带、托辊组、滚筒组、驱动装置(含电动机、减速器、联轴节、驱动装置底座等)、逆止器及其他相关辅助部件等，可实现长距离运输、输送能力强、用于一定坡度的运输。对于大型、重载且有震荡的矿用工况，目前该输送机的联轴器多为采用蛇形弹簧的机械式联轴器，启动控制方式为软启动器控制，电源引至中央变电所。目前存在以下问题：

1.带速高，启动时间短，启动张力大，造成的瞬时冲击也较大，严重时将会损坏输送带与其他原部件，尤其是皮带接头处损伤最严重，剧烈增加的动态张力可能发生断带事故；2.起动时间过短，起动力矩大，容易发生烧毁电机的事故；3.大功率电动机在较短的时间起动运行，对周边环境电网的冲击大，影响其他设备的安全稳定运行；4.运行过程中，过载容易堵转烧毁电机；5.蛇簧安装对中困难，容易导致轴承偏磨损坏；6.在皮带机快速运转送料时，有些情况下需要立即将皮带停止，但现有电机停机后皮带因运动惯性会继续送料，很不安全，而逆转器是无法起到正向制动作用的，而且在坡度较大时，由于皮带上物料较多、较重，皮带会出现倒转的情况，而逆止器由于其结构的特殊性，长时间容易磨损，在面对较重物料随皮带下行时易失效而导致安全事故。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用双盘的磁力耦合器作为电动机与减速器之间的联轴器，且通过在作为磁力耦合器的被动件的永磁转盘上设置闸轮，对应通过液压带动连杆机构动作实现快速安全制动的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，以解决现有启动力矩大、启动快易损坏电动机、易断带、不能及时有效制动的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种快速制动双盘磁耦皮带输送设备采用如下技术方案：快速制动双盘磁耦皮带输送设备,包括电动机和减速器，还包括：

磁力耦合器，作为电动机和减速器的联轴器，包括与电动机相连的导体转子、与减速器相连的永磁转子；导体转子包括两个间隔设置并通过连接杆相互固定连接的导体盘，永磁转子包括两端分别具有限位台的方轴以及滑动套装在方轴上且被两限位轴限位的两个磁转盘，磁转盘为具有方孔的环形板状结构，两个磁转盘在其运动行程上具有分别靠近对应的导体盘以传递扭矩的工作位以及分别远离对应的导体盘而无法传递扭矩的停止位；永磁转子还包括与方轴连接的转接法兰；

制动器，用于为减速器制动，包括与所述永磁转子同轴固定的闸轮以及设在闸轮外围的抱箍机构，闸轮包括中间轴以及套在中间轴外部并与中间轴可拆连接的摩擦筒，抱箍机构包括固定座、首尾依次铰接的第一、第二、第三、第四、第五连杆，第一连杆固定在固定座上，第二连杆和第五连杆上分别铰接有左摩擦弧板和右摩擦弧板，所述摩擦筒设置在左、右摩擦弧板之间，左、右摩擦弧板的内表面与摩擦筒的外表面构成相互配合的制动摩擦面，第四连杆上设有拨动杆，抱箍机构还包括驱动拨动杆绕第四连杆的其中一个铰接点旋转以使左、右摩擦弧板朝向摩擦筒挤压的驱动伸缩缸或电动推杆；

所述中间轴的一端与转接法兰通过螺栓连接、另一端与减速器的输入轴连接。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述中间轴的外周面上设有外法兰，所述摩擦筒的内周面上设有内法兰，内、外法兰通过螺栓连接；内、外法兰相互对接的一面上分别设有相互插入以实现定位与扭矩传递的凸台和凹槽，凸台和凹槽分别为锥台和锥槽以在插接时导向定位。该结构紧凑、强度较高、拆卸更换摩擦筒也比较方便；针对大型、重载且有震荡的矿用工况所使用的皮带机，内、外法兰仅依靠连接的螺栓传递扭矩，螺栓会受到双向、频繁的剪切力，而螺栓的承载面很小，因此容易导致螺栓松动、螺栓损坏等情况的发生，为了确保安全，通过设置凹槽和凸台结构，一方面对螺栓具有卸载的作用，能够承受大部分的剪切力，确保可以长时间使用而不出问题，另一方面，锥度的设置，使得在内、外法兰对接时可以准确的导向定位，使得内、外法兰上的螺栓孔直接准确对位，使得螺栓的安装方便快捷高效。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，左、右摩擦弧板均包括安装板以及与安装板可拆连接的弧形的摩擦衬板，通过摩擦衬板与所述摩擦筒摩擦配合。摩擦衬板的设置使得在磨损一段时间后，可直接更换摩擦衬板，无需拆装左、右摩擦弧板。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述拨动杆与第四连杆垂直连接以围成L形结构，第四连杆的两个铰接点分别设置在两端，拨动杆的远离第四连杆的一端端部与驱动伸缩缸的输出轴端部铰接，驱动伸缩缸的缸体后端与固定体铰接。该结构形成杠杆，加长了驱动力的力臂，使得驱动伸缩缸的驱动力可适当减小。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，驱动伸缩缸为液压缸或气压缸。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，第三连杆为长度可调的伸缩杆以调节在松开状态时左、右摩擦弧板与摩擦筒之间的间隙。由于摩擦筒与摩擦衬板为损耗件，长时间使用可能会导致间隙变大，使得制动不彻底；也有些情况是需要加速制动，可调整的间隙小一些。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，第三连杆通过螺纹方式调节自身长度。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，所述导体盘外部设有散热片。由于双盘式磁耦多用于过载工况，磁力耦合器内部发热较多，设置散热片可尽快散热，确保正常安全运行。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，连接杆为双头螺杆，通过螺母调节连接杆上的两个导体盘之间的距离以实现对导体盘与磁转盘之间间隙的调节。通过连接杆的两端的螺纹与螺母的调节，实现了导体盘与磁转盘之间间隙的调节，从而可以根据需要调节传递扭矩的大小。

本实用新型的有益效果：(1)针对大型、重载且有震荡的矿用工况，单盘式磁力耦合器不再适用，而应该采用双盘式的磁力耦合器，在使用时，制动时，通过制动器可实现快速制动，但是电机由于惯性还会旋转，此时，通过控制导体盘中磁场方向，使得导体盘与磁转盘之间的吸力转变为斥力，两个磁转盘沿着方轴朝向相互靠近的中间移动，拉大了与对应的导体盘之间的间隙，从而使得磁转盘与导体盘之间不再传递扭矩，这样确保了电机不会因为磁转盘的突然停止而损坏；(2)该制动器的设置，使得制动快速彻底，在皮带机快速运送物料并需要立即停止时，直接由驱动伸缩缸或电动推杆动作驱动拨动杆绕其铰接点旋转，从而带动各连杆收紧，将左、右摩擦弧板抱紧在摩擦筒上，从而利用相互之间的制动摩擦面进行制动，制动迅速；制动后皮带不会继续靠惯性而滑动；而且皮带停止后不会因所载物料较重而出现反转的情况，当逆转器损坏时也能确保安全，而且相对于逆转器来说，其结构决定了其不易损坏，可以长期使用；(3)制动器的摩擦筒可以拆卸更换、抱箍也能更换，方便在损坏时及时更换，确保安全；(4)采用磁力耦合器实现软启动，电机启动后，扭矩延时柔性加载，有较好的软启功能，有效消除启动时电机和机械设备的冲击，避免断带事故，并能消除电网谐波和尖峰电流；相比蛇簧等机械联接，电机启动电流低于原刚性连接的80％，电流波峰持续时间短，约为机械联接的30％，既保证了启动效率，又减少电网冲击；因为磁力耦合器的扭矩设计是依据磁通量的定量设计，决定了能传递的最大扭矩为固定值，如启动时磁力耦合器通过启动时，固定扭矩下的打滑来实现软启动，保证了磁力耦合器启动时最大扭矩<2.2倍标称扭矩；磁力耦合器器既保证了电机可以传递克服皮带的静摩擦力，启动皮带，又不会对皮带造成损伤，也不会导致电机堵转烧毁；(5)过载自动保护,自动复位，在运行过程中，当载荷超过设定载荷时,磁力耦合器可自动脱开负载，当过载清除后，只要重新开机就可以自动复位，完全不需任何人为的控制和干涉，无任何安全隐患，可以保护电机，皮带，以及减速机不会过载损伤；(6)隔离振动，无接触，磁力联接，可消除和减弱周向、径向、轴向各个方向的振动；有效减少损耗，元器件的磨损大大减小；整个传动系统的震动减少，可达50-85％，能极大地延长系统的使用寿命；(7)安装便捷，误差容许大，允许较大的轴对心偏离与轴线角度偏离(允许最大轴中心线偏离3mm,角度偏离7度)，大大简化了安装调试过程，彻底消除了热膨胀对对中的影响；(8)高效传动，高效率扭矩传输，效率大于96％，最高可达98.5％；(9)免维护，由于磁力耦合器，为全机械结构，非接触式传动，不用油，不用电，无磨损所以也不需要维护，大大节省自身的维护成本；大幅延长电机和机械负载轴承、密封件等零部件的寿命；(10)适应于各种严酷工作环境，能在电网电压波动较大、谐波含量较高、易燃、易爆、潮湿、高温、低温、粉尘含量高等场所的恶劣工况下工作；(11)安装空间小，结构紧凑，简单；磁力耦合器的主动件与从动件之间存在间隙，相对于普通的机械传动装置结构简便，易于装卸、维修和调试，既可减小设备维护的难度和劳动强度，又可提高设备的工作效率。

附图说明

图1是磁力耦合器处的剖视图；

图2是制动器非制动状态图；

图3是制动器制动时的状态图；

图4是摩擦筒的主视图；

图5为中间轴的主视图；

图6为内、外法兰通过凸台和凹槽结构配合时的截面图；

图中：1-减速器，2-电动机，3-磁力耦合器，31-导体转子，311-导体盘，312-散热片，313-连接杆，314-螺母，32-永磁转子，321-磁转盘，322-转接法兰，323-方轴，3231-限位台，4-制动器，41-闸轮，411-中间轴，4111-外法兰，4112-凸台，412-摩擦筒，4121-内法兰，4122-凹槽，42-抱箍机构，420-固定座，421-第一连杆,422-第二连杆，423-第三连杆，424-第四连杆，4241-拨动杆，425-第五连杆，426-摩擦弧板，4261-摩擦衬板，427-液压缸，43-螺栓孔。

具体实施方式

本实用新型的一种快速制动双盘磁耦皮带输送设备的具体实施例，该皮带机为重载、震荡等恶劣工况所使用的大型矿用皮带输送设备，如图1-图6所示，快速制动双盘磁耦皮带输送设备包括电动机2和减速器1以及皮带机的其他部件，此为现有技术，不再赘述。本申请的主要改进如下，还包括：

磁力耦合器3，磁力耦合器3作为电动机2和减速器1的联轴器，包括与电动机2相连的导体转子31、与减速器1相连的永磁转子32、控制器；导体转子包括两个间隔设置并通过连接杆313相互固定连接的导体盘311，永磁转子包括两端分别具有限位台3231的方轴323以及滑动套装在方轴323上且被两限位轴限位的两个磁转盘，磁转盘为具有方孔的环形板状结构，两个磁转盘在其运动行程上具有分别靠近对应的导体盘311以传递扭矩的工作位以及分别远离对应的导体盘311而无法传递扭矩的停止位；永磁转子还包括与方轴323连接的转接法兰。连接杆313为双头螺杆，通过螺母314调节连接杆313上的两个导体盘311之间的距离以实现对导体盘311与磁转盘之间间隙的调节。通过连接杆313的两端的螺纹与螺母314的调节，实现了导体盘311与磁转盘之间间隙的调节，从而可以根据需要调节传递扭矩的大小。

制动器4，制动器4用于为减速器1制动，包括与永磁转子32同轴固定的闸轮41以及设在闸轮41外围的抱箍机构42，闸轮41包括中间轴411以及套在中间轴411外部并与中间轴411可拆连接的摩擦筒412，抱箍机构42包括固定座420、首尾依次铰接的第一、第二、第三、第四、第五连杆，第一连杆421固定在固定座420上，第二连杆422和第五连杆425上分别铰接有左摩擦弧板426和右摩擦弧板426，所述摩擦筒412设置在左、右摩擦弧板426之间，左、右摩擦弧板426的内表面与摩擦筒412的外表面构成相互配合的制动摩擦面，第四连杆424上设有拨动杆4241，抱箍机构42还包括驱动拨动杆4241绕第四连杆424的其中一个铰接点旋转以使左、右摩擦弧板426朝向摩擦筒412挤压的驱动伸缩缸或电动推杆。本实施例中，驱动伸缩缸为液压缸或气压缸。

中间轴411的一端与转接法兰322通过螺栓连接、另一端与减速器1的输入轴连接。中间轴411的外周面上设有外法兰4111，摩擦筒412的内周面上设有内法兰4121，内、外法兰通过螺栓连接。内、外法兰相互对接的一面上分别设有相互插入以实现定位与扭矩传递的凸台4112和凹槽4122，凸台4112和凹槽4122分别为锥台和锥槽以在插接时导向定位。该结构紧凑、强度较高、拆卸更换摩擦筒也比较方便；针对大型、重载且有震荡的矿用工况所使用的皮带机，内、外法兰仅依靠连接的螺栓传递扭矩，螺栓会受到双向、频繁的剪切力，而螺栓的承载面很小，因此容易导致螺栓松动、螺栓损坏等情况的发生，为了确保安全，通过设置凹槽4122和凸台4112结构，一方面对螺栓具有卸载的作用，能够承受大部分的剪切力，确保可以长时间使用而不出问题，另一方面，锥度的设置，使得在内、外法兰对接时可以准确的导向定位，使得内、外法兰上的螺栓孔43直接准确对位，使得螺栓的安装方便快捷高效。左、右摩擦弧板426均包括安装板以及与安装板可拆连接的弧形的摩擦衬板4261，通过摩擦衬板4261与所述摩擦筒412摩擦配合。摩擦衬板4261的设置使得在磨损一段时间后，可直接更换摩擦衬板4261，无需拆装左、右摩擦弧板426。拨动杆4241与第四连杆垂直连接以围成L形结构，第四连杆的两个铰接点分别设置在两端，拨动杆4241的远离第四连杆的一端端部与驱动伸缩缸的输出轴端部铰接，驱动伸缩缸的缸体后端与固定体铰接。该结构形成杠杆，加长了驱动力的力臂，使得驱动伸缩缸的驱动力可适当减小。

第三连杆为长度可调的伸缩杆以调节在松开状态时左、右摩擦弧板426与摩擦筒412之间的间隙。由于摩擦筒412与摩擦衬板4261为损耗件，长时间使用可能会导致间隙变大，使得制动不彻底；也有些情况是需要加速制动，可调整的间隙小一些。第三连杆通过螺纹方式调节自身长度。

导体盘311外部设有散热片312。由于双盘式磁耦多用于过载工况，磁力耦合器内部发热较多，设置散热片312可尽快散热，确保正常安全运行。

在使用时：需要制动刹车时(包括紧急制动和设备正常停机)，通过控制器控制液压缸动作，带动拨动杆4241转动，带动左、右摩擦弧板426朝向摩擦筒412挤压，逐渐夹紧进行摩擦制动；制动状态从图2所示的松开状态变为图3所示的抱紧状态。

即皮带机皮带快速运送物料时，当需要立即将皮带停止时，电机停机后，通过制动器4将具有运动惯性的皮带立即刹车制动；皮带机正常停机时，因坡度较大、物料较重而导致皮带可能倒转时，通过制动器4即可立即制动，避免对逆止器的损坏。针对大型、重载且有震荡的矿用工况，单盘式磁力耦合器不再适用，而应该采用双盘式的磁力耦合器，制动时，通过制动器可实现快速制动，但是电机由于惯性还会旋转，此时，通过控制导体盘311中磁场方向，使得导体盘311与磁转盘之间的吸力转变为斥力，两个磁转盘沿着方轴323朝向相互靠近的中间移动，拉大了与对应的导体盘311之间的间隙，从而使得磁转盘与导体盘311之间不再传递扭矩，这样确保了电机不会因为磁转盘的突然停止而损坏。

本实用新型的方案的特点如下：(1)制动快速彻底，在皮带机快速运送物料并需要立即停止时，直接由驱动伸缩缸或电动推杆动作驱动拨动杆绕其铰接点旋转，从而带动各连杆收紧，将左、右摩擦弧板抱紧在摩擦筒上，从而利用相互之间的制动摩擦面进行制动，制动迅速；制动后皮带不会继续靠惯性而滑动；而且皮带停止后不会因所载物料较重而出现反转的情况，当逆转器损坏时也能确保安全，而且相对于逆转器来说，其结构决定了其不易损坏，可以长期使用；(2)制动器的摩擦筒可以拆卸更换、抱箍也能更换，方便在损坏时及时更换，确保安全；(3)采用磁力耦合器实现软启动，电机启动后，扭矩延时柔性加载，有较好的软启功能，有效消除启动时电机和机械设备的冲击，避免断带事故，并能消除电网谐波和尖峰电流；相比蛇簧等机械联接，电机启动电流低于原刚性连接的80％，电流波峰持续时间短，约为机械联接的30％，既保证了启动效率，又减少电网冲击；因为磁力耦合器的扭矩设计是依据磁通量的定量设计，决定了能传递的最大扭矩为固定值，如启动时磁力耦合器通过启动时，固定扭矩下的打滑来实现软启动，保证了磁力耦合器启动时最大扭矩<2.2倍标称扭矩；磁力耦合器器既保证了电机可以传递克服皮带的静摩擦力，启动皮带，又不会对皮带造成损伤，也不会导致电机堵转烧毁；(4)过载自动保护,自动复位，在运行过程中，当载荷超过设定载荷时,磁力耦合器可自动脱开负载，当过载清除后，只要重新开机就可以自动复位，完全不需任何人为的控制和干涉，无任何安全隐患，可以保护电机，皮带，以及减速机不会过载损伤；(5)隔离振动，无接触，磁力联接，可消除和减弱周向、径向、轴向各个方向的振动；有效减少损耗，元器件的磨损大大减小；整个传动系统的震动减少，可达50-85％，能极大地延长系统的使用寿命；(6)安装便捷，误差容许大，允许较大的轴对心偏离与轴线角度偏离(允许最大轴中心线偏离3mm,角度偏离7度)，大大简化了安装调试过程，彻底消除了热膨胀对对中的影响；(7)高效传动，高效率扭矩传输，效率大于96％，最高可达98.5％；(8)免维护，由于磁力耦合器，为全机械结构，非接触式传动，不用油，不用电，无磨损所以也不需要维护，大大节省自身的维护成本；大幅延长电机和机械负载轴承、密封件等零部件的寿命；(9)适应于各种严酷工作环境，能在电网电压波动较大、谐波含量较高、易燃、易爆、潮湿、高温、低温、粉尘含量高等场所的恶劣工况下工作；(10)安装空间小，结构紧凑，简单；磁力耦合器的主动件与从动件之间存在间隙，相对于普通的机械传动装置结构简便，易于装卸、维修和调试，既可减小设备维护的难度和劳动强度，又可提高设备的工作效率。

Claims (9)

1.快速制动双盘磁耦皮带输送设备,包括电动机和减速器，其特征在于，还包括：

磁力耦合器，作为电动机和减速器的联轴器，包括与电动机相连的导体转子、与减速器相连的永磁转子；导体转子包括两个间隔设置并通过连接杆相互固定连接的导体盘，永磁转子包括两端分别具有限位台的方轴以及滑动套装在方轴上且被两限位轴限位的两个磁转盘，磁转盘为具有方孔的环形板状结构，两个磁转盘在其运动行程上具有分别靠近对应的导体盘以传递扭矩的工作位以及分别远离对应的导体盘而无法传递扭矩的停止位；永磁转子还包括与方轴连接的转接法兰；

制动器，用于为减速器制动，包括与所述永磁转子同轴固定的闸轮以及设在闸轮外围的抱箍机构，闸轮包括中间轴以及套在中间轴外部并与中间轴可拆连接的摩擦筒，抱箍机构包括固定座、首尾依次铰接的第一、第二、第三、第四、第五连杆，第一连杆固定在固定座上，第二连杆和第五连杆上分别铰接有左摩擦弧板和右摩擦弧板，所述摩擦筒设置在左、右摩擦弧板之间，左、右摩擦弧板的内表面与摩擦筒的外表面构成相互配合的制动摩擦面，第四连杆上设有拨动杆，抱箍机构还包括驱动拨动杆绕第四连杆的其中一个铰接点旋转以使左、右摩擦弧板朝向摩擦筒挤压的驱动伸缩缸或电动推杆；

所述中间轴的一端与转接法兰通过螺栓连接、另一端与减速器的输入轴连接。

2.根据权利要求1所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，所述中间轴的外周面上设有外法兰，所述摩擦筒的内周面上设有内法兰，内、外法兰通过螺栓连接；内、外法兰相互对接的一面上分别设有相互插入以实现定位与扭矩传递的凸台和凹槽，凸台和凹槽分别为锥台和锥槽以在插接时导向定位。

3.根据权利要求1或2所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，左、右摩擦弧板均包括安装板以及与安装板可拆连接的弧形的摩擦衬板，通过摩擦衬板与所述摩擦筒摩擦配合。

4.根据权利要求1或2所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，所述拨动杆与第四连杆垂直连接以围成L形结构，第四连杆的两个铰接点分别设置在两端，拨动杆的远离第四连杆的一端端部与驱动伸缩缸的输出轴端部铰接，驱动伸缩缸的缸体后端与固定体铰接。

5.根据权利要求4所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，驱动伸缩缸为液压缸或气压缸。

6.根据权利要求1或2所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，第三连杆为长度可调的伸缩杆以调节在松开状态时左、右摩擦弧板与摩擦筒之间的间隙。

7.根据权利要求6所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，第三连杆通过螺纹方式调节自身长度。

8.根据权利要求1或2所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，所述导体盘外部设有散热片。

9.根据权利要求1或2所述的快速制动双盘磁耦皮带输送设备，其特征在于，连接杆为双头螺杆，通过螺母调节连接杆上的两个导体盘之间的距离以实现对导体盘与磁转盘之间间隙的调节。

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