一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统及方法与流程

1.本发明涉及煤炭综采装备驱动设备技术领域，具体涉及一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统及方法。


背景技术：

2.传统刮板输送机主要由电机、耦合器、减速器及刮板链条系统组成，是一个机、电、液高度耦合的混合系统。刮板输送机传统的驱动方式采用大功率异步电动机+联轴器+传动保护装置的形式作为动力源。但是该传统驱动方式存在以下问题：
3.能耗高。物料与中部槽的摩擦系数大，刮板输送机的功率大部分消耗于物料与中部槽的摩擦损耗上；
4.启动困难。刮板输送机负载波动性大，经常需要在重载下启动；
5.大电流对电网的冲击。带载启动时，电动机启动电流达到6～8倍的额定电流，导致电网电压下降，影响刮板输送机的启动性能，同时影响电网上其他设备的正常运行；
6.多机驱动功率不均衡。由于电动机额定参数差异及链条节距变化、输送机上负载分布变动及链条张力变化(引起节距变化)，存在严重的电动机功率不平衡问题，不能充分发挥配置功率的作用。


技术实现要素：

7.为解决上述问题，本发明提出了一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统及方法，其解决了刮板输送机启动难、启动电流大、摩擦损耗严重以及多机驱动功率不平衡的问题。
8.为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
9.一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，包括多组依次架设在所述刮板输送机的机头和机尾之间动力源驱动装置；
10.每组所述动力源驱动装置均包括两个对称架设于刮板输送机一侧的电机驱动单元；所述电机驱动单元的输出端分别传动连接有主动锥齿轮；所述刮板输送机的链齿轮所在链轴一端传动连接有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与两个主动锥齿轮啮合；其中，两个所述电机驱动单元的输出轴转动方向相反，通过链齿轮转动带动与链齿轮啮合的刮板链转动。
11.优选地，所述电机驱动单元包括电机；所述电机的动力输出端传动连接有减速器；所述减速器的输出端传动连接有离合器；所述离合器与所述主动锥齿轮连接。
12.优选地，所述电机为交流永磁同步电动机。
13.优选地，所述减速器为行星减速器。
14.优选地，所述从动锥齿轮与所述链轴通过键连接传动。
15.优选地，所述链轴中部穿设有盲轴，所述盲轴的两端分别设置有滑动轴承。
16.一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统的驱动方法，包括以下步骤：
17.确定刮板输送机的总功率要求，并将总功率进行分配至每个动力源驱动装置，再分配到两个电机驱动单元；
18.采用主从控制模式，驱动刮板输送机机头动力源驱动装置的一侧电机驱动单元，以该电机驱动单元的电机允许输出功率作为阈值；
19.若超过阈值则启动另一侧电机驱动单元的电机，依次进行判断，逐步启动机尾的两个驱动单元的电机；
20.运行过程中以电机低效输出功率点为阈值，反方向依次关断电机。
21.本发明的有益效果：
22.本发明提出一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统及驱动方法，采用多个交流永磁同步伺服电动机同步驱动刮板输送机的刮板链条的分散多动力伺服驱动新方式，即除过保留刮板运输机传统的电机两端驱动方式外，还在刮板运输机中部链条安装多个支撑点与电机动力源，解决了刮板输送机启动难、启动电流大、摩擦损耗严重以及多机驱动功率不平衡的问题。
附图说明
23.图1为本发明实施例的多交流永磁伺服电机协同驱动系统示意图。
24.图中，第一电机；2、第二电机；3、第一减速器；4、第二减速器；5、第一离合器；6、第二离合器；7、第一锥齿轮；8、第二锥齿轮；9、第三锥齿轮；10、链轴；11、链齿轮；12、刮板链；13、盲轴；14、滑动轴承。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.实施例1
27.本发明的一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，具体结构如图1所示，包括分别设置在刮板输送机机头、机尾的机头动力源驱动装置和机尾动力源驱动装置，以及设置在机头动力源驱动装置和机尾动力源驱动装置之间的至少一个中间支撑动力源装置。中间支撑动力源装置的数量可以按照需求进行设置。
28.本实施例中，中间支撑动力源装置的数量优选为一个，且设置在刮板输送机的中间。机头动力源驱动装置、机尾动力源驱动装置、中间支撑动力源装置的结构相同；机头动力源驱动装置包括两个对称设置的第一电机1和第二电机2，第一电机1和第二电机2的动力输出轴分别与第一减速器3和第二减速器4相连接，第一减速器3和第二减速器4的动力输出轴分别与第一离合器5、第二离合器6相连接，第一离合器5、第二离合器6分别与主动锥齿轮，即第一锥齿轮7、第二锥齿轮8相连接，第一锥齿轮7、第二锥齿轮8均与从动锥齿轮，即第三锥齿轮9相啮合，第三锥齿轮9与链轴10连接，链轴10上设有链齿轮11，链齿轮11与刮板链10相啮合。第一电机1和第二电机2均采用交流永磁同步电动机。第一减速器3和第二减速器4均为行星减速器。
29.两个交流永磁同步电动机输出轴分别与其对应的行星减速器连接。两个交流永磁
同步电动机的输出转轴分别与其对应的行星减速器的太阳轮通过键连接进行传动，太阳轮与行星轮啮合传动，将动力输出到行星架上。两个行星减速器的行星架分别与第一离合器5、第二离合器6固定连接，第一离合器5、第二离合器6的转动方向相反，经过离合器分别连接到第一锥齿轮7、第二锥齿轮8，第一锥齿轮7、第二锥齿轮8同时啮合第三锥齿轮9，带动第三锥齿轮9转动。
30.第三锥齿轮9与链轴10通过键连接传动。盲轴13通过螺纹连接固定在刮板运输机的侧支撑板外侧，伸出的轴端部分与链轴10的空心轴通过滑动轴承14相配合，使得链轴10能够稳定地绕着盲轴13转动，滑动轴承14保证了链轴10的稳定转动。
31.链轴10转动，刮板链12通过与链齿轮11的啮合进行传动。在中间支撑动力源装置处拥有相同的结构布置，中间的盲轴13使得刮板链12与底部溜槽之间的摩擦能量损耗降低，减小了电机功率。后端动力源装置配合前端动力源装置与中间支撑动力源装置，同步驱动刮板运输机。
32.当刮板运输机启动时，根据总功率的要求，将总功率合理地分配到每一处动力源装置，再分配到每一个交流永磁同步电动机。交流永磁同步电动机启动时可以利用变频器实现软启动，实现较小的冲击应力。在运行时，采用主从控制模式，从机头第一电机开始启动，以电机允许输出功率作为阈值，如果超过阈值则启动第二电机，依次进行判断，逐步启动机尾第一电机、第二电机，运行过程中，以电机低效输出功率点为阈值，反方向依次关断电机，通过伺服控制满足不同负荷工况条件下刮板运输机高效运煤的苛刻要求，额定运行区域内，可实现恒力矩，惯量低，低噪音，无电刷磨损。
33.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，其特征在于，包括多组依次架设在所述刮板输送机的机头和机尾之间动力源驱动装置；每组所述动力源驱动装置均包括两个对称架设于刮板输送机一侧的电机驱动单元；所述电机驱动单元的输出端分别传动连接有主动锥齿轮；所述刮板输送机的链齿轮(11)所在链轴(10)一端传动连接有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮与两个主动锥齿轮啮合；其中，两个所述电机驱动单元的输出轴转动方向相反，通过链齿轮(11)转动带动与链齿轮(11)啮合的刮板链(12)转动。2.根据权利要求1所述的一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，其特征在于，所述电机驱动单元包括电机；所述电机的动力输出端传动连接有减速器；所述减速器的输出端传动连接有离合器；所述离合器与所述主动锥齿轮连接。3.根据权利要求2所述的一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，其特征在于，所述电机为交流永磁同步电动机。4.根据权利要求2所述的一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，其特征在于，所述减速器为行星减速器。5.根据权利要求1任意一项所述的一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，其特征在于，所述从动锥齿轮与所述链轴(10)通过键连接传动。6.根据权利要求5所述的一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统，其特征在于，所述链轴(10)中部穿设有盲轴(13)，所述盲轴(13)的两端分别设置有滑动轴承(14)。7.一种根据权利要求1-6任意一项所述的刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤：确定刮板输送机的总功率要求，并将总功率进行分配至每个动力源驱动装置，再分配到两个电机驱动单元；采用主从控制模式，驱动刮板输送机机头动力源驱动装置的一侧电机驱动单元，以该电机驱动单元的电机允许输出功率作为阈值；若超过阈值则启动另一侧电机驱动单元的电机，依次进行判断，逐步启动机尾的两个驱动单元的电机；运行过程中以电机低效输出功率点为阈值，反方向依次关断电机。

技术总结
本发明提供一种刮板输送机多交流永磁伺服电机协同驱动系统及方法，包括至少三组动力源驱动装置；两组动力源驱动装置分别设置在刮板输送机的机头和机尾，至少一组动力源驱动装置架设在刮板输送机的机头和机尾之间；每组动力源驱动装置均包括两个对称架设于刮板输送机一侧的电机驱动单元；电机驱动单元的输出端分别传动连接有主动锥齿轮；刮板输送机的链齿轮所在链轴一端传动连接有从动锥齿轮，从动锥齿轮与两个主动锥齿轮啮合；其中，两个电机驱动单元的输出轴转动方向相反，通过链齿轮转动带动与链齿轮啮合的刮板链转动。本发明提出的驱动系统和驱动方法解决了刮板输送机启动难、启动电流大、摩擦损耗严重以及多机驱动功率不平衡的问题。平衡的问题。平衡的问题。


技术研发人员：苏乐 路艳萍 王波 田野 文建平
受保护的技术使用者：西安重装蒲白煤矿机械有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/13