用于輸送很重的散裝貨物或單件貨物的連續(xù)式輸送的制造方法
【專利摘要】用于輸送很重的散裝貨物或單件貨物的連續(xù)式輸送機(jī)(例如輸送帶)包括無接頭的輸送帶(1)，其在驅(qū)動輥(2)與導(dǎo)向輥(3)之間環(huán)繞運(yùn)行。驅(qū)動輥(2)由多極永磁同步馬達(dá)(6)來驅(qū)動，其在相對很低的額定轉(zhuǎn)速的情況下輸出非常高的轉(zhuǎn)矩。同步馬達(dá)(6)可直接驅(qū)動驅(qū)動輥(2)，或備選地還通過帶有很低的減速系數(shù)的單級減速器(15)來驅(qū)動驅(qū)動輥(2)。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動部的特征在于慣性矩相比傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)可達(dá)十分之一。由此在干擾的情況下極大地減小輸送帶(1)的損壞或甚至斷裂的風(fēng)險，從而使得顯著提高運(yùn)行可靠性。
【專利說明】用于輸送很重的散裝貨物或單件貨物的連續(xù)式輸送機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連續(xù)式輸送機(jī)(StetigfSrderer),其例如在采礦、露天開采或地下開采中或在船舶、料倉等的裝載和卸載中用于輸送大量的散裝貨物，例如沙子、巖石或礦石以及用于輸送很重的單件貨物(StUckgut)。散裝貨物或單件貨物在此在交付站中被裝載到輸送牽引器件上且輸送至輸出站或中轉(zhuǎn)站。
【背景技術(shù)】
[0002]連續(xù)式輸送機(jī)的一典型的示例為用于運(yùn)走壓碎的礦石的輸送帶。輸送帶在支承在沿縱向延伸的、由鋼制型材制成的承載結(jié)構(gòu)中的承載輥上運(yùn)行。驅(qū)動站除了一個或多個驅(qū)動軸之外包括至少一個電馬達(dá)，其主要構(gòu)造為異步馬達(dá)且以相對很大的轉(zhuǎn)速(例如1500U/min)運(yùn)行。與此相比,推進(jìn)輸送帶的驅(qū)動棍以在5 U/min與100 U/min之間的轉(zhuǎn)速相對緩慢地旋轉(zhuǎn)。因此必須在異步馬達(dá)與驅(qū)動輥之間設(shè)置減速器，其典型地實(shí)施為多級的圓柱齒輪傳動裝置或行星齒輪傳動裝置且具有在15:1與150:1之間的減速比。還使用帶有變化的傳動比的傳動裝置，借助于其可調(diào)整驅(qū)動輥的工作轉(zhuǎn)速?？蓪Ⅱ?qū)動馬達(dá)和如有可能還有減速器集成到驅(qū)動輥中作為所謂的鼓形馬達(dá)。連續(xù)式輸送機(jī)還可包括多個驅(qū)動站，例如兩個頭端站(Kopfstation)和一個或多個中間站,其中，每個驅(qū)動站具有一個或兩個電馬達(dá)和相應(yīng)數(shù)量的驅(qū)動棍。
[0003]在輸送時的干擾作為沖擊載荷通過驅(qū)動輥導(dǎo)引到傳動裝置的從動軸上且從從動軸傳遞到驅(qū)動馬達(dá)中。在更大的干擾的情況下，例如由于散裝貨物的堵塞或物品的卡住，輸送牽引器件可突然短時地停止。但馬達(dá)的轉(zhuǎn)子、傳動裝置的軸和齒輪以及與之相聯(lián)結(jié)的驅(qū)動輥由于整個驅(qū)動系統(tǒng)的很大的慣性繼續(xù)運(yùn)動，至少到如此程度，即直至在超過確定的力時發(fā)生馬達(dá)的自動切斷或脫離。這可在傳動機(jī)構(gòu)、馬達(dá)以及輸送牽引器件中導(dǎo)致劇烈的機(jī)械應(yīng)力，結(jié)果損壞牽引器件，例如斷裂。為了避免這種不允許的很高的、帶有可能損壞輸送牽引器件的可能性的沖擊載荷，在現(xiàn)有技術(shù)中通常在驅(qū)動輥與減速器之間安裝有過載聯(lián)結(jié)器(Oberlastkupplung),其在超過預(yù)定的負(fù)載時在高于通常的運(yùn)行負(fù)載的情況下自動打開，因此分開電的驅(qū)動部(Antrieb)與驅(qū)動輥。
[0004]特別在很大且非常大的連續(xù)式輸送機(jī)(例如，其使用在礦山或露天采礦中)中，輸送牽引器件的斷裂與對于此時必需的維修的成本和時間的很高的花費(fèi)相關(guān)聯(lián)，從而使得必須在任何情況下避免這種損傷。觸發(fā)及時的應(yīng)急切斷的監(jiān)測和控制系統(tǒng)和過載聯(lián)接器的結(jié)構(gòu)上的花費(fèi)相應(yīng)很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于如此設(shè)計(jì)特別用于很重的散裝貨物或單件貨物的連續(xù)式輸送機(jī)使得在其輸送時對于干擾更加不敏感且減少輸送牽引器件由于這種干擾而過載和損壞的風(fēng)險。
[0006]本發(fā)明基于這樣的知識:傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)的很大的慣性是由于輸送牽引器件在干擾情況下很快在機(jī)械方面過載，且因此研發(fā)目的是必須減小驅(qū)動系統(tǒng)的慣性。
[0007]該目的根據(jù)第一項(xiàng)權(quán)利要求的特征部分由此實(shí)現(xiàn)，即在快速運(yùn)行的電馬達(dá)與用法蘭連接的多級減速器的部位處使用多極(hochpolig)永磁同步馬達(dá),其轉(zhuǎn)速最高為驅(qū)動軸的工作轉(zhuǎn)速的15倍，其中，該同步馬達(dá)輸出至少30 kNm的轉(zhuǎn)矩。這種緩慢運(yùn)行的、帶有很高轉(zhuǎn)矩的電馬達(dá)使得昂貴的多級減速器變得多余。驅(qū)動部的作用在驅(qū)動輥處的慣性矩由此減小到傳統(tǒng)的驅(qū)動部的慣性矩的20%以下。驅(qū)動系統(tǒng)的動能由于明顯更低的馬達(dá)轉(zhuǎn)速而顯著更小。在在輸送散裝貨物或單件貨物時有干擾的情況下，相對靈巧的驅(qū)動單元反應(yīng)更快。在輸送牽引器件的受外部控制的制動或甚至短時的停止的情況下，可在不允許的很高的力通過驅(qū)動輥導(dǎo)入到牽引器件中之前減小或切斷馬達(dá)的驅(qū)動力。在故障情況下，例如在在變頻器或馬達(dá)中短路時，出現(xiàn)的沖擊力矩明顯更小，由此顯著降低機(jī)械構(gòu)件的載荷。因此實(shí)際上排除了輸送牽引器件的變形或甚至斷裂，過載聯(lián)結(jié)器是可缺少的。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的思想的一致且有利的改進(jìn)方案中，盡可能大大減小驅(qū)動部的慣性矩，電馬達(dá)可直接驅(qū)動輸送牽引器件的驅(qū)動輥。在這種帶有很高轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)式直接驅(qū)動部(還稱成轉(zhuǎn)矩馬達(dá)(Torque-Motor))中，馬達(dá)轉(zhuǎn)速相應(yīng)于驅(qū)動軸的工作轉(zhuǎn)速。減速器因此完全多余，驅(qū)動部的慣性矩降低到最小。在這種直接驅(qū)動部中，相比于帶有快速運(yùn)行的異步馬達(dá)和連接在中間的減速器的傳統(tǒng)的驅(qū)動部，慣性矩可減少至十分之一。
[0009]帶有轉(zhuǎn)矩馬達(dá)的驅(qū)動系統(tǒng)的效率大概高了 5%。這意味著更低的能量消耗和更低的冷卻功率。對于轉(zhuǎn)矩馬達(dá)來說，轉(zhuǎn)子冷卻不是必需的。
[0010]此處使用的帶有很大的極對數(shù)量(Polpaarzahl)的同步馬達(dá)原則上為針對很高的轉(zhuǎn)矩優(yōu)化的、帶有空心軸的大型伺服馬達(dá)。旋轉(zhuǎn)式直接驅(qū)動部或轉(zhuǎn)矩馬達(dá)迄今主要使用在生產(chǎn)機(jī)器中，例如激光切割機(jī)、統(tǒng)床和磨床或擠壓器，但并未使用在重型運(yùn)輸機(jī)械中。
[0011]當(dāng)馬達(dá)直接驅(qū)動驅(qū)動軸時，同步馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速優(yōu)選在5 U/min與100 U/min之間，尤其在20 U/min與50 U/min之間。輸出的轉(zhuǎn)矩優(yōu)選在50 kNm與800 kNm之間，尤其在100 kNm至500 kNm之間。帶有如此高的轉(zhuǎn)矩的這種緩慢運(yùn)行的同步馬達(dá)才能實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動輸送牽引器件。驅(qū)動部的功率輸出優(yōu)選在50kW與2000kW之間，尤其在IOOkW至IOOOkW之間。
[0012]如果同步馬達(dá)通過單級減速器驅(qū)動驅(qū)動輥，則視減速比而定，優(yōu)選的額定轉(zhuǎn)速為2至10倍，而由馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩優(yōu)選為大約一半。同樣，相比于傳統(tǒng)的驅(qū)動部，在該情況下得出慣性矩最多顯著為五分之一。相比于傳統(tǒng)的帶有更多的傳動級，帶有同步馬達(dá)和單級減速器的驅(qū)動部具有明顯更少的運(yùn)動部件。這意味著更高的系統(tǒng)可靠性。帶有單級傳遞裝置的轉(zhuǎn)矩馬達(dá)引起明顯更緊湊的驅(qū)動部。
[0013]多極同步馬達(dá)或旋轉(zhuǎn)式直接驅(qū)動部可借助于變頻器來快速且精確地調(diào)節(jié)。相比于傳統(tǒng)的沒有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)的解決方案，通過使用變頻器可得到顯著的系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):原則上可基于轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)優(yōu)化輸送工藝。這包括監(jiān)測和限制同步馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以及輸送工藝的功率數(shù)據(jù)，并且此外包括相關(guān)地記錄實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載(狀態(tài)監(jiān)測)。通過調(diào)節(jié)輸送牽引器件的速度可穩(wěn)定裝載由此實(shí)現(xiàn)連續(xù)式輸送機(jī)的穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。
[0014]對于根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)式輸送機(jī)，優(yōu)選使用這樣的馬達(dá)，其取決于其極對的數(shù)量在在20 Hz與150 Hz之間一優(yōu)選在5 Hz至100 Hz的范圍中一的馬達(dá)頻率的情況下提供必需的馬達(dá)轉(zhuǎn)速。極對數(shù)量優(yōu)選在6與50之間，尤其為10?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說明。其中，
圖1示意性地在水平剖面圖中顯示了用于很重的散裝貨物的輸送帶；
圖2示意性地在俯視圖中顯示了圖1的輸送帶；
圖3在縱剖面圖中顯示了根據(jù)圖2的輸送帶的電馬達(dá)；
圖4在截面圖中顯示了圖3的電馬達(dá)；
圖5顯示了帶有旋轉(zhuǎn)式直接驅(qū)動部的連續(xù)式輸送機(jī)的框圖；
圖6顯示了帶有緩慢運(yùn)行的同步馬達(dá)和減速器的連續(xù)式輸送機(jī)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在圖1中作為連續(xù)式輸送機(jī)的示例示意性地示出了輸送帶。其無接頭的輸送帶I在驅(qū)動輥2與導(dǎo)向輥3之間在回路中運(yùn)行。在輸送帶I的恰好形成上回行段(Obertrum)的部分上交付有很重的散裝貨物4，例如礦石或壓碎的巖石且在附圖中從左向右基本上水平地輸送。在輸送帶I下方布置有托輥5，其支撐輸送帶I和散裝貨物4的重量。
[0017]輸送帶通過緩慢運(yùn)行的多極同步馬達(dá)6以很高的轉(zhuǎn)矩來驅(qū)動。如可在圖2中看出的那樣，同步馬達(dá)6直接驅(qū)動輸送帶的驅(qū)動輥2，即沒有連接在中間的機(jī)械式的傳動裝置。驅(qū)動輥2的工作轉(zhuǎn)速大約為40 U/min,從而同步馬達(dá)6同樣具有40 U/min的額定轉(zhuǎn)速。同步馬達(dá)6在此輸出在300 kNm的范圍中的轉(zhuǎn)矩。
[0018]在提高的功率需求的情況下，可使相同類型的第二同步馬達(dá)與驅(qū)動輥2相聯(lián)結(jié)。如果由于空間原因，同步馬達(dá)6的結(jié)構(gòu)長度受到限制，同樣可在驅(qū)動輥2與同步馬達(dá)6之間設(shè)置單級減速器，其例如將同步馬達(dá)6的轉(zhuǎn)速減少至五分之一。
[0019]根據(jù)圖3和圖4的截面圖，同步馬達(dá)6的長約為寬的兩倍。以區(qū)段結(jié)構(gòu)模塊化建造的同步馬達(dá)6具有在兩個端側(cè)的支承蓋8a和Sb之間延伸的殼體外罩7。在支承蓋8a、8b中存在用于轉(zhuǎn)子軸10的支承9a、9b，轉(zhuǎn)子11坐落在支承上。轉(zhuǎn)子11在其周緣處載有多個磁極12。通過與轉(zhuǎn)子11分開的很窄的氣隙，定子13坐落在殼體外罩7中。因此在此涉及內(nèi)轉(zhuǎn)子(Innenljiufer)。在一側(cè)部(右側(cè))處從支承蓋8b突出的轉(zhuǎn)子軸10與輸送帶的驅(qū)動輥2相聯(lián)結(jié)(參見圖2)。
[0020]圖5的框圖說明了與通過多極永磁同步馬達(dá)以很高的轉(zhuǎn)矩直接驅(qū)動輸送帶I相聯(lián)系的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]電子變頻器14聯(lián)接到3相交流網(wǎng)絡(luò)處且產(chǎn)生可在幅度和頻率方面變化的交流電壓，其提供到同步馬達(dá)6的定子上。循環(huán)的交變場驅(qū)動轉(zhuǎn)子。通過操控變頻器14可在零與額定轉(zhuǎn)速之間改變同步馬達(dá)6的轉(zhuǎn)速，從而可使輸送帶從靜止?fàn)顟B(tài)以很高的轉(zhuǎn)矩來運(yùn)轉(zhuǎn)，而不必在驅(qū)動輥2與同步馬達(dá)6之間在中間連接聯(lián)結(jié)器。相應(yīng)很小的是驅(qū)動部的總慣性矩，其主要包括同步馬達(dá)6的慣性矩Mm、輸送帶I連同驅(qū)動輥2的慣性矩Mt以及導(dǎo)向輥3的慣性矩Mu。因?yàn)橥今R達(dá)6直接驅(qū)動驅(qū)動輥2且因此以相對很小的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，所以整個驅(qū)動系統(tǒng)的慣性矩Mm明顯小于在帶有快速運(yùn)行的異步馬達(dá)、多級的傳動裝置以及過載聯(lián)結(jié)器的傳統(tǒng)的驅(qū)動部中的慣性矩。根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換的慣性矩大約為在傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)中的慣性矩的十分之一。[0022]驅(qū)動鏈的彈簧特性和阻尼特性同樣明顯更好。原則上僅包括同步馬達(dá)6和驅(qū)動輥2的驅(qū)動系統(tǒng)由于機(jī)械的彈性不僅在軸向方向上而且在徑向方向上能夠抵抗扭轉(zhuǎn)振動。馬達(dá)的彈性的彈簧剛度Fm在此包括同步馬達(dá)6的馬達(dá)軸的扭轉(zhuǎn)彈簧剛度以及軸向彈簧剛度。在支承中由于反復(fù)磁化的摩擦阻尼以及在氣隙中由于反復(fù)磁化的阻尼通過阻尼Dm來表征。實(shí)際上在將同步馬達(dá)6直接聯(lián)結(jié)到驅(qū)動輥2處的情況下可忽略彈簧剛度Fm。
[0023]用于輸送帶I的在圖6中示出的驅(qū)動系統(tǒng)與根據(jù)圖5的驅(qū)動部的不同之處僅在于中間連接有在同步馬達(dá)6與輸送帶I的驅(qū)動輥2之間的單級減速器15。在該變型方案中，同步馬達(dá)6不再必須一定以同驅(qū)動輥2相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。這允許很小的構(gòu)造的同步馬達(dá)6，當(dāng)然其具有稍微更高的額定轉(zhuǎn)速。但較小的單級減速器15便足夠，因?yàn)檗D(zhuǎn)速僅必須最小為十五分之一。相應(yīng)地，減速器15可以簡單、小型且輕型的方式來實(shí)施。
[0024] 減速器15的附加的慣性矩仏將驅(qū)動部的總慣性質(zhì)量提高到二至三倍，但這還仍為傳統(tǒng)的驅(qū)動部的總慣性質(zhì)量的十分之一至五分之一。
[0025]同樣，驅(qū)動鏈的彈簧特性和阻尼特性通過相對很小的減速器僅僅很少地變壞。馬達(dá)的彈簧剛度Fni通過傳動裝置的彈性的附加的彈簧剛度Fg提高。在此匯入在傳動裝置中的傳動軸和軸轂連接部的扭轉(zhuǎn)彈簧剛度、由于彈性的齒部變形的齒剛度以及在傳動裝置中的軸轂連接部、軸、支承和齒接合部的徑向彈簧剛度和軸向彈簧剛度。關(guān)于同步馬達(dá)6的阻尼常數(shù)Dm可考慮傳動裝置的阻尼的阻尼常數(shù)Dg，其由在傳動裝置中的支承中的摩擦阻尼、齒輪副由于扭轉(zhuǎn)的阻尼因子(Kimpfungsmafi)、在齒輪副中的摩擦阻尼以及在油池中的摩擦阻尼得到?？偟貋碚f，比起傳統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)，整個驅(qū)動鏈的彈簧特性和阻尼特性即使在考慮到減速器15的彈簧剛度Fg和傳動裝置的阻尼Dg的情況下還仍然明顯更好。
[0026]參考標(biāo)號列表 I輸送帶
2驅(qū)動輥 3導(dǎo)向棍 4散裝貨物 5托棍 6同步馬達(dá) 7殼體外罩 8a, 8b支承蓋 9a, 9b支承 10轉(zhuǎn)子軸 11轉(zhuǎn)子 12磁極
13定子
14變頻器
15減速器。
【權(quán)利要求】
1.一種用于輸送很重的散裝貨物或單件貨物的連續(xù)式輸送機(jī)，帶有:無接頭的輸送牽引器件，其在驅(qū)動輥與導(dǎo)向輥之間環(huán)繞運(yùn)行；以及電動的驅(qū)動部，其與所述驅(qū)動輥相聯(lián)結(jié)，其特征在于，所述驅(qū)動部包括至少一個多極永磁同步馬達(dá)(6)，其轉(zhuǎn)速最高為所述輸送牽引器件⑴的驅(qū)動輥⑵的工作轉(zhuǎn)速的15倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)直接驅(qū)動所述驅(qū)動輥(2)，從而使得馬達(dá)轉(zhuǎn)速相應(yīng)于所述驅(qū)動輥(2)的工作轉(zhuǎn)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)的額定轉(zhuǎn)速處在5 U/min至100 U/min的范圍中，優(yōu)選處在20 U/min至50 U/min的范圍中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)輸出在50 kNm與800 kNm之間的轉(zhuǎn)矩，優(yōu)選輸出在100 kNm至500 kNm之間的轉(zhuǎn)矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)輸出在50 kW與2000 kW的范圍中的功率，優(yōu)選輸出在100 kW至1000 kW的范圍中的功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)通過帶有在2至15的范圍中一優(yōu)選在5至10的范圍中一的減速比的單級減速器(15)驅(qū)動所述驅(qū)動輥⑵。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速處在10 U/min至700 U/min的范圍中，優(yōu)選處在50 U/min至300 U/min的范圍中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)輸出在30kNm與400 kNm之間的轉(zhuǎn)矩，優(yōu)選輸出在50 kNm至250 kNm之間的轉(zhuǎn)矩。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)的馬達(dá)頻率在20 Hz與150 Hz之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)的極對的數(shù)量處在6與50之間，優(yōu)選處在8與15之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)由電子變頻器(14)操控。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，所述同步馬達(dá)(6)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速取決于輸送工藝來監(jiān)測、調(diào)節(jié)和限制。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，通過所述同步馬達(dá)(6)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)所述輸送牽引器件的速度，且因此實(shí)現(xiàn)所述輸送牽引器件的裝載的穩(wěn)定。
14.根據(jù)權(quán)利 要求12所述的連續(xù)式輸送機(jī)，其特征在于，實(shí)際運(yùn)行的負(fù)載通過所述變頻器(14)來探測和記錄。
【文檔編號】H02K7/10GK103906691SQ201280039108
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月10日
【發(fā)明者】S.拉亨邁爾 申請人:強(qiáng)力輸送裝置有限公司