變徑式輥筒、節能卷揚機構及提斗型攪拌站的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種變徑式輥筒、節能卷揚機構及提斗型攪拌站，其中，變徑式輥筒包括依次設置的第一輥筒、第二輥筒和第三輥筒；所述第一輥筒的直徑和所述第三輥筒的直徑均小于所述第二輥筒的直徑。本實用新型將輥筒設置為小-大-小的變直徑輥筒的結構形式，能夠使纏繞其上的鋼絲繩的線速度由低-高-低進行改變，相對節能環保，延長整個系統的使用壽命，大大減弱了料斗車對行走軌道、鋼絲繩和電機的沖擊，降低了噪聲；與此同時也降低了電機瞬間啟動時的電流，保護了電機，延長了電機的使用壽命，增加了系統的安全性能。
【專利說明】變徑式輥筒、節能卷揚機構及提斗型攪拌站
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程機械領域，尤其涉及一種變徑式輥筒、節能卷揚機構及提斗型攪拌站。
【背景技術】
[0002]目前，市場上使用的提斗站的卷揚提升機構多為等直徑輥筒匹配SI工作制電機形式的減速機，等直徑輥筒的線速度V在很短的時間內即達到最大值，所以在此過程中等直徑棍筒的加速度a趨向于無窮大,根據公式F = ma(m質量、a加速度)，當瞬間啟動時鋼絲繩的拉力F的值趨向于無窮大，又依據公式M = FL(M力矩、F拉力、L力臂)，因力臂L為固定值，由此力矩M在瞬間啟動時其值也趨向于無窮大。在V與M值增大的瞬間:減速機和鋼絲繩瞬間需承受高于正常工作狀態幾倍的力矩和拉力值，大大降低了二者的使用壽命，并且料斗車對軌道及減速機的瞬間沖擊還會產生較大噪音，影響周圍的工作環境等。
[0003]為了克服常規提斗型攪拌站卷揚提升機構因啟動瞬間速度、力矩增值過大導致的以下問題:電機瞬間電流過高容易出現抱閘停機、能耗浪費；料斗車對減速機、鋼絲繩和軌道形成的瞬間沖擊會降低整個系統的壽命，存在安全隱患，且噪聲將影響周圍的工作環境等，亟需設計一種能夠節能環保、安全可靠性更高、可延長整個系統的使用壽命的節能型卷揚提升裝置。
實用新型內容
[0004]針對上述問題，本實用新型的目的是提出一種變徑式輥筒、節能卷揚機構及提斗型攪拌站，其能夠相對節能環保，延長整個系統的使用壽命。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供了一種變徑式輥筒，其包括依次設置的第一輥筒、第二輥筒和第三輥筒；所述第一輥筒的直徑和所述第三輥筒的直徑均小于所述第二輥筒的直徑。
[0006]在一優選或可選實施例中，所述第一輥筒的中軸線與所述第二輥筒的中軸線不重合，所述第二輥筒的中軸線與所述第三輥筒的中軸線重合。
[0007]在一優選或可選實施例中，所述變徑式輥筒還包括驅動軸，所述驅動軸依次穿過所述第一輥筒的輪邊、所述第二輥筒和所述第三輥筒，且所述驅動軸的中軸線與所述第二輥筒的中軸線和所述第三輥筒的中軸線重合。
[0008]在一優選或可選實施例中，所述變徑式輥筒瞬間啟動時，所述第一輥筒上的纏繞繩的受力方向與所述第一輥筒的圓周切線方向重合，且所述切線的切點與所述驅動軸穿過所述第一輥筒的輪邊的穿設點重合。
[0009]為實現上述目的，本實用新型還提供了一種節能卷揚機構，其包括電機，還包括上述任一實施例中的變徑式輥筒，所述電機的輸出軸與所述變徑式輥筒的驅動軸連接。
[0010]為實現上述目的，本實用新型還提供了一種提斗型攪拌站，其包括行走軌道和料斗車，還包括上述的節能卷揚機構。
[0011]在一優選或可選實施例中，所述行走軌道上設置有三個工位，分別為接料位置、待卸料位置和卸料位置，所述接料位置、待卸料位置和卸料位置均設置有接近開關或行程開關，所述接近開關或行程開關電連接一控制器，所述控制器電連接所述節能卷揚機構中的電機，所述控制器通過所述電機控制所述料斗車在所述接料位置、待卸料位置和卸料位置的停止和啟動。
[0012]在一優選或可選實施例中，所述電機為采用S3斷續周期工作制的減速電機。
[0013]在一優選或可選實施例中，所述節能卷揚機構中，變徑式輥筒的第一輥筒、第二輥筒和第三輥筒的直徑和相對應的繩槽圈數，均根據在所述減速電機的工作周期內，所述料斗車在所述行走軌道內的行程及所述三個工位確定。
[0014]基于上述技術方案，本實用新型至少具有以下有益效果:
[0015]本實用新型將輥筒設置為小-大-小的變直徑輥筒的結構形式，能夠使纏繞其上的鋼絲繩的線速度由低-高-低進行改變，相對節能環保，延長整個系統的使用壽命。
[0016]在一優選或可選實施例，能夠減弱鋼絲繩所牽引的料斗車對行走軌道、鋼絲繩和電機的沖擊，增加了系統的安全性能，降低了電機瞬間啟動時的電流，延長了電機的使用壽命O
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0018]圖1為本實用新型提供的變徑式輥筒的一示意性實施例的剖視結構示意圖；
[0019]圖2為本實用新型提供的變徑式輥筒受力及力臂分析示意圖；
[0020]圖3為本實用新型提供的節能卷揚機構的結構示意圖；
[0021]圖4為本實用新型提供的變徑式輥筒在節能卷揚機構上的局部安裝狀態示意圖；
[0022]圖5為本實用新型提供的提斗型攪拌站的結構示意圖。
[0023]附圖中:
[0024]A-變徑式輥筒；1_第一輥筒；2_第二輥筒；3_第三輥筒；4-電機；5_行走軌道；6-料斗車；7_接料位置；8_待卸料位置；9_卸料位置；10_穿設點；11_基座。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0026]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制。
[0027]首先對本實用新型中用到的技術術語進行解釋。
[0028]電機工作制:電機的工作制表明電機在不同負載下的允許循環時間。電機的工作制的分類是對電機承受負載情況的說明，它包括啟動、電制動、空載、斷能停轉以及這些階段的持續時間和先后順序。電動機工作制分為:S1?S10，共10類；其中:
[0029]SI連續式工作制:恒定載荷下運行，電機達到熱穩定狀態。
[0030]S3斷續周期工作制:按一系列相同的工作周期運行，每一周期包括一段恒定負載運行時間和一段斷能停轉時間。這種工作制中的每一周期的起動電流不致對溫升產生顯著影響。
[0031]如圖1所示，為本實用新型提供的變徑式輥筒的一示意性實施例的剖視結構示意圖，在該示意性實施例中，變徑式輥筒A包括依次設置的第一輥筒1、第二輥筒2和第三輥筒3 ;第一輥筒I的直徑和第三輥筒3的直徑均小于第二輥筒2的直徑。
[0032]本實用新型打破常規等直徑輥筒的結構形式，將輥筒設置為小-大-小的變徑式輥筒A的結構形式，依據公式F = ma、P = FV和M = FL,變徑式輥筒A相對應的線速度V和力臂L經歷了由小-大-小的改變過程，進一步的，鋼絲繩所牽引的料斗車的行駛速度由低-高-低進行改變；不僅相對節能環保，而且大大減弱了料斗車對行走軌道、鋼絲繩和電機的沖擊，降低了噪聲；與此同時也降低了電機瞬間啟動時的電流，保護了電機，延長了電機的使用壽命，增加了系統的安全性能。
[0033]其中，F為鋼絲繩的拉力，m為料斗車的質量，a為變徑式輥筒相對應的加速度，P為電機功率，V為變徑式輥筒相對應的線速度，M為變徑式輥筒相對應的力矩、L為變徑式輥筒相對應的力臂。
[0034]在本實用新型提供的變徑式輥筒A的示意性實施例中，第一輥筒I的中軸線與第二輥筒2的中軸線不重合，第二輥筒2的中軸線與第三輥筒3的中軸線重合。第一輥筒I與第二輥筒2之間為偏心結構設置，可降低瞬間啟動時的加速度和扭矩。
[0035]在本實用新型提供的變徑式輥筒A的示意性實施例中，變徑式輥筒A還包括驅動軸，驅動軸依次穿過第一輥筒I的輪邊、第二輥筒2和第三輥筒3，且驅動軸的中軸線與第二輥筒2的中軸線和第三輥筒3的中軸線重合。第一輥筒I為偏心輪機構，可進一步降低瞬間啟動時的加速度和扭矩。
[0036]如圖2所示，在本實用新型提供的變徑式輥筒A的示意性實施例中，變徑式輥筒A帶料斗車6瞬間啟動時，第一輥筒I上的鋼絲繩的拉力F方向與第一輥筒I的圓周切線方向重合，且該切線的切點與驅動軸穿過第一輥筒I的穿設點10重合。
[0037]變徑式輥筒A為鋼絲繩纏繞機構，直徑形式分為小-大-小的結構，鋼絲繩起始點處的第一輥筒I與中部的第二輥筒2之間采用偏心機構，第二輥筒2與第三輥筒3同軸，第一輥筒I瞬間啟動時鋼絲繩受力方向與該位置的圓周切線方向重合，且該切線的切點理論上處于驅動軸的穿設中心，此時力臂L和線速度V值都趨向于零，依據公式M = FL和P =FV，此處的力矩M和功率P也趨向于無窮小，即瞬間啟動時變徑式輥筒A相對應的力臂L的值降到最低點，不僅更加節能環保，而且進一步大大減弱了料斗車6對行走軌道5、鋼絲繩和電機4的沖擊，降低了噪聲；與此同時也進一步降低了電機4瞬間啟動時的電流，保護了電機4,延長了電機4的使用壽命、增加了系統的安全性能。
[0038]本實用新型提供的變徑式輥筒A可以應用在卷揚機構上。
[0039]如圖3、圖4所示，在本實用新型提供的節能卷揚機構的示意性實施例中，節能卷揚機構包括電機4，還包括上述任一實施例中的變徑式輥筒A，電機4的輸出軸與變徑式輥筒A的驅動軸連接。
[0040]本實用新型提供的節能卷揚機構相應的具備本實用新型提供的變徑式輥筒A的有益效果。
[0041]本實用新型提供的節能卷揚機構可以應用在提斗型攪拌站中。
[0042]如圖5所示，在本實用新型提供的提斗型攪拌站的示意性實施例中，提斗型攪拌站包括行走軌道5和料斗車6,還包括上述任一實施例中的節能卷揚機構。節能卷揚機構中的變徑式輥筒A可以設置在用于料斗車6行走的行走軌道5的最頂端的基座11 (如圖3所示)Jlo
[0043]在本實用新型提供的提斗型攪拌站的示意性實施例中，行走軌道5上設置有三個工位，分別為接料位置7、待卸料位置8和卸料位置9。料斗車6在接料位置7、待卸料位置8和卸料位置9均處于靜止狀態。其中，接料位置7，料斗車6處于行走軌道5的最底部；待卸料位置8，即料斗車6從接料位置7沿著行走軌道5爬升至卸料位置9的下方，等待著將斗體內的骨料投入攪拌機(但沒有投料)；卸料位置9即料斗車6沿著行走軌道5從待卸料位置8爬升至斗體內的骨料開始投入攪拌機的位置。
[0044]在本實用新型提供的提斗型攪拌站的示意性實施例中，為了確保上述三個工位位置的準確實現，接料位置7、待卸料位置8和卸料位置9均設置有接近開關或行程開關，接近開關或行程開關電連接一控制器，控制器電連接節能卷揚機構中的電機4，當料斗車6行駛至每個工位點時，接近開關或行程開關會自動檢測到并將信號反饋至控制器，控制器發送信號給電機4，通過電機4控制料斗車6在接料位置7、待卸料位置8和卸料位置9的停止和啟動。
[0045]由于本實用新型提供的提斗型攪拌站的工作方式為間歇式的工作特點，即電機的運轉為轉-停-轉周期性工作，因此，電機4可選擇與該工作特點相匹配的S3斷續周期工作制的減速電機，S3斷續周期工作制的電機的重量和體積比同等功率的SI連續工作制的電機的重量和體積要小得多，因而，造價也相對較低，由此可大大降低設計成本同時又能保證與連續工作制的電機同樣的性能。
[0046]節能卷揚機構中，變徑式輥筒A的第一輥筒1、第二輥筒2和第三輥筒3的直徑和相對應的繩槽圈數，均根據在采用S3斷續周期工作制的減速電機的工作周期內，料斗車6在行走軌道5內的行程及三個工位確定。
[0047]例如:2200w-S320%的斷續周期工作制電機，其暫載率20%，即表示這個電機在一小時(不限于此)的工作周期內允許20%的時間(即12分鐘)輸出2200?的額定功率，其他時間段要么降低功率運行，要么停機。
[0048]本實用新型提供的提斗型攪拌站中，由于需要確保S3斷續周期工作制的減速電機在額定功率運行時，主要是第二輥筒2收卷鋼絲繩，在降低功率運行時，主要是第一輥筒I和第三輥筒3收卷鋼絲繩，因此，可以根據上述S3斷續周期工作制減速電機的工作周期特點(時間段)計算料斗車6在軌道內的行程以及三個工位的位置，確定變徑式輥筒A的第一輥筒1、第二輥筒2和第三輥筒3的直徑和相對應的繩槽圈數。
[0049]本實用新型提供的上述提斗型攪拌站的控制方法，其控制過程如下:
[0050]料斗車6在接料位置7瞬間起動時，變徑式輥筒A的第一輥筒I收卷鋼絲繩；第一輥筒I的作用是在料斗車6在接料位置7瞬間啟動時最大程度的減少電機的扭矩及功率值(減小電流，保護電機)；
[0051]料斗車6從接料位置7向待卸料位置8運行的過程中，變徑式輥筒A的第一輥筒
1、第二輥筒2和第三輥筒3依次收卷鋼絲繩；第二輥筒2的作用是在保證第一輥筒I完成其使命后通過增大速度V來降低料斗車6在整個行走軌道5中行駛的時間以此增加整個系統的效率；
[0052]料斗車6處于待卸料位置8、從待卸料位置8向卸料位置9運行、以及處于卸料位置9時，第三輥筒3收卷鋼絲繩；第三輥筒3的作用是剎車，以及在瞬間再次啟動時降低減速電機的扭矩和功率值，即料斗車6由接料位置7到待卸料位置8停止需要減速剎車，同時由待卸料位置8到卸料位置9瞬間再次啟動時，也具有在接料位置7瞬間啟動時與第一輥筒I 一樣的功效。
[0053]本實用新型提供的提斗型攪拌站相應的具備本實用新型提供的節能卷揚機構和變徑式輥筒的有益效果。本實用新型充分利用提斗型攪拌站提升卷揚機構的特點，采用變徑式輥筒與S3斷續周期工作制的電機匹配組合，可有效降低系統的能量損耗、降低整個系統的成本，增強系統的安全可靠性，提高系統運轉效率和使用壽命，具有更加節能環保等優勢。
[0054]在本實用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”、“第三”等詞語來限定零部件，僅僅是為了便于對上述零部件進行區別，如沒有另行聲明，上述詞語并沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制。
[0055]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍當中。
【權利要求】
1.一種變徑式輥筒，其特征在于:包括依次設置的第一輥筒、第二輥筒和第三輥筒；所述第一輥筒的直徑和所述第三輥筒的直徑均小于所述第二輥筒的直徑。
2.如權利要求1所述的變徑式輥筒，其特征在于:所述第一輥筒的中軸線與所述第二輥筒的中軸線不重合，所述第二輥筒的中軸線與所述第三輥筒的中軸線重合。
3.如權利要求2所述的變徑式輥筒，其特征在于:所述變徑式輥筒還包括驅動軸，所述驅動軸依次穿過所述第一輥筒的輪邊、所述第二輥筒和所述第三輥筒，且所述驅動軸的中軸線與所述第二輥筒的中軸線和所述第三輥筒的中軸線重合。
4.如權利要求3所述的變徑式輥筒，其特征在于:所述變徑式輥筒瞬間啟動時，所述第一輥筒上的纏繞繩的受力方向與所述第一輥筒的圓周切線方向重合，且所述切線的切點與所述驅動軸穿過所述第一輥筒的輪邊的穿設點重合。
5.一種節能卷揚機構，包括電機，其特征在于:還包括權利要求1-4任一項所述的變徑式輥筒，所述電機的輸出軸與所述變徑式輥筒的驅動軸連接。
6.一種提斗型攪拌站，包括行走軌道和料斗車，其特征在于:還包括權利要求5所述的節能卷揚機構。
7.如權利要求6所述的提斗型攪拌站，其特征在于:所述行走軌道上設置有三個工位，分別為接料位置、待卸料位置和卸料位置，所述接料位置、待卸料位置和卸料位置均設置有接近開關或行程開關，所述接近開關或行程開關電連接一控制器，所述控制器電連接所述節能卷揚機構中的電機，所述控制器通過所述電機控制所述料斗車在所述接料位置、待卸料位置和卸料位置的停止和啟動。
8.如權利要求7所述的提斗型攪拌站，其特征在于:所述電機為采用S3斷續周期工作制的減速電機。
9.如權利要求8所述的提斗型攪拌站，其特征在于:所述節能卷揚機構中，變徑式輥筒的第一輥筒、第二輥筒和第三輥筒的直徑和相對應的繩槽圈數，均根據在所述減速電機的工作周期內，所述料斗車在所述行走軌道內的行程及所述三個工位確定。
【文檔編號】B66D1/28GK204022361SQ201420438503
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月5日 優先權日:2014年8月5日
【發明者】章躍, 劉學峰, 周小三, 高貴濤, 施慶永, 馬近晗 申請人:徐州徐工施維英機械有限公司