一种智能化起制动一体式滚筒
阅读说明：本技术 一种智能化起制动一体式滚筒 (Intelligent braking integral type cylinder that plays ) 是由 张媛 孙斌武 岳彦博 吴在超 韩雷 吴承瑞 周丹 于 2021-09-11 设计创作，主要内容包括：一种智能化起制动一体式滚筒,包括永磁滚筒、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：永磁滚筒与制动机构共用一固定轴直接联接制动机构,制动机构的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；本发明通过实时监测冷却油油温和压力油油压以及实时监测碟簧的压力大小变化,实现了智能控制湿式摩擦制动永磁滚筒带式输送机尤其是煤矿防爆场合下运带式输送机长时间运行和安全制动。(The utility model provides an intelligent braking integral type cylinder that plays, includes permanent magnetism cylinder, arrestment mechanism, hydraulic system and monitoring devices and braking torque monitoring devices thereof, its characterized in that: the permanent magnet roller and the braking mechanism share a fixed shaft and are directly connected with the braking mechanism, and an external tooth hollow shaft of the braking mechanism is sleeved on the fixed shaft and rotates and axially moves along with the permanent magnet roller; the front end cover of the braking mechanism is fixedly connected with the shell-inner gear ring, the shell-oil cylinder and the rear end cover of the braking mechanism; according to the invention, the intelligent control of long-time operation and safe braking of the wet friction braking permanent magnet roller belt conveyor, especially the belt conveyor in coal mine explosion-proof occasions, is realized by monitoring the oil temperature of the cooling oil and the oil pressure of the pressure oil in real time and monitoring the pressure change of the disc spring in real time.)
技术领域
本发明涉及一种带式输送机驱动和制动一体化装置，具体为一种智能化起制动一体式滚筒。
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、制动和传动滚筒是带式输送机的核心组成部分，传统的驱动系统一般由电机、软起动装置、减速机、联轴器组成，系统安装时，由使用单位对单个产品或部件在现场进行组装后使用，部分小功率驱动系统(功率小于90KW)采用电动滚筒的方式实现了电机、减速机与滚筒的集成,但倾斜输送时还需考虑单独加装制动或逆止装置。对于需要驻车制动或减速制动的场合，根据系统需求，一般采用在高速轴安装推杆制动器或者在低速轴安装盘式制动器的方式，但无法适应下运带式输送机长时间连续可靠制动的要求。
以上的方式存在以下问题：1、关键产品或部件性能差，下运输送机长期连续制动温升大、制动装置发热后效率低，安全可控性差、易飞车造成事故；为防止产生火花，制动装置采用石棉等材料，存在环境污染、闸瓦磨损快、需经常调节和更换的不足。2、系统由独立产品或部件组装而成，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。3、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，影响设备使用寿命。4、传动链长、效率低、维护和管理困难。5、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。6、对系统制动力矩、制动位移量和闸瓦磨损量等关键状态参数缺乏有效监测、故障诊断能力差、智能化水平低。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种智能化起制动一体式滚筒，集成了驱动电机、滚筒、制动器等的功能，同时，解决了倾斜的带式输送机应用永磁滚筒无法实现制动的问题，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功能，为智能化发展提供大数据支撑，使系统运行更可靠、更智能、更加易于管理和维护。
本发明的目的是这样实现的：一种智能化起制动一体式滚筒，包括永磁滚筒、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：永磁滚筒与制动机构共用一固定轴直接联接制动机构，制动机构的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。
本发明的目的还可以这样实现：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。
本发明具有如下有益效果：通过实时监测冷却油油温和压力油油压以及实时监测碟簧的压力大小变化，实现了智能控制湿式摩擦制动永磁滚筒带式输送机尤其是煤矿防爆场合下运带式输送机长时间运行和安全制动。避免了制动过程中发热超温和产生火花，通过设计计算冷却系统的油量，实现大功率下运带式输送机的长时间连续可控安全制动，制动时间达到并超过180秒，在该领域获得了突破性进展和显著的技术进步。同时将驱动、制动、中间联接部件进行系统一体化设计，节省了安装空间，提高了装配精度，减少了安装工作量。完善了状态监测和故障诊断功能，使带式输送机系统运行更可靠、更智能、更加易于管理和维护。
附图说明
图1是本发明一种智能化起制动一体式滚筒结构示意图；
图2是本发明一种智能化起制动一体式滚筒结构左视图；
图3是本发明一种智能化起制动一体式滚筒制动机构部分放大图；
图4是碟簧压力传感器安装局部放大图。
具体实施方式
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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，并不对本发明的保护范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的公开范围内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。
本发明所述一种智能化起制动一体式滚筒，如图1-4所示，包括：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。另：液压站、冷却油进油通道及回油通道、压力油进油通道及冷却油温度传感器和压力油油压传感器未在图上显示。
一种一种智能化起制动一体式滚筒，包括永磁滚筒、制动机构、液压系统及其监测装置和制动力矩监测装置。制动机构为常闭工作方式，其中制动机构的外齿空心轴11套装在永磁电机的固定轴12上，随永磁滚筒转动；制动机构前端盖10与制动机构的壳体-内齿圈8、壳体-油缸15和制动机构后端盖7固定连接，内齿摩擦片组17与外齿摩擦片组18以片片交错的方式套在外齿空心轴11上，内齿摩擦组17与外齿空心轴11嵌装，外齿摩擦片18与壳体-内齿圈8嵌装；内齿摩擦片17与外齿摩擦片18之间的摩擦力通过碟簧压力设定和调节，形成制动机构与永磁滚筒驱动一体化紧凑型结构。
内齿、外齿摩擦片贴紧压合与释放分离由活塞推动，活塞的一部分插入油缸腔，另一部分插入连通制动腔的环形通道以推动内齿、外齿摩擦片压紧贴合与释放分离；壳体-油缸15内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，其中沟槽插装在壳体-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7相对的端面上开有二十个盲孔，每个盲孔内置碟簧16，碟簧中孔内装有导杆13，导杆外端头与装在制动机构后端盖7上的调节螺钉4相抵，调节螺钉4由外部的调节螺母21锁紧。
只需在其中一个导杆13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。其余通过力矩扳手调节使其保持一致即可。
当输送机处于静止制动状态时，压力油泄压回油，活塞14在碟簧弹力的作用下使内齿摩擦片组17与外齿摩擦片组18迅速贴紧压合，由于外齿摩擦片18与壳体-内齿圈8嵌装，而壳体-内齿圈8与制动机构端盖7及电机端盖10依靠螺钉固定为一体，故制动机构的内齿、外齿摩擦片处于压紧状态，实现输送机的驻车制动。
起动前充入冷却油和运转过程实时监控发热超温：由液压站、冷却油系统的冷却油由冷却油进油口3充入制动机构制动腔内齿、外齿摩擦片组间隙，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。然后控制压力油的油压缓慢增压，活塞14压缩碟簧16，内、外齿摩擦片17、18之间正压力缓慢下降，内、外齿摩擦片17、18之间间隙逐渐增大，直到完全分离，制动机构松开，然后永磁滚筒在电气控制作用下开始正向转动，设备正常运转。通过冷却油温度传感器实时监控冷却油油温，计算冷却系统的油量，智能调控冷却油压力和流速，保证内齿、外齿摩擦片组不发生过热现象，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。
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，控制制动机构的压力油油压降低为零，碟簧伸长推动活塞压紧制动机构摩擦片，实现驻车制动。在此期间，由于滑差产生的功率损耗变成热量,通过摩擦片间的循环的冷却油带走。
减速停机时，控制制动机构压力油泄压回油，活塞14在碟簧弹力的作用下使内齿摩擦片17和外齿摩擦片18间隙受控减小直至为零，由于外齿摩擦片18与壳体-内齿圈8的嵌装，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，因此，制动力逐渐增大，永磁滚筒转速逐渐降低，实现智能可控制动。
所述液压站包括冷却油温度传感器和控制油压力传感器，冷却油温度传感器安装于冷却油进油通道或回油通道上，用于监测进入湿式制动器的冷却油温度，控制油压力传感器安装于控制油进油通道上，用于监测制动器压力调整机构的压力变化。
在制动机构的某一个碟簧16联接的导杆13外端头装有碟簧压力传感器6，用于实时监测碟簧的压力大小变化，该压力传感器可以将电信号转换成数字信号并显示压力数值，测量碟簧16的压力，换算出制动力矩值。一方面，在制动器制造装配时可以以此确定装配力矩扳手的设定力矩，另一方面，当长期使用，摩擦片磨损过多，出现制动力矩下降时，通过调节螺钉4，然后通过碟簧压力传感器6检测，从而准确校准制动力矩，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。
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