本发明属于运输机械技术领域，为了使刮板和输送带的接触力为恒力，达到理想清扫效果，本发明提供了一种具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统，包括清扫器组件、旋转组件、液压系统及电气控制系统，旋转组件分别与清扫器及液压系统的液压缸活塞杆连接，电气系统检测并控制液压缸压力信息，当输送机停机时，控制刮板与输送带松开，减小输送机下次启动时的启动阻力，输送机启动后，控制刮板与输送带快速接触，并达到设定的压紧力；当刮板磨损，自动向油缸内补油，保证油缸内压力恒定；当刮板磨损到极限时，输送机停机并且报警。利用该系统能够减小输送机启动时的阻力，自动控制刮板与输送带之间的压紧力恒定，提高清扫效率及自动化程度。
1.一种具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统，包括清扫器组件和旋转组件，清扫器组件安装于输送机机架上，包括固定座（1）、底座（3）和刮板（4）；所述旋转组件包括安装于刮板底座（3）一端的旋转臂（8）和挡圈（7），其特征在于：所述旋转臂（8）外接有控制旋转臂旋转的液压系统和电气系统，所述液压系统包括液压缸（10）、为液压缸（10）活塞腔保压的蓄能器（22）和控制液压缸（10）往复运动的电磁阀组（20），电气系统包括检测输送机滚筒转动的编码器（15）、启停输送机的行程开关（16）、检测液压缸（10）活塞腔压力的压力传感器（21）和控制器（24），旋转臂（8）与液压缸（10）活塞杆连接，行程开关（16）设于液压缸（10）活塞杆的伸缩触发行程范围内；所述编码器（15）的信号输入端、输出端分别与输送机滚筒转轴、控制器（24）连接，蓄能器（22）与电磁阀组（20）连接；所述控制器（24）与电磁阀组（20）连接，压力传感器（21）设于电磁阀组（20）与控制器（24）的连接回路中；
当输送机停止时，编码器（15）检测到输送机滚筒无转速并将信号传递给控制器（24），控制器（24）控制电磁阀组（20）向液压缸（10）活塞杆腔供油，液压缸活塞杆缩回，液压缸活塞杆带动旋转臂（8）旋转使刮板（4）与输送带松开，减小输送机下次启动时的启动阻力；
输送机启动后，编码器（15）检测滚筒的转速信号并传递给控制器（24），控制器（24）控制电磁阀组（20）向液压缸（10）活塞腔及蓄能器（22）供油，液压缸活塞杆伸出，液压缸活塞杆带动旋转臂（8）旋转使刮板（4）与输送带接触，压力传感器（21）检测液压缸（10）活塞腔的压力，活塞腔的压力达到设定值时，刮板（4）达到设定的压紧力，压力传感器（21）将活塞腔压力传递给控制器（24），控制器（24）关闭电磁阀组（20），停止向液压缸（10）活塞腔供油，并通过蓄能器（22）为活塞腔保压；
当刮板（4）出现磨损时，液压缸（10）活塞杆推动旋转臂（8）旋转促使刮板（4）与输送带压紧，此时由于活塞杆伸出，液压缸（10）活塞腔内压力减小，活塞腔内压力通过压力传感器（21）传递给控制器（24），控制器（24）控制电磁阀组（20）开启，向液压缸（10）内补油，液压缸活塞腔的压力重新达到设定值时，控制器（24）关闭电磁阀组（20），保证液压缸（10）活塞腔内压力恒定；
当刮板（4）磨损到极限时，液压缸（10）活塞杆触动行程开关（16），输送机停机并且报警，提醒更换已磨损的刮板刮片。
2.根据权利要求1所述的具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统，其特征在于：所述的电磁阀组（20）包括比例换向阀和液控单向阀，比例换向阀的出口A、出口B分别与液压缸（10）的活塞杆腔、活塞腔连接，液控单向阀设于液压缸（10）活塞腔与比例换向阀出口B之间的连接回路中；
所述的蓄能器（22）和控制器（24）信号输入端均与比例换向阀的出口B连接，控制器（24）信号输出端与比例换向阀出口B侧的比例电磁铁连接，压力传感器（21）设于控制器（24）信号输入端与比例换向阀出口B的连接回路中。
3.根据权利要求2所述的具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统，其特征在于：当输送带上黏附有坚硬的物料输送时，坚硬物料对刮板（4）的反作用力促使液压缸（10）活塞杆回缩，则压力传感器（21）检测到大于液压缸（10）活塞腔设定压力一定值的压力并传递给控制器（24），控制器（24）控制输送带停机并且报警，保护输送机及清扫器不受损伤。
一种具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统
技术领域
[0001] 本发明属于运输机械技术领域，具体涉及一种具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统。
背景技术
[0002] 带式输送机广泛应用于煤炭、水泥、沙石等各种物料的传输，输送的物料往往一部分会粘在输送带工作面上，在卸料时不能卸掉，粘着在输送带表面上的物料，经过头部滚筒卸料后被带回到空载段上，在托辊和改向滚筒上形成积垢会造成输送带跑偏，加大运输带的运行阻力，而且会加速输送带的磨损。为减少和消除输送带上黏结物料对输送设备和环境造成影响，有必要在带式输送机卸料滚筒下面设置清扫器，用来清扫带式输送机卸料后粘着在输送带上的物料，并使其落入料斗中。
[0003] 目前，带式输送机上广泛应用结构简单的刮板式清扫器，利用弹簧力或是配重重力为刮板提供预紧力，使刮板与输送带工作面紧密接触，清除其上的粘着物料。但是随着刮板的磨损，该预紧力会逐渐减少，造成刮板与输送带工作面压紧力不足，使输送带清扫效果变差。在公开号为CN103787054A的中国专利文献中，提出了一种带式输送机液压恒力矩重段清扫器，具体而言，清扫块组件与旋转机构连接在一起，旋转机构通过连杆与液压缸活塞杆连接，液压缸活塞腔通过胶管与蓄能器连接，用来补偿活塞腔的压力。液压力通过连杆推动旋转机构转动，带动清扫块转动，使清扫块压紧胶带并补偿磨损后产生的间隙。
[0004] 从上述可知，采用此种方案后能够在一定距离上保证清扫块压住胶带，但是并不能确保压紧力恒定。上述发明中，液压缸通过胶管和蓄能器连接在一起组成的液压系统，实际上构成了一个油气弹簧。油气弹簧具有非线性的位移力关系，而且输出力特性随着油缸运动、蓄能器内气体状态变化、环境温度变化等都会产生变化，因此并不能保证清扫块和胶带的压紧力恒定。
[0005] 因此，根据上述不足和缺陷进行改进，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于设计一种恒压紧力输送带清扫器，具有清扫刮板自动推进补偿间隙功能，并使刮板和输送带的接触力为恒力，以达到理想的清扫效果，进而提供了一种具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统。
[0007] 本发明采用如下技术方案：
[0008] 一种具有自动补偿功能的带式输送机恒压紧力清扫系统，包括清扫器组件和旋转组件，清扫器组件安装于输送机机架上，包括固定座、底座和刮板；所述旋转组件包括安装于刮板底座一端的旋转臂和挡圈，所述旋转臂外接有控制旋转臂旋转的液压系统和电气系统，所述液压系统包括液压缸、为液压缸活塞腔保压的蓄能器和控制液压缸往复运动的电磁阀组，电气系统包括检测输送机滚筒转动的编码器、启停输送机的行程开关、检测液压缸活塞腔压力的压力传感器和控制器，旋转臂与液压缸活塞杆连接，行程开关设于液压缸活塞杆的伸缩触发行程范围内；所述编码器的信号输入端、输出端分别与输送机滚筒转轴、控制器连接，蓄能器与电磁阀组连接；所述控制器与电磁阀组连接并自动控制电磁阀组的动作及输送机的启停，压力传感器设于电磁阀组与控制器的连接回路中。
[0009] 所述的电磁阀组包括比例换向阀和液控单向阀，比例换向阀的出口A、出口B分别与液压缸的活塞杆腔、活塞腔连接，液控单向阀设于液压缸活塞腔与比例换向阀出口B之间的连接回路中；
[0010] 所述的蓄能器和控制器信号输入端均与比例换向阀的出口B连接，控制器信号输出端与比例换向阀出口B侧的比例电磁铁连接，压力传感器设于控制器信号输入端与比例换向阀出口B的连接回路中。
[0011] 所述清扫系统的具体控制过程为：
[0012] 当输送机停止时，编码器检测到输送机滚筒无转速并将信号传递给控制器，控制器控制电磁阀组向液压缸活塞杆腔供油，液压缸活塞杆缩回，液压缸活塞杆带动旋转臂旋转使刮板与输送带松开，减小输送机下次启动时的启动阻力；
[0013] 输送机启动后，编码器检测滚筒的转速信号并传递给控制器，控制器控制电磁阀组向液压缸活塞腔及蓄能器供油，液压缸活塞杆伸出，液压缸活塞杆带动旋转臂旋转使刮板与输送带接触，压力传感器检测液压缸活塞腔的压力，活塞腔的压力达到设定值时，刮板达到设定的压紧力，压力传感器将该压力信号传递给控制器，控制器关闭电磁阀组，停止向液压缸活塞腔供油，并通过蓄能器为活塞腔保压；
[0014] 当刮板出现磨损时，液压缸活塞杆推动旋转臂旋转促使刮板与输送带压紧，此时由于活塞杆伸出，液压缸活塞腔内压力减小，活塞腔内压力通过压力传感器传递给控制器，控制器控制电磁阀组开启，向液压缸内补油，液压缸活塞腔的压力重新达到设定值时，控制器关闭电磁阀组，保证液压缸活塞腔内压力恒定；
[0015] 当刮板磨损到极限时，液压缸活塞杆触动行程开关，输送机停机并且报警，提醒更换已磨损的刮板刮片。
[0016] 当输送带上黏附有坚硬的物料输送时，坚硬物料对刮板的反作用力促使液压缸活塞杆回缩，则压力传感器检测到大于液压缸活塞腔设定压力一定值的压力并传递给控制器，控制器控制输送带停机并且报警，保护输送机及清扫器不受损伤。
[0017] 其中，控制器的选型要求：
[0018] （1）使用环境条件
[0019] a)环境温度：-20℃～+40℃；
[0020] b)平均相对湿度：不大于95％（+25℃）；
[0021] c)大气压力： 80kPa～106kPa；
[0022] d)煤矿井下有瓦斯，煤尘等爆炸危险的环境。
[0023] （2）供电电源
[0024] a)工作电压范围：DC15～36V；
[0025] b)供电电流：不大于1A。
[0026] （3）控制器输入
[0027] a) 至少2路开关量输入，可用接收开关量信号；
[0028] b) 至少2路A/D输入，可用接收模拟量传感器信号。
[0029] （4）控制器输出
[0030] a) 至少2路比例量输出，用于控制防爆比例电磁阀；
[0031] （5）具有故障诊断及显示功能。
[0032] 本发明具有如下有益效果：
[0033] 1、本发明是通过液压系统和电气系统联合检测并调整液压缸活塞腔压力，进而自动补偿刮板与输送带之间的磨损间隙，使刮板和输送带的接触力为恒力，相比传统的利用油气弹簧式液压系统来调节清扫块和胶带间压力的方式，本发明的液-电控制系统的输出特性不会因外界因素产生变化，稳定性更好，能保证刮板和输送带间的压紧力恒定，及时清扫输送带，清扫效果更理想；
[0034] 2、该系统在输送带停止时，可利用控制器促使刮板与输送带分开，进而减小输送机启动时的阻力；
[0035] 3、当输送带上出现粘附的坚硬物料等或刮板达到磨损极限时，该系统会检测到液压缸活塞腔压力超过预设值并将信号传输至控制器，使输送带停机并且报警，排查障碍、更换刮板，具有自保功能，避免了对输送带及输送机的损坏。
附图说明
[0036] 图1是本清扫器实施例主视图；
[0037] 图2是本清扫器实施例上视图；
[0038] 图3是本清扫器实施例液压系统原理图；
[0039] 图4是本清扫器实施例恒压力控制流程图；
[0040] 图中：1.固定座，2.螺栓，3.底座，4.刮板，5.螺母，6.紧定螺钉，7.挡圈，8.旋转臂，9.固定螺栓，10.液压缸，11.螺钉，12.销轴Ⅰ，13.挡销片Ⅰ，14.油缸固定座，15.编码器，16.行程开关，17.销轴Ⅱ，18.挡销片Ⅱ，19.胶管，20.电磁阀组，21.压力传感器，22.蓄能器，
23.电缆，24.控制器。
具体实施方式
[0041] 结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明：
[0042] 本发明所述输送机清扫系统包括清扫器组件、旋转组件、液压系统及电气控制系统，所述清扫器组件由刮板、刮板底座、固定座及固定螺栓组成；所述旋转组件由旋转臂、挡圈及螺栓组成；所述液压系统由液压缸、蓄能器、电磁阀组及胶管组成；所述电气系统由控制器、压力传感器、编码器及行程开关组成。清扫器组件固定在机架上；旋转组件分别与清扫器组件及液压缸活塞杆连接；油缸、电磁阀组、蓄能器分别固定在机架上，液压缸活塞杆腔通过胶管与电磁阀组出口A连接，液压缸活塞腔通过胶管与蓄能器、电磁阀组出口B连接，电磁阀组控制液压缸的往复运动，使刮板与输送带压紧或松开，压紧时，蓄能器为液压缸活塞腔保压；压力传感器检测液压缸活塞腔的压力，编码器检测输送带是否转动，行程开关使刮板达到磨损极限后，使系统自动停机或报警。
[0043] 清扫系统的具体连接结构如图1、2、3所示，刮板4与刮板底座3通过螺栓连接在一起，刮板底座3通过固定座1固定在输送机机架上；旋转臂8通过固定螺栓9与刮板底座3固定在一起，同时旋转臂8与液压缸10活塞杆通过销轴Ⅱ17固定，液压力就作用在旋转臂上，旋转臂与刮板底座同时转动，刮板就紧贴在输送带上；液压缸10的缸筒通过销轴Ⅰ12连接在油缸固定座14上，油缸固定座14固定在机架上，电磁阀组20、蓄能器22和行程开关16都固定在机架上，液压缸10的活塞腔通过胶管与电磁阀组20的B出口、蓄能器22及压力传感器21连接，液压缸10的活塞杆腔通过胶管与电磁阀组20的A出口连接，电磁阀组20可以控制液压缸10活塞杆的伸出与缩回，蓄能器22为液压缸10活塞腔进行保压；编码器15安装在滚筒上，检测滚筒是否转动；行程开关16固定在机架上，固定位置由液压缸的固定位置确定；控制器24安装在机架上，编码器15、行程开关16、压力传感器21及电磁铁a和b都通过电缆23与控制器
24连接。
[0044] 所述电磁阀组由比例换向阀和液控单向阀组成，比例换向阀可以提高油缸活塞腔压力的控制精度，液控单向阀用于防止油缸活塞腔和蓄能器内油液从比例换向阀处泄漏。
[0045] 所述电气系统具有故障诊断及显示功能，便于工作人员快速解决问题。
[0046] 所述液压系统可设置独立泵站，也可通过其他设备为系统提供油源。
[0047] 该系统的控制原理过程如图4所示：
[0048] 输送机停止时，编码器15检测到滚筒无转速并将信号传递给控制器24，控制器24控制电磁铁a通电向液压缸活塞杆腔供油，液压缸10活塞杆缩回，刮板4与输送带松开，减小输送机下次启动时的启动阻力。
[0049] 输送机启动时，编码器15检测滚筒的转速信号并传递给控制器24，控制器24控制电磁铁b通电向液压缸活塞腔及蓄能器供油，液压缸10活塞杆伸出，刮板4与输送带接触，压力传感器21检测液压缸10活塞腔的压力，活塞腔的压力达到设定值时，刮板4达到设定的压紧力，压力传感器21将该信号传递给控制器24，控制器24使电磁铁b断电，停止向液压缸10活塞腔供油，蓄能器22为活塞腔保压。
[0050] 当刮板4出现磨损使，液压缸活塞杆推动旋转组件，使刮板与输送带压紧，此时由于活塞伸出，活塞腔内压力减小，活塞腔内压力通过压力传感器反馈给控制器，控制器控制电磁阀开启，向液压缸内补油，活塞腔的压力达到设定值时，控制器关闭电磁阀，保证液压缸活塞腔内压力恒定。当刮板磨损到极限时，液压缸活塞杆触动行程开关，输送机停机并且报警，提醒工人进行更换。
[0051] 刮板4磨损到极限时，液压缸10活塞杆伸出并接触行程开关16，信号通过电缆传递给控制器24，控制器24使输送机停机，报警并提示更换刮板上的刮片。
[0052] 本发明所述输送机清扫系统在送机启动时，刮板与输送带松开，减小输送机的启动阻力，输送机启动后，刮板与输送带立刻接触，保证刮板与输送带之间的压紧力恒定，自动补偿磨损的间隙，实现自动控制，达到设定的清扫力，保证及时清扫输送带；当刮板达到磨损极限时，带式输送机能及时报警并且停机，避免对输送带及输送机的损坏，具有自保功能。
[0053] 其中，本发明中未作特殊说明的机械构件、电子元件或液压元件等均为现有技术。
[0054] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均因包含在本发明的保护范围内。
