ПРИВОД СКРЕБКОВОГО КОНВЕЙЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Российский патент 1997 года по МПК B65G23/26 G01L3/10 

Изобретение относится к транспортному оборудованию для горной промышленности, а именно к забойным приводам скребковых конвейеров и к пуско-защитным устройствам для них.

Известен привод скребкового конвейера, содержащий электродвигатель, редуктор с дифференциальным механизмом, выполненным в виде внешнего колеса и водила с сателлитами, входной вал которого с закрепленным на нем колесом соединен с электродвигателем, а выходной с блоком приводной звездочки, электромагнитную муфту скольжения, установленную соосно входному валу редуктора, индукторы которой установлены на полом соосном входному валу редуктора, несущим шестерню, которая через паразитные шестерни, закрепленными на корпусе муфты, взаимодействует с внешним колесом [1]
Недостатком данного привода является то, что при перегрузках на конвейере, например, при встрече скребка тяговой цепи конвейера с жестким препятствием, прежде чем электромагнитная муфта, управляемая по току двигателя, отключится, произойдет нагружение всей силовой трансмиссии, что приводит к ее поломке. Кроме того, в данном приводе размыкание кинематической цепи силовой трансмиссии осуществляется на опорном колесе планетарной ступени, что приводит к усложнению в целом трансмиссии из-за введения дополнительной кинематической цепи, связывающей индуктор муфты с опорным венцом, которая вводится для уменьшения габаритов муфты. К тому же данное решение конструктивно трудно осуществить, так как при больших мощностях двигателя (а следовательно, большом моменте на внешнем колесе) значительно увеличиваются габариты муфты или усложняется дополнительная кинематическая цепь.

Известен привод скребкового конвейера, который выбран в качестве прототипа для заявляемого привода. Данный привод содержит электродвигатель, редуктор с дифференциальным механизмом, выполненным в виде внешнего и внутреннего центральных колес, электромагнитную муфту скольжения и блок приводной звездочки, причем электродвигатель и электромагнитная муфта скольжения через редуктор соединены в параллельные кинематические ветви и связаны между собой центральными колесами [2]
Несмотря на то, что данная конструкция по компановке более удачна, чем предшествующая, однако она имеет те же недостатки по низкой надежности защиты привода от перегрузок на конвейере и имеет более сложную дополнительную кинематическую цепь, связывающую индуктор электромагнитной муфты с опорным венцом.

Известно устройство для измерения крутящего момента вращающегося вала, содержащее две магнитные системы, установленные в разных сечениях измерительного вала и выполненные в виде зубчатых индукторов, связанных по магнитному потоку с датчиками, снабженными сигнальными катушками [3]
Недостатком данного устройства является низкая чувствительность и точность измерения, обусловленная как особенностями конструкции самих датчиков, так и погрешностями, вызванными сопряжением измерительного вала с элементами привода.

Известно устройство для измерения крутящего момента полого вала, которое взято в качестве прототипа для заявляемого устройства измерения крутящего момента. Известное устройство содержит полый вал, снабженный элементом привода, штангу, размещенную внутри полого вала, одним концом соединенную с валом с помощью разъемного соединения, а вторым концом жестко скрепленной с элементом привода, установленного в подшипнике на валу, датчик угла, размещенный на элементе привода [1]
Однако данное устройство не обеспечивает требуемой чувствительности датчиков угла поворота и точности измерения из-за погрешностей при сборке устройства, в частности разъемного шлицевого соединения. К тому же устройство имеет низкую надежность в работе из-за того, что силовая нагрузка на приводную звездочку передается через штангу-торсион и шлицевое соединение.

Задачей изображения является повышение показателей надежности работы привода на основе облегчения условий запуска привода, надежной его защиты в экстремальных ситуациях путем более точного определения превышения крутящего момента на выходном валу редуктора критического значения.

Задача решается тем, что в приводе скребкового конвейера, содержащем электродвигатель, редуктор, сцепную электромагнитную муфту, блок приводной звездочки и блок управления электромагнитной муфтой, на входном валу блока приводной звездочки установлен с возможностью поворота полый вал, несущий приводные зубчатые колеса, которые разнесены на фиксированном расстоянии и соединены зубчатыми карданами соответственно с зубчатым колесом выходного вала редуктора и зубчатым колесом входного вала блока приводной звездочки. Кроме того, полый вал снабжен устройством измерения крутящего момента, а муфта выполнена многодисковой фрикционной с электромагнитным управлением и установлена на входном валу редуктора, и ее блок управления соединен через электронную схему с выходом устройства измерения крутящего момента.

В данном приводе может быть использован любой известный датчик измерения крутящего момента полого вала. Однако для более точного и надежного определения превышения предельного значения крутящего момента и повышения надежности работы всего привода целесообразно использовать устройство измерения крутящего момента, содержащее полый вал, несущий элементы привода, разнесенные на расстоянии одно от другого, индуктивные датчики с зубчатыми индукторами, содержащие катушку возбуждения и сигнальную катушку, электрическую схему выделения фазового сдвига выходных сигналов с сигнальных катушек. При этом в устройстве элементы привода выполняют в виде двух идентичных зубчатых колес, закрепленных на полом валу с совпадением их профилей в одной проекции, а индукторы датчиков выполняют в виде продолжения зубчатого венца зубчатых колес привода, укороченного по делительной поверхности. Магнитопроводы датчиков выполняют в виде желобчатых колец с внешнем дном, на боковых стенках которых выполнены совпадающие в одной проекции зубья с модулем, равным модулю зубьев индуктора и укороченные по делительной поверхности, а внутри желобов по окружности размещают катушку возбуждения и сигнальную катушку. Данное устройство для измерения крутящего момента может быть использовано и в других системах измерения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурно-кинематическая схема привода; на фиг. 2 продольный разрез устройства для измерения крутящего момента; на фиг. 3 вид А-А на фиг. 1; на фиг. 4 вид Б-Б на фиг. 1 в момент деформации полого вала; на фиг. 5 - электрическая схема соединения индуктивных датчиков с блоком управления электромагнитной муфтой.

Привод к скребковому конвейеру содержит электродвигатель 1, силовой редуктор 2 с шестипоточной ступенью на выходе и рядовой конической ступенью на входе. На входном валу редуктора 3 установлено пуско-защитное устройство в виде многодисковой фрикционной с электромагнитным управлением муфты 4. На входном валу 5 блока приводной звездочки 6 установлен полый вал 7 с идентичными зубчатыми колесами 8 и 9, которые разнесены на фиксированном расстоянии и соединены зубчатыми карданами 10 и 11 соответственно с зубчатым колесом 12 входного вала блока приводной звездочки 6 и зубчатым колесом 13 выходного вала редуктора. Полый вал 7 установлен на входном валу 5 блока приводной звездочки с возможностью поворота за счет установки его на упорных медных втулках 14. Кроме того, полый вал 7 снабжен устройством для измерения крутящего момента 15, которое состоит из того же полого вала 7 с установленными на нем на фиксированном расстоянии идентичными зубчатыми колесами 8 и 9 и двух индукционных датчиков. Индукторы 16 и 17 датчиков выполнены в виде продолжения зубчатого венца зубчатых колес 8 и 9 привода, укороченного на делительной поверхности. Магнитопроводы 18 и 19 датчиков выполнены в виде желобчатых колец с внешним дном, на боковых стенках которых выполнены совпадающие в одной проекции зубья 20 и 21 с модулем, равным модулю зубьев индукторов 16 и 17, и укороченные по делительной поверхности. Магнитопроводы 18 и 19 установлены с зазором 6 по отношению к индукторам 16 и 17. Внутри желобчатых магнитопроводов 18 и 19 по окружности размещены катушки возбуждения 22 и 23 и сигнальные катушки 24 и 25. Сигнальные катушки 24 и 25 соединены встречно, и их выход соединен через интегратор 26 с входом компаратора 27, второй вход которого соединен с задатчиком 28 предельного значения крутящего момента. Выход компаратора 27 соединен через триггер 29 и электронный ключ 30 с блоком управления электромагнитной муфтой 31.

Электронная схема управления электромагнитной муфтой может иметь различные исполнения и не является предметом изобретения. Привод закреплен на кронштейне 32.

Привод работает следующим образом.

Подается напряжение на электродвигатель 1, и двигатель вхолостую выводится на стационарную характеристику. Подается напряжение на катушку фрикционной сцепной муфты 4, и происходит сцепление ротора двигателя 1 с силовой трансмиссией редуктора 2, при этом обеспечивается линейное нарастание движущего момента за счет управления индуктивностью катушки муфты. Муфта 4 работает исключительно в сцепном режиме. Полный нагрузочный момент с зубчатого колеса 13 редуктора 2 через зубчатый кардан 11 передается зубчатому колесу 9 полого вала 7 и далее нагрузочный момент с полого вала 7 через его зубчатое колесо 8, зубчатый кардан 10, зубчатое колесо 12 входного вала 5 передается на вход блока приводной звездочки 6 тяговой цепи скребкового конвейера.

Благодаря тому, что полый вал 7 установлен на валу 5 с возможностью поворота, а также потому, что его зубчатые колеса 8 и 9 связаны соответственно с зубчатым колесом 12 и зубчатым колесом 13 зубчатыми карданами 10 и 11, он передает только крутящий момент и освобожден от паразитных нагрузок.

Устройство для измерения крутящего момента 15 работает следующим образом.

При вращении полого вала 7 изменяется зазор между соседними зубцами индукторов 16 и 17 и зубьями 20 и 21 желобчатых колец магнитопроводов 18 и 19, что приводит к изменению взаимной индуктивности между катушками 22 и 24, 23 и 25. При отсутствии измеряемого момента (деформации полого вала 7) наводимые ЭДС еl в катушке 24 совпадает на фазе с ЭДС е2 в катушке 25.

При аварийных ситуациях (перегрузка на приводной звездочке 6), полый вал 7 деформируется (скручивается), и магнитопровод 17 поворачивается относительно магнитопровода 16 на угол закручивания γ. В этом случае между еl и е2 появляется угол сдвига, пропорциональный измеряемому моменту.

Электронной схемой разность двух ЭДС, еl и е2, преобразуется в пропорциональное моменту постоянное напряжение в интеграторе 26. Компаратор 27 сравнивает это напряжение с заданным задатчиком 28 и в случае достижения этого значения критического, компаратор 27 вырабатывает сигнал, который опрокидывает триггер 29 и закрывает электронный ключ 30, который в свою очередь обесточивает катушку 31 электромагнитной фрикционной муфты сцепления 4.

Муфта 4 разъединяет вал двигателя с входным валом редуктора, освобождая силовую трансмиссию от нагрузки.

Выполнение магнитопроводов 16 и 17 как продолжение зубчатых венцов колес привода 8 и 9 позволяет изготавливать их за один проход вместе с зубчатыми колесами, что повышает точность индуктивных датчиков, а выполнение магнитопроводов 18 и 19 в виде желобчатых колес с зубьями на боковых сторонах повышает высокую чувствительность датчиков в пределах 0,1-0,3^o.

Использование заявленного привода позволяет повысить надежность его защиты от перегрузок, включая ситуации при мгновенном стопорении транспортной цепи; исключить вероятности аккумулирования кинетической энергии системы в очаге аварии. Кроме того, надежность привода повышается за счет предложенного конструктивного исполнения устройства для измерения крутящего момента, которое позволяет упростить технологию его изготовления и сборки и тем самым исключить связанные с ними погрешности измерения.

Использование: в транспортном оборудовании для горной промышленности при работе привода в экстремальных ситуациях. Привод содержит электродвигатель, редуктор, сцепную многодисковую фрикционную муфту с электромагнитным управлением, установленную на входном валу редуктора, блок приводной звездочки, на входном валу которой установлен полый вал, несущий приводные зубчатые колеса, связанные посредством зубчатых карданов с зубчатым колесом выходного вала редуктора и зубчатым колесом входного вала блока приводной звездочки. Полый вал снабжен устройством измерения крутящего момента, содержащим два индуктивных датчика, разнесенные на фиксированном расстоянии, индукторы которых выполнены в виде продолжения зубчатых венцов зубчатых колес полого вала, укороченных по делительной поверхности, а магнитопроводы выполнены в виде кольцеобразных желобов, на боковых стенках которых выполнены зубья с модулем, равным модулю зубьев индуктора и укороченные по делительной поверхности. Внутри желобов по окружности размещены катушка возбуждения и сигнальная катушка. Выход датчиков через электронную схему соединен с блоком управления электромагнитной муфты. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

1. Привод скребкового конвейера, содержащий электродвигатель, редуктор, сцепную электромагнитную муфту, блок приводной звездочки и блок управления электромагнитной муфтой, отличающийся тем, что привод снабжен полым валом, установленным с возможностью поворота на входному валу блока приводной звездочки и несущим зубчатые колеса, которые разнесены на фиксированном расстоянии и соединены зубчатыми карданами соответственно с зубчатым колесом выходного вала редуктора и зубчатым колесом входного вала блока приводной звездочки, кроме того, полый вал снабжен устройством измерения крутящего момента, а муфта выполнена многодисковой фрикционной с электромагнитным управлением и установлена на входном валу редуктора, при этом выход устройства измерения крутящего момента через электронную схему соединен с блоком управления электромагнитной муфтой. 2. Устройство для измерения крутящего момента, содержащее полый вал, несущий элементы привода, разнесенные на расстоянии один от другого, два индуктивных датчика с зубчатыми индукторами, каждый из которых содержит катушку возбуждения и сигнальную катушку, и электрическую схему выделения фазового сдвига выходных сигналов с сигнальных катушек, отличающееся тем, что элементы привода выполнены в виде двух идентичных зубчатых колец, закрепленных на полом валу с совпадением профилей в одной проекции, индуктор каждого датчика выполнен в виде продолжения зубчатого венца соответствующего зубчатого колеса привода, укороченного по делительной поверхности, а магнитопровод каждого датчика выполнен в виде кольцеобразного желоба, на боковых станках которого выполнены совпадающие между собой в одной проекции зубья с модулем, равным модулю зубьев индукторов, укороченные по делительной поверхности, при этом вершины зубьев каждого магнитопровода обращены к соответствующему индуктору, а катушка возбуждения и сигнальная катушка размещены внутри каждого желоба по его окружности.