CN103662715B - 一种带式输送机 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤矿井下机械设备，特别是一种带式输送机。解决目前带式输送机中存在的能耗高、安全性等问题，包括机身部，卸载部、机头部、储带张紧部、收放胶带装置、驱动装置，过渡防跑偏前置托辊组，胶带、可自移式机尾、皮带保护和皮带机控制系统、视频监测系统；本发明应用于煤矿井下工作面顺槽输送原煤，可用于长距离、大运量运输，可适应各种工况和巷道条件，运行稳定性高，能源利用率高，操作简便，可大大降低劳动强度，节约成本，是理想的运输设备。其性能能够满足煤矿井下运输煤炭所需的安全、高效、节能的需求，可实现软启动、软制动、自动张紧、即时调整皮带张力、机头机尾同时驱动、发电工况电能返回电网、调整皮带跑偏以实现平稳运输等功能。

Description

一种带式输送机

技术领域

本发明属于煤矿井下机械设备，特别是一种带式输送机。

背景技术

随着全球气候变暖问题，节能减排问题已经受到国际社会广泛关注，推行节能首要的任务目标，是推进高耗能企业的节电。带式输送机作为煤矿最常用的运输设备之一，将驱动装置提供的扭矩传到输送带上，并利用带的静摩擦力来传送物料。带式输送机的主要结构包括机架、输送皮带、主驱动装置、张紧装置、卷带装置、电动滚筒等电机驱动设备。由于电动机容量均按最大负载考虑，正常工作负载较少达到额定载荷，且设备存在备料空载或轻载等状态，电动机的效率没有被正常发挥，长期在低效率状态下运行，造成相当一部分电量的无端耗费。随着煤矿井下带式输送机的广泛应用，其安全、高效、节能、环保的需求就更加迫切，设计带式输送机，以达到高效、集约、绿色环保，就是一个非常重要的研究方向。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前带式输送机中存在的能耗高、安全性等问题，提供一种带式输送机。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种带式输送机，包括机身部，卸载部、机头部、储带张紧部、收放胶带装置、驱动装置，过渡防跑偏前置托辊组，胶带、可自移式机尾、皮带保护和皮带机控制系统、视频监测系统；卸载部与机头部相连；机头部包含过渡防跑偏前置托辊组、驱动滚筒、永磁电机驱动装置、盘式制动器；储带张紧部包含永磁变频张紧装置；收放胶带装置连接在储带张紧部之后；机身部包含槽型上托辊组、V型下托辊组和纵梁、H支架，槽型上托辊组安装于纵梁上，V型下托辊组安装于H支架上，槽型上托辊组、V型下托辊组和纵梁、H支架之间全部以螺栓连接；可自移式机尾上安装永磁驱动电滚筒；胶带缠绕经卸载部滚筒表面、驱动滚筒、储带张紧部的滚筒表面、V型下托辊组表面、永磁驱动电滚筒表面、槽型上托辊组表面形成闭环；皮带保护和皮带机控制系统、视频监测系统配置于整条输送机上。

其中过渡防跑偏前置托辊组，结构包括角钢、立板，弧形边板、中间支柱Ⅰ、中间支柱Ⅱ、水平托辊，侧托辊，防跑偏立辊装置；角钢两端安装有立板，角钢上两侧安装有两个弧形边板，中部安装两个中间支柱Ⅰ、两个中间支柱Ⅱ，在弧形边板和中间支柱Ⅰ之间设有侧托辊，在两个中间支柱Ⅱ之间设有水平托辊，弧形边板上设有调节槽，侧托辊的支座与调节槽滑动连接，在支座外还设有防跑偏立辊装置。

永磁电机驱动装置为直连式永磁同步电机与驱动滚筒用联轴器直接连接，永磁驱动电滚筒由滚筒电机、驱动变频器和通讯控制模构成。

所述的永磁变频张紧装置结构包括底座、永磁同步电机、滚筒、轮边减速器支架、轮边减速器、夹钳、制动盘、螺栓、法兰盘、轴承、联轴器；底座上安装永磁同步电机和轮边减速器支架、轮边减速器支架上设有轮边减速器，滚筒套装在轮边减速器外，轮边减速器和永磁同步电机通过联轴器连接，在永磁同步电机一侧设有夹钳、永磁同步电机的轴和制动盘通过螺栓固定。

卸载部位于带式输送机最前端，靠近卸载滚筒处装2组过渡防跑偏前置托辊组；机头驱动装置位于卸载部后方，机头架侧面，是该带式输送机的主驱动，负责整机的起动和停车，采用变频器+永磁同步低速电机的起动方式，永磁电机与传动滚筒为直连式；盘式制动器安装于传动滚筒一侧的出轴上；张紧装置位于储带部末尾，其作用是克服胶带的弹性伸长，使胶带张紧以保证胶带和滚筒间的摩擦力，从而带动整机的转动，采用的是永磁变频张紧装置，其永磁电机与钢丝绳卷筒为直连式；收放胶带装置位于张紧装置后方，输送机伸缩时可收、放胶带；机身包括槽型上托辊组、V型下托辊组、H支架、纵梁，连接方式均为螺栓连接，组成了机身架；机尾采用的是可自行移动式机尾，机尾滚筒为永磁驱动电滚筒；皮带保护和皮带机控制系统及视频监测系统配备于整部输送机上。

本发明主要用于煤矿机械化采煤工作面顺槽输送原煤，也可用于主运输巷输送原煤，与原有技术相比，具有以下特点：多处采用永磁电机技术，安全、可靠，性价比高。采用永磁调速电机永磁同步电机(PMSM)具有高转矩/惯量比、高功率密度、高效率、体积小、响应快、结构多变和运行可靠等优点。直联式永磁同步电机，无需外接其他机械传动设备，直接与负载连接，减少了系统的维护要求，提高了系统性能，可以直接满足带式输送机传输系统需要。永磁同步电机还有很好的节能效果，综合效率可达94%。采用防爆低速直联式永磁同步电机变频驱动系统作为带式输送机的软启动方式，可显著提高胶带寿命，降低综合机械化采煤工作面输送成本。采用永磁电机驱动方式，明显提高电机及主要部件的寿命。采用永磁电机驱动方式，较以往的电机+减速器+液力偶合器（CST）的软启动方式，由原来的2-3个驱动单元减少到1个，大大节省了空间，减少了安装、运输、维修量，可以明显降低运行及管理成本。采用永磁变频张紧系统，实现张力动态调整，以保证胶带启动平稳，运行安全可靠，同时可延长胶带的使用寿命。采用变频张紧装置，并与防爆电脑控制系统连接，以实现智能张紧。使用变频器控制的永磁滚筒机尾实现了软启动和软制动功能，采煤时，带式输送机机尾能够实现方便、快速的稳车启动、制动，可以解决在皮带机运行中的常见问题，尤其适合运用到地形条件恶劣，下运工况，运输距离达到3000米以上的带式输送机上，可大大提高皮带机运行的安全性、可靠性。

卸载滚筒处安装的过渡防跑偏前置托辊组可同时起到过渡托辊组、防跑偏托辊组和前置托辊组的作用，应用范围广、安装灵活方便，节约了成本。机尾为可自行移动式，整机可随着工作面的推移自行移动调整长度，自移式机尾还可根据巷道走向调整方位，地形适应性强，使用维护方便，提高了效率。视频监控系统应实现对皮带机整体运行状态的监视。

本发明应用于煤矿井下工作面顺槽输送原煤，可用于长距离、大运量运输，可适应各种工况和巷道条件，运行稳定性高，能源利用率高，操作简便，可大大降低劳动强度，节约成本，是理想的运输设备。

其性能能够满足煤矿井下运输煤炭所需的安全、高效、节能的需求，可实现软启动、软制动、自动张紧、即时调整皮带张力、机头机尾同时驱动、发电工况电能返回电网、调整皮带跑偏以实现平稳运输等功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A的断面图；

图3为防跑偏托辊结构示意图

图4为图3的侧视图

图5为托辊密封结构图

图6为永磁电机驱动装置结构示意图

图7为永磁变频张紧装置结构图

图中：1卸载部、2过渡防跑偏前置托辊组、3驱动滚筒、4机头部、5储带张紧部、6永磁变频张紧装置、7收放胶带装置、8胶带、9槽型上托辊组、10V型下托辊组、11机身部、12可自移式机尾、13永磁驱动电滚筒、14永磁电机驱动装置、15盘式制动器；16皮带保护和皮带机控制系统、17视频监测系统、18侧托辊角钢1920支座21水平托辊、22中间支柱Ⅰ、23中间支柱Ⅱ、24立板，25、弧形边板、26调节槽、27防跑偏立辊装置、28轴承座、29挡盖、30轴用挡圈、31内密封、32橡胶密封、33外密封、34轴承、35挡环、36托辊轴、37滚筒电机、38驱动变频器、39通讯控制模块、40夹钳、41制动盘、42螺栓、43永磁同步电机、44法兰盘、45轴承、46联轴器、47滚筒、48轮边减速器、49轮边减速器支架、50结构包括底座、51螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明：如图1、2所示为本发明的结构示意图，一种带式输送机，包括机身部11，卸载部1、机头部4、储带张紧部5、收放胶带装置7、驱动装置，过渡防跑偏前置托辊组2，胶带8、可自移式机尾12、皮带保护和皮带机控制系统16、视频监测系统17；卸载部1与机头部4相连；机头部包含过渡防跑偏前置托辊组2、驱动滚筒3、永磁电机驱动装置14、盘式制动器15；

储带张紧部5包含永磁变频张紧装置6；收放胶带装置7连接在储带张紧部5之后；机身部11包含槽型上托辊组9、V型下托辊组10和纵梁、H支架，槽型上托辊组9安装于纵梁上，V型下托辊组10安装于H支架上，槽型上托辊组9、V型下托辊组10和纵梁、H支架之间全部以螺栓连接；可自移式机尾12上安装永磁驱动电滚筒13；胶带8缠绕经卸载部1滚筒表面、驱动滚筒3、储带张紧部5滚筒表面、V型下托辊组10表面、永磁驱动电滚筒13表面、槽型上托辊组9表面形成闭环；皮带保护和皮带机控制系统16、视频监测系统17配置于整条输送机上。

如图3、4所示意，过渡防跑偏前置托辊组2，结构包括角钢21、立板24，弧形边板25、中间支柱Ⅰ22、中间支柱Ⅱ23、水平托辊19，侧托辊18，防跑偏立辊装置27；角钢21两端安装有立板24，角钢21上两侧安装有两个弧形边板25，中部安装两个中间支柱Ⅰ22、两个中间支柱Ⅱ23，在弧形边板23和中间支柱Ⅰ22之间设有侧托辊18，在两个中间支柱Ⅱ23之间设有水平托辊19，弧形边板25上设有调节槽26，侧托辊18的支座20与调节槽16滑动连接，在支座20外还设有防跑偏立辊装置27。（支座和防跑偏立辊装置螺栓连接），两个侧托辊18和水平托辊19形成凹槽形结构的托辊组，槽型托辊组的中间水平托辊19较两侧托辊18位置靠前。

弧形边板25具有一定的弧度，其上有两道调节槽，侧托辊可以中支柱为圆心在弧形板上沿着槽上下移动。立辊防跑偏装置和托辊支座保持同步运动，以保证其和皮带的相对位置，从而起到阻止皮带跑偏的功能。立板24两侧的连接孔为长孔，安装时用螺栓连接在皮带机纵梁上，在皮带跑偏时，可以调节托辊组的前后位置来防止皮带的跑偏。

该装置的侧辊角度可调节，又安装有防跑偏立辊装置，使一架托辊组多功能化，既解决了机头需安装不同槽角托辊组给生产、安装、维护带来的麻烦，又满足客户对皮带机性能的需求，同时还解决了在靠近滚筒处加装防跑偏装置难的问题，在胶带输送机机头处发挥独有的全方面的作用。

现有托辊采用的密封是轴向非接触迷宫式密封，其特点是在内、外密封件之间形成很小的曲折间隙来实现密封，防尘效果较好，但其防水效果较差，而井下皮带机的生产状况是灰尘大、同时用水除尘，因此托辊所用密封必须具有较好的防尘、防水效果。如果托辊内进水将腐蚀轴承、进灰尘将损坏轴承，最终影响托辊的使用寿命。

如图5所示意，本发明所述的带式输送机托辊的密封结构，包括托辊轴36，轴承座28、挡盖29、轴用挡圈30、内密封31、橡胶密封32、外密封33、轴承34、挡环35；托辊轴36端套有轴承座28，在轴承座28内依次安装有挡环35、轴承34、外密封33、橡胶密封32、内密封31、轴用挡圈30、挡盖29；外密封33边缘与轴承座28内壁接触，内密封31固定于托辊轴36上，内密封31和外密封33均设置有二道环形凹槽并且相对扣接在一起，挡盖29的外圈与轴承座1的内侧密封，挡盖29的外圈下底边缘与外密封33密封接触，挡盖29的内侧与内密封31的外侧紧密配合，在挡盖29外为橡胶密封32。

这种新型密封由挡环、外密封、内密封、挡盖和橡胶密封五部分组成。橡胶密封为接触式密封，内密封和外密封为非接触式密封，接触式密封与非接触式密封组合使用。橡胶密封32用耐油橡胶制成弧形状，具有良好的综合力学性能，较高的回弹性及耐磨性。其利用橡胶密封与托辊轴之间的过盈量紧密地结合在一起，从而有效地解决了托辊防水的问题，同时也有阻止灰尘进入。挡环装配在轴承下面，用于防止筒体内的锈蚀侵入轴承而导致旋转灵活度降低。内外密封件之间形成很小的环形曲折间隙来实现密封。挡盖外密封之间的间隙填充润滑油脂。挡盖用08F冲压制作，挡盖的外圆与轴承座的内侧密封。因此，两者有机的结合可使托辊更好地实现防水、防尘的作用。

如图6所示意，本发明中，永磁电机驱动装置14为直连式永磁同步电机与驱动滚筒3用联轴器直接连接，由于永磁同步电机的转速为低速，所以无需减速装置，输出转速即可满足设计使用需求，可大大节约安装单元和安装空间。

永磁驱动电滚筒13由滚筒电机37、驱动变频器38和通讯控制模块39构成，滚筒电机37直接安装在机尾，作为机尾滚筒带动皮带运行，驱动变频器根据通讯于控制模块发来的系统控制指令，驱动滚筒电机工作。

驱动系统工作时将实时监视运行速度，并通过网络实现与机头驱动系统的协调，此时变频器工作在驱动状态。同时，在速度超过规定值或系统给出制动指令时，系统进行能量回馈制动，通过变频器将制动能量回馈到电网，从而实现了制动能量的回收，此时变频器工作在能量回馈状态。

本发明中，使用变频器控制的永磁驱动电滚筒13实现了软启动和软制动功能，采煤时，可自移式机尾12能够实现方便、快速的稳车启动、制动，可以解决在皮带机运行中的常见问题，尤其适合运用到地形条件恶劣，下运工况，运输距离达到3000米以上的带式输送机上，可大大提高皮带机运行的安全性、可靠性。

如图7所示意，所述的永磁变频张紧装置6，结构包括底座50、永磁同步电机43、滚筒47、轮边减速器支架49、轮边减速器48、夹钳40、制动盘41、螺栓42、法兰盘44、轴承45、联轴器46；底座50上安装永磁同步电机43和轮边减速器支架49、轮边减速器支架49上设有轮边减速器48，滚筒47套装在轮边减速器48外，轮边减速器48和永磁同步电机43通过联轴器46连接，在永磁同步电机43一侧设有夹钳40、永磁同步电机43的轴和制动盘41通过螺栓51固定。

该装置采用轮边减速器，永磁同步电机与轮边减速器的高速端相连，固定轮边减速器的低速端，轮边处与钢丝滚筒相连，轮边减速器处于滚筒内部，通过钢丝绳拉力的实时监测，控制永磁同步电机动转，以达到张紧的目的。可以利用永磁同步电机达到精确控制，结构上更加紧凑，安装方便，空间利用率高。

本发明中，张紧装置应用了永磁变频张紧装置6，配备变频器，与防爆电脑控制系统连接，可实现智能张紧。正常运转时，主驱动滚筒外周缘线速度同改向滚筒外周缘的线速度相等，周速度与滚筒直径成反比且固定。皮带运行时，当两测速传感器测得速度比为滚筒直径时，变频装置认为皮带没打滑，变频装置不动作；当速比大于直径比时，变频装置认为皮带打滑，控制永磁电机动作，至合适位置。在钢丝绳固定端配有张力传感器与变频系统相接，用于监控张力变化，并实现张力动态调整，以保证胶带启动平稳，运行安全可靠，同时可延长胶带的使用寿命。

综合来说本发明中使用永磁电机驱动装置14、永磁变频张紧装置6和永磁驱动电滚筒13中均运用了永磁电机技术，永磁电机具有高转矩/惯量比、高功率密度、高效率、体积小、响应快、结构多变和运行可靠等优点。直联式永磁同步电机，无需外接其他机械传动设备，直接与负载连接，减少了系统的维护要求，提高了系统性能，可以直接满足带式输送机传输系统需要。永磁同步电机还有很好的节能效果，综合效率可达94%。

Claims (5)

1.一种带式输送机，其特征在于：包括机身部（11），卸载部（1）、机头部（4）、储带张紧部（5）、收放胶带装置（7）、驱动装置，过渡防跑偏前置托辊组（2）、胶带（8）、可自移式机尾（12）、皮带保护和皮带机控制系统（16）、视频监测系统（17）；卸载部（1）与机头部（4）相连；机头部包含过渡防跑偏前置托辊组（2）、驱动滚筒（3）、永磁电机驱动装置（14）、盘式制动器（15）；储带张紧部（5）包含永磁变频张紧装置（6）；收放胶带装置（7）连接在储带张紧部（5）之后；机身部（11）包含槽型上托辊组（9）、V型下托辊组（10）和纵梁、H支架，槽型上托辊组（9）安装于纵梁上，V型下托辊组（10）安装于H支架上，槽型上托辊组（9）、V型下托辊组（10）和纵梁、H支架之间全部以螺栓连接；可自移式机尾（12）上安装永磁驱动电滚筒（13）；胶带（8）为闭环结构，并设置于卸载部（1）滚筒表面、驱动滚筒（3）、储带张紧部（5）滚筒表面、V型下托辊组（10）表面、永磁驱动电滚筒（13）表面、槽型上托辊组（9）表面；皮带保护和皮带机控制系统（16）、视频监测系统（17）配置于整条输送机上。

2.根据权利要求1所述带式输送机，其特征在于：过渡防跑偏前置托辊组（2），结构包括角钢（21）、立板（24），弧形边板（25）、中间支柱Ⅰ（22）、中间支柱Ⅱ（23）、水平托辊（19），侧托辊（18），防跑偏立辊装置（27）；角钢（21）两端安装有立板（24），角钢（21）上两侧安装有两个弧形边板（25），中部安装两个中间支柱Ⅰ（22）、两个中间支柱Ⅱ（23），在弧形边板（25）和中间支柱Ⅰ（22）之间设有侧托辊（18），在两个中间支柱Ⅱ（23）之间设有水平托辊（19），弧形边板（25）上设有调节槽（26），侧托辊（18）的支座（20）与调节槽（26）滑动连接，在支座（20）外还设有防跑偏立辊装置（27）。

3.根据权利要求1所述带式输送机，其特征在于：所述托辊的密封结构，包括托辊轴（36），轴承座（28）、挡盖（29）、轴用挡圈（30）、内密封（31）、橡胶密封（32）、外密封（33）、轴承（34）、挡环（35）；托辊轴（36）端套有轴承座（28），在轴承座（28）内依次安装有挡环（35）、轴承（34）、外密封（33）、橡胶密封（32）、内密封（31）、轴用挡圈（30）、挡盖（29）；外密封（33）边缘与轴承座（28）内壁接触，内密封（31）固定于托辊轴（36）上，内密封（31）和外密封（33）均设置有二道环形凹槽并且相对扣接在一起，挡盖（29）的外圈与轴承座（28）的内侧密封，挡盖（29）的外圈下底边缘与外密封（33）密封接触，挡盖（29）的内侧与内密封（31）的外侧紧密配合，在挡盖（29）外为橡胶密封（32）。

4.根据权利要求1所述带式输送机，其特征在于：所述的永磁变频张紧装置（6），结构包括底座（50）、永磁同步电机（43）、滚筒（47）、轮边减速器支架（49）、轮边减速器（48）、夹钳（40）、制动盘（41）、螺栓（42）、法兰盘（44）、轴承（45）、联轴器（46）；底座（50）上安装永磁同步电机（43）和轮边减速器支架（49）、轮边减速器支架（49）上设有轮边减速器（48），滚筒（47）套装在轮边减速器（48）外，轮边减速器（48）和永磁同步电机（43）通过联轴器（46）连接，在永磁同步电机（43）一侧设有夹钳（40）、永磁同步电机（43）的轴和制动盘（41）通过螺栓（51）固定。

5.根据权利要求1所述带式输送机，其特征在于：永磁驱动电滚筒（13）由滚筒电机（37）、驱动变频器（38）和通讯控制模块（39）构成。