专利名称：一种带式输送机驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带式输送机的驱动装置，属于输送机技术领域。
背景技术：
带式输送机是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备，广泛应用于电力、冶金、化工、煤炭、矿山、港口、建材、粮食等领域，是最重要的现代散装物料输送设备。其结构原理如图l所示，输送带6绕经传动滚筒1和尾部滚筒4形成无极环形带，上下输送带由托辊2支承以限制输送带6的挠曲垂度，拉紧滚筒7和拉紧配重8组成的拉紧装置为输送带6正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚筒l，通过传动滚筒1和输送带6之间的摩擦力驱动输送带6运行，通过给料装置3使物料装在输送带上，与输送带6—起运动。输送带6通过改向滚筒5改向。带式输送机一般是在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，也可在中间卸载。
带式输送机已有150余年的历史，在这150多年的时间里，带式输送机取得了巨大的发展，除基本形式外，出现了多种新型结构的带式输送机。其中具有代表性的主要有大倾角带式输送机(深槽带式输送机、花纹带输送机、波纹挡边以及压带式输送机等)、管状带式输送机、气垫带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦带式输送机等。带式输送机与其他散状物料输送机以及汽车、铁路运输相比，有以下优点输送物料种类广泛；输送能力范围宽；输送线路的适应性强；灵活的装卸料；可靠性强；安全性高；费用低。
目前，带式输送机是现代最重要的散装物料的运输设备，但其驱动装置普遍造价较高，而且结构复杂、维护困难。发明内容
本实用新型针对现有带式输送机存在的问题，提供一种驱动简单、通过电子控制单元的操作实现自动换档驱动的带式输送机驱动装置。
本实用新型的带式输送机驱动装置采用以下技术方案
该带式输送机驱动装置包括三相异步电动机、离合器、离合器执行机构、变速器、选换挡执行机构和电子控制单元，三相异步电动机通过离合器与变速器的输入端连接，离合器与离合器执行机构连接，变速器与选换挡执行机构连接，选换挡执行机构与一个换挡逻辑控制器连接，变速器内带有同步器并设有挡位传感器，三相异步电动机内安装有电流传感器，在带式输送机的输送带上设有带速传感器，离合器执行机构、选换挡执行机构、电流传感器、挡位传感器以及带速传感器均与电子控制单元电连接。
电控机械式自动变速器具有五个挡位，采用单参数换挡。
电子控制单元采用可编程控制器(PLC)，包括CPU (中央处理器)、RAM (存储器)、I/O接口 (输入输出接口)等。
本实用新型采用电控机械式自动变速器驱动带式输送机，其换挡规律采用单参数换挡规律。具有五个挡位的AMT在带式输送机起动过程中，能保证离合器接合的单位摩擦面积滑磨功小于额定值，且输送带的最大加速度也能够符合要求，其应用在小功率、低带速的场合是完全可行的。整套系统结构简单、传动效率高、维护方便、成本大幅降低。
图1是现有带式输送机的结构原理图。
图2是本实用新型的带式输送机驱动装置的原理图。
图3是本实用新型中液压驱动的离合器执行机构和选换挡执行机构的原理图。
图4是本实用新型中的膜片弹簧离合器接合过程的控制判断流程图。
图5是高速开关电磁阀控制液压缸的离合器执行机构的示意图。
图6是高速开关电磁阀的原理示意图。
图7是本实用新型的换挡过程流程图。
图8是本实用新型中的换挡逻辑控制器原理图。
图9是三位置液压缸的结构示意图。
其中1.传动滚筒，2、托辊，3、给料装置，4、尾部滚筒，5、改向滚筒，6、输送带， 7、拉紧滚筒，8、拉紧配重，9、三相异步电动机，10、离合器，11、离合器执行机构，12、 变速器，13、选换挡执行机构，14、电子控制单元(ECU) ， 15、带式输送机，16、离合器执 行油缸，17、选挡执行油缸，18、换挡执行油缸，19、分离杠杆，20、膜片弹簧，21、传感 器信号，22、油缸，23、滑套，24、滑套，25、换挡活塞。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型的带式输送机驱动装置包括三相异步电动机9、离合器IO、离 合器执行机构ll、变速器12、选换挡执行机构13和电子控制单元(ECU) 14。三相异步电动 机9通过离合器10与变速器12的输入端连接，离合器10和变速器12为一体结构，实现平 稳换挡。变速器12的输出端与带式输送机15的传动滚筒1连接，带动输送带6运动。离合 器10与离合器执行机构11连接，变速器12与选换挡执行机构13连接，离合器执行机构ll 和选换挡执行机构13均与电子控制单元14连接，接收电子控制单元14发出的指令，实现离 合器10的接合和分离以及变速器12的选换挡。变速器12内设有同步器和挡位传感器(以检 测挡位)，选换挡执行机构13与一个换挡逻辑控制器连接。另外在三相异步电动机9内安装 有电流传感器，以检测三相异步电动机9的电流信号。在带式输送机15的输送带6上设有带 速传感器，以检测出输送带6的移动速度。挡位传感器、电流传感器以及带速传感器均与电 子控制单元(ECU) 14电连接。
电子控制单元(ECU) 14采用可编程控制器(PLC),包括CPU (中央处理器)、RAM (存储 器)、1/0接口 (输入输出接口)等。安装在各处的各个传感器(挡位传感器、电流传感器以 及带速传感器)实时采集检测出的各种信号信息(变速器12的挡位、三相异步电动机9的电 流以及输送带6的移动速度等)传给电子控制单元14，电子控制单元14对上述信号进行综 合判断和处理，按照电子控制单元程序中设定并存储的控制规律(换挡规律、离合器接合规 律等)判断出离合器10接合和分离、变速器12选换挡的时刻，然后给离合器执行机构11和 选换挡执行机构13发出指令，对整个带式输送机驱动系统中的三相异步电动机9、离合器IO 和变速器12进行联合自动操纵，从而完成带式输送机的软起动。
离合器执行机构11和选换挡执行机构13可分为液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类 型。液压驱动具有容量大、操作简便、易于安全保护、有一定的吸收振动与吸收冲击的能力 以及便于空间布置等优点，现已被广泛应用。图3给出了离合器执行机构11和选换挡执行机构13的液压驱动原理图，离合器执行油缸16控制离合器的离合，选挡执行油缸17控制选挡， 换挡执行油缸18控制换挡。
离合器10采用摩擦离合器，以膜片弹簧作为压紧弹簧。膜片弹簧20由碟簧部分和分离 指部分组成，其工作情况分为三种状态，即自由状态、接合状态和分离状态。膜片弹簧轴向 尺寸很紧凑而径向尺寸较大，其轴向变形小而承载很大，并且具有变刚度的非线性弹性特性。 因此即使摩擦片存在一定磨损，膜片弹簧离合器的最大摩擦转矩基本不变，即转矩容量保持 稳定。目前，膜片弹簧已成为第二代和第三代离合器首选的压紧弹簧型式。离合器10在接合 过程中通过摩擦实现动力传递，并在必要时中断动力的传递，是动力传动系统的一个关键环 节。在带式输送机由起动进入正常运行到停止运行的整个过程中，离合器10不时起着联接和 中断动力的作用。
离合器10的接合过程是机械自动变速系统控制的重点，其控制品质的好坏直接影响整个 带式输送机驱动系统的性能。因此，电子控制单元(ECU) 14准确判断离合器状态并据此调 整、匹配控制参数非常重要。离合器接合过程分为滑磨、后滑磨(接合滑磨)、结合三种状态，
三种状态中关键是如何以主从动部分转速之差的绝对值Aw作为判断依据判断后滑磨(接合
滑磨)状态。后滑磨(接合滑磨)状态的判断依据如下若A"—^—5 (^为某个小量)， 离合器已经能够传递电动机的输出转矩，滑磨状态结束，但离合器接合行程尚未完成，此为
后滑磨状态；若离合器接合行程已经完成，但转速差不满足A"叫^—"，仅仅依靠离合
器的滑磨来减小转速差，为接合滑磨状态。接合滑磨状态与后滑磨状态不会同时出现，且在 变速器控制过程中要尽量避免出现这种状态。图4给出了离合器接合过程的控制判断流程图。 离合器10的自动操纵是通过离合器执行机构11完成的，该执行机构要保证离合器10的 快速分离与缓慢接合，另外对响应速度、控制精度的要求也很高。目前，离合器执行机构ll 主要有两种形式高速开关电磁阀控制液压缸结构和直流电机驱动离合器结构。为保证系统 工作可靠且成本低廉，离合器控制油路一般采用性能可靠且经济实用的数字控制高速开关电 磁阀进行控制。图5给出了高速开关电磁阀控制液压缸的离合器执行机构11的示意图。图5
中 是普通开关阔，Vi和、是高速开关电磁阀。当、与^之一打开时，离合器执行油缸16通
过分离杠杆19使离合器10分离，离合器10在膜片弹簧20的作用下向左运动；当^与^关
闭时，离合器执行油缸16便停止运动，整个系统通过高速开关电磁阀的占空比控制离合器 10接合位移。对每个阀的开启均采用通过控制器SCM根据传感器信号21控制数字脉宽调制 (PWM)的流量控制方法来实现。在高速开关电磁阀控制液压缸机构中，高速开关电磁阀的性 能是影响整个机构性能的关键，高速开关电磁阀的结构原理如图6所示(x,为滑阀位移，w
为滑阀质量，g为供油压力，尸。为出油压力，r为脉冲信号)。
本实用新型的带式输送机驱动装置中，以三相异步电动机作为动力，无发动机油门开度 "，不必考虑动力性与燃油经济性等方面的问题，结构简单、易于实现其控制是选择换挡规律的关键，因此系统的换挡规律可以仿照车辆单参数换挡规律，即仅仅以带式输送机带速v作 为控制参数。图7给出了换挡过程流程图。
在普通齿轮变速器12中采用同步器，可以保证换挡时齿轮啮合不受冲击，消除噪声，延 长齿轮寿命，使换挡动作方便迅速。同步器有常压式、惯性式和惯性增力式三种，得到广泛
应用的是惯性式同步器。带同步器的变速器的换挡过程分为六个阶段换挡前旧挡运行、分 离离合器、退挡与选挡、同步挂新挡、接合离合器、换挡后新挡运行。
换挡逻辑控制器控制换挡规律的激活状态，并从换挡规律中提取升挡速度值，通过将当 前的速度与上述升挡速度比较，然后进行升挡判断。在系统需要升挡时，进行升挡操作。图 8给出了换挡逻辑控制器的原理图，应用Stateflow (有限状态机)的原理，通过Stateflow 解决了升挡的监控逻辑问题，实现了各个挡位状态之间的转换。
变速器12的选换挡是通过选换挡执行机构13完成的，选换挡执行机构13有平行式和正 交式两种，后者又称为X-Y型布置方式，即选挡液压缸和换挡液压缸正交布置。主要由选挡 作动器和换挡作动器以及两个分别控制选挡和换挡的三位四通电磁阀组成，也可以采用四个 两位三通阀进行控制。当采用三位四通电磁阀时，其滑阀机构具有如下功能当阀芯处于左 或右位置(即左或右电磁铁通电)时，能使液压缸的左、右腔油液换向流动，而当阀芯处于 中间位置(左右两个电磁铁均断电)时，能使主油道与油缸两腔接通，以确保变速器在两个 电磁铁均断电时保持处于空挡位置。选挡和换挡作动器具有相同的结构和工作原理， 一般都 是采用如图9所示的三位置油缸，油缸22内设置有两个滑套23和24,且其两侧分别有一个 进油口，这两个进油口分别与一个两位三通电磁阀连接，换挡活塞25可处于三个不同的位置。
权利要求1.一种带式输送机驱动装置，包括电动机、离合器、离合器执行机构、变速器、选换挡执行机构和电子控制单元，其特征是电动机通过离合器与变速器的输入端连接，离合器与离合器执行机构连接，变速器与选换挡执行机构连接，选换挡执行机构与一个换挡逻辑控制器连接，变速器内带有同步器并设有挡位传感器，电动机内安装有电流传感器，在带式输送机的输送带上设有带速传感器，离合器执行机构、选换挡执行机构、电流传感器、挡位传感器以及带速传感器均与电子控制单元电连接。
专利摘要本实用新型提供了一种带式输送机驱动装置，该带式输送机驱动装置包括电动机、离合器、离合器执行机构、变速器、选换挡执行机构和电子控制单元，电动机通过离合器与变速器的输入端连接，离合器与离合器执行机构连接，变速器与选换挡执行机构连接，选换挡执行机构与一个换挡逻辑控制器连接，变速器内带有同步器并设有挡位传感器，电动机内安装有电流传感器，在带式输送机的输送带上设有带速传感器，离合器执行机构、选换挡执行机构、电流传感器、挡位传感器以及带速传感器均与电子控制单元电连接。本实用新型结构简单、传动效率高、维护方便、成本大幅降低。
文档编号B65G23/26GK201419918SQ200920027668
公开日2010年3月10日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者刘春辉, 朱淑亮, 王增才 申请人:山东大学