管带机及其断带抓捕装置的制作方法

1.本发明涉及物料输送技术领域，具体涉及一种管带机及其断带抓捕装置。


背景技术：

2.目前，管带机以良好的综合输送性能，在电力、冶金、港口等行业得到了较广泛应用，并具有大运量长距离的发展趋势。众所周知，对于上运式管带机而言，在物料提升过程中输送带所承受的张力非常大，电机需要输出较大的扭矩才能驱动输送机正常运行。输送带在长期的连续运行过程中，可能出现疲劳损坏或者被异物撞击损伤，进而导致输送带可能出现在运行过程中的突然断裂，称之为发生断带。
3.发生断带时，输送带将带着物料高速倒退滑行。由于输送运量大、距离远，物料倒退滑行将持续加速，动能非常巨大，输送带夹带着物料将会摧毁输送机机架、损坏巷道，造成长时间的停产和重大经济损失，甚至影响现场工作人员的人身安全。
4.为了解决这一问题，现有技术提出在管带机上安装断带抓捕装置，该方案包括抓捕机构及触发机构，其触发机构包括驱动托辊和棘轮导向组件，利用上托辊的逆向旋转作为触发扭簧的开关，触发力度小，且上托辊有经常接触不到胶带的情况，存在可靠性较低的缺陷。
5.有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有管带机的断带抓捕方案进行优化设计，在满足基本输出性能的基础上，能够及时有效地实现断带抓捕。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供一种管带机及其断带抓捕装置，能够在断带事故发生时能够迅速触发实现可靠抓捕操作，为输送系统安全可靠运行提供技术保障。
7.本发明提供的断带抓捕装置，用于管带机，包括支架、托辊轴和托辊体；所述支架用于固定在所述管带机的输送带旁侧，所述支架的两侧分别设置有倾斜布置的齿条，所述齿条相对于所述输送带的远端为第一端，所述齿条相对于所述输送带的近端为第二端；所述托辊轴的两侧轴端均固定设置有与所述齿条啮合适配的齿轮；所述托辊体套装在所述托辊轴上，以用于贴合压抵输送带；所述托辊体具有多个周向间隔布置在其外周本体上的翻转抓捕件，每个所述翻转抓捕件可相对于所述托辊体的本体转动切换于常态工作位和抓捕工作位之间，并配置为：位于常态工作位时，所述翻转抓捕件的外轮廓面不超出所述托辊体的外周表面；位于抓捕工作位时，所述翻转抓捕件的抓捕端转动至所述托辊体的径向外侧，以挤压所述输送带朝向其中心侧形变；其中，所述托辊轴与所述托辊体之间可单向同步转动，并配置为：所述输送带正向位移带动所述托辊体沿第一方向转动时，所述托辊轴与所述托辊体非同步转动，所述齿轮啮合于所述齿条的第一端的齿，且所述翻转抓捕件处于常态工作位；所述输送带反向位移带动所述托辊体沿第二方向转动时，所述托辊轴与所述托辊体同步转动，通过所述齿轮可沿所述齿条依次啮合并形成朝向其第二端的齿位移的趋势，且所述翻转抓捕件处于抓捕工作位。
8.可选地，所述支架的两侧还分别配置有导向部，位于同侧的所述导向部与所述齿条相邻设置，且与所述齿条同向倾斜布置；所述托辊轴的两侧轴端还分别配置有与所述齿轮相邻设置的滑动限位部，所述滑动限位部与相应侧的所述导向部滑动适配，且两者间构建形成可限制所述齿轮与所述齿条脱离的限位副。
9.可选地，每个所述齿条外侧的所述支架上设置有条状环形导轨，所述导向部形成于所述条状环形导轨的内圈；每个所述齿轮外侧的所述托辊轴上开设有卡槽，所述滑动限位部形成于所述卡槽的槽壁。
10.可选地，所述托辊体包括嵌套设置内管体和外壳体，以及周向间隔固定设置在所述内管体和外壳体之间的多块幅板；所述内管体套装在所述托辊轴上，两者间隙配合；所述翻转抓捕件为与所述外壳体曲率一致的弧形翻板，所述外壳体上开设有多个可容纳所述翻板的开口，且所述翻板通过转轴与所述外壳体的内壁转动连接；所述转轴与所述托辊轴平行设置，且所述转轴一侧的第一翻板本体的弧长大于所述转轴另一侧的第二翻板本体的弧长，所述抓捕端形成在所述第一翻板本体远离所述转轴的板沿。
11.可选地，所述外壳体的内壁具有与所述第一翻板本体相应设置的限位部，以限制所述第一翻板本体转动至所述托辊体的径向内侧。
12.可选地，所述开口与相应的所述抓捕端相对的内缘设置有限位板，所述限位板自所述开口的内缘周向延伸，以形成所述限位部。
13.可选地，所述幅板的与所述外壳体的固定端，配置为：相对于所述转轴，与相应的所述第一翻板本体位于所述转轴的同侧；且所述幅板的本体可与转动至所述抓捕工作位的所述第二翻板本体形成止动限位副。
14.可选地，所述托辊轴与所述托辊体之间设置有单向轴承，以形成所述单向同步转动。
15.可选地，所述支架、所述托辊轴和所述托辊体至少配置为三组，并沿所述输送带的周向间隔布置。
16.本发明还提供一种管带机，包括承载段机架和回程段机架，且所述承载段机架和所述回程段机架上分别具有承载托辊的托架，还包括如前所述的断带抓捕装置，其中，所述支架固定设置在所述承载段机架和/或所述回程段机架上的所述托架上，且固定在所述托架的承载托辊相对侧。
17.针对管带输送带和桁架的结构特点，本发明另辟蹊径提出了一种断带抓捕装置，构建了快速触发和可靠抓捕机构。具体地，支架的两侧分别设置有倾斜布置的齿条，相应地，托辊轴端部配置有与该齿条啮合的齿轮，套装在托辊轴上的托辊体用于贴合压抵输送带，输送带正常运行时(正向位移)，基于两者之间的单向同步转动关系，托辊体可随之绕托辊轴沿第一方向转动，常态工作位下，托辊体上的翻转抓捕件的外轮廓面不超出所述托辊体的外周表面，满足系统正常运行的需要。当发生断带事故时，输送带反向位移，托辊体随之带动托辊轴沿第二方向转动，基于托辊轴端部齿轮与该齿条的啮合关系，在托辊轴与托辊体同步转动的同时，托辊轴将自齿条的第一端朝向其第二端位移，也即，托辊轴带动托辊体整体沿着齿条位移，并自远离输送带的一端运动至靠近输送带的另一端，托辊体整体向输送带的中心平移，形成对管状输送带的挤压；与此同时，翻转抓捕件可相对于托辊体切换至抓捕工作位，其抓捕端转动至托辊体的径向外侧，以挤压输送带朝向其中心侧形变，增大
输送带和抓捕托辊体之间的摩擦阻力，直至输送带停止运动，从而快速实现对输送带的抓捕。与现有技术相比，本发明具有下述有益技术效果：
18.首先，本方案基于托辊轴与托辊体同步转动实现触发，该动力传递过程实现了无源的断带触发，具有触发迅速准确的特点。同时，基于托辊体整体向输送带的中心平移，以及翻转抓捕件的抓捕端挤压输送带朝向其中心侧形变，共同建立并形成逐步增大的抓捕摩擦阻力，能够确保将圆管状的输送带有效抓紧，从而阻止输送带进行非受控运动。具有结构简单可靠的特点。
19.第二，本方案中作为抓捕机构基础结构的支架，固定在管带机的输送带旁侧，例如但不限于，承载段机架和/或回程段机架上的承载托辊架上；如此设置，一方面，充分利用了现有管带机的现有结构，并达成可靠的抓捕功能；另外，该抓捕功能的实现无需增加土建需求，工程实现成本得以有效控制。
20.第三，在本发明的可选方案中，在支架与托辊轴之间增设有可滑动适配的限位副，具体地，通过相适配的支架两侧导向部和托辊轴两侧的滑动限位部实现。由此，在托辊轴带动托辊体整体沿着齿条位移的过程中，两者间构建形成可限制所述齿轮与所述齿条脱离的限位副，确保托辊轴沿着预定轨迹位移，进一步提高装置动态配合的可靠性。
21.第四，在本发明的另一可选方案中，翻转抓捕件为与外壳体曲率一致的弧形翻板，并通过转轴与外壳体的内壁转动连接，该转轴一侧的第一翻板本体的弧长大于转轴另一侧的第二翻板本体的弧长；如此设置，在托辊体反向旋转离心力的作用下，具有抓捕端的第一翻板本体可向外甩出，精准实现抓捕工作位的切换。另外，外壳体的内壁可具有与第一翻板本体相应设置的限位部，以限制第一翻板本体转动至托辊体的径向内侧，能够进一步保障常态运行下的工作可靠性。
附图说明
22.图1为具体实施方式所述断带抓捕装置的一种使用状态示意图；
23.图2为具体实施方式所述断带抓捕装置的整体结构示意图；
24.图3为具体实施方式所述托辊体的整体结构示意图；
25.图4为图3中所示托辊体处于抓捕状态的示意图；
26.图5为管带机正常运行时断带抓捕装置的使用状态示意图；
27.图6为管带机断带运行时断带抓捕装置的使用状态示意图；
28.图7为具体实施方式中所述支架的整体结构示意图；
29.图8为具体实施方式中所述托辊轴的整体结构示意图；
30.图9为具体实施方式所述断带抓捕装置的另一种使用状态示意图。
31.图中：
32.断带抓捕装置100、托辊体110、翻板111、第一翻板本体111-1、第二翻板本体111-2、转轴112、内管体113、幅板114、限位板115、外壳体116、托辊轴120、单向轴承121、齿轮122、卡槽123、支架130、平面131、立面132、条状环形导轨133、齿条134、第一端1341、第二端1342；
33.承载托辊200、托架300、输送带400。
具体实施方式
34.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
35.不失一般性，本实施方式以图中所示管带机承载托辊200的托架300作为基础固定结构，详细说明本技术提出的断带抓捕装置实现方案。工作过程中，位于管带机承载段a或回程段b的托架300，通过其上设置的承载托辊200使得输送带400保持圆筒状运输送状态。应当理解，该承载托辊200的具体功能结构非本技术的核心发明点，且本领域技术人员基于现有技术能够实现，故本文不再赘述。
36.请参见图1和图2，其中，图1为本实施方式所述断带抓捕装置的一种使用状态示意图，图2为本实施方式所述断带抓捕装置的整体结构示意图。
37.该断带抓捕装置100主要包括支架130、托辊轴120和托辊体110，以构建快速触发和可靠抓捕机构。本方案中，利用承载托辊200的托架300作为基础固定结构。如图1所示，该支架130固定在管带机的输送带300旁侧。
38.当然，在其他具体实现中，断带抓捕装置100也可以独立配置固定基础结构，以固定安装其支架130；也就是说，作为抓捕机构基础结构的支架，只要固定在管带机的输送带400旁侧即可，而非局限于承载段机架和/或回程段机架上的承载托辊200的托架300上。相较而言，本实施方式充分利用管带机的现有结构，抓捕功能的实现无需增加土建需求，工程实现成本得以有效控制。
39.本方案中，托架300的一侧布置三个断带抓捕装置100的专用托辊，托架300的另一侧布置三个普通输送用的承载托辊200，六个托辊围绕管状输送带400周向间隔布置。基于托辊体110与托辊轴120之间以及托辊轴120与支架130之间的适配结构，能够在输送带400断带后逆向运动时实现抓捕动作的快速触发；同时，基于托辊轴120与支架130之间的动态配合关系，以及托辊体110上抓捕结构的设计，当输送带400断带后逆向运动时，抓捕托辊将对输送带产生巨大的摩擦力和挤压力，起到有效的制动作用。
40.如图2所示，支架130的两侧分别设置有倾斜布置的齿条134，本方案中定义：该齿条134相对于输送带400的远端为第一端1341，相应地，该齿条134相对于输送带400的近端为第二端1342，以便清楚描述其在抓捕过程中的实质作用及动态配合原理。这里，齿条134的第一端1341和第二端1342主要用于限定倾斜布置的方位关系，而非局限理解为具体的端部位置。
41.其中，托辊轴120的两侧轴端均固定设置有与齿条134啮合适配的齿轮122；基于斜向固定设置齿条134，当托辊轴120转动时，齿轮122与齿条134的齿依次啮合，并可沿齿条134的布置方向直线位移。
42.其中，托辊体110套装在该托辊轴120上，以如图1所示贴合压抵输送带400。请一并参见图3和图4，其中，图3为本实施方式所述托辊体的整体结构示意图，图4为图3中所示托辊体处于抓捕状态的示意图。
43.该托辊体110具有多个周向间隔布置在其外周本体上的翻转抓捕件(111)，每个翻转抓捕件(111)可相对于托辊体110的本体转动切换于常态工作位和抓捕工作位之间，并配置为：位于图3所示的常态工作位时，该翻转抓捕件(111)的外轮廓面不超出托辊体110的外周表面；位于图4所示的抓捕工作位时，翻转抓捕件(111)的抓捕端(伸出于托辊体110的外
端)转动至托辊体110的径向外侧，以挤压输送带朝向其中心侧形变；请一并参见图5和图6，其中，图5为管带机正常运行时该断带抓捕装置100的使用状态示意图，图6为管带机断带运行(抓捕)时该断带抓捕装置100的使用状态示意图。
44.具体地，本方案中的托辊轴120与托辊体110之间可单向同步转动，并配置为：输送带400正向位移(图5中所示管带正常运行方向)带动托辊体110沿第一方向转动时，该托辊轴120与托辊体110非同步转动，此时托辊体110转动托辊轴120不随动；托辊轴120上的齿轮122啮合于齿条134的第一端1341的齿，且翻转抓捕件(111)处于常态工作位，满足系统正常运行的需要；输送带400反向位移(图6中所示管带断带运行方向)带动托辊体110沿第二方向转动时，该托辊轴120与托辊体110同步转动，通过齿轮122沿齿条134依次啮合并形成朝向其第二端1342的齿位移的趋势，且翻转抓捕件(111)处于抓捕工作位。
45.也就是说，托辊轴120带动托辊体110整体沿着齿条134位移，并自远离输送带400的一端运动至靠近输送带400的另一端，托辊体110整体向输送带400的中心平移，形成对管状输送带400的挤压；与此同时，翻转抓捕件(111)可相对于托辊体110切换至抓捕工作位，其抓捕端转动至托辊体100的径向外侧外，可进一步挤压输送带400朝向其中心侧形变，增大输送带400和抓捕托辊体110之间的摩擦阻力，直至输送带400停止运动，从而快速实现对输送带的抓捕。
46.可以理解的是，支架130可采用不同的结构形式，只要能够满足基础固定承载功能均可。作为可选，本方案采用外形大致呈倒n型的支架130，请参见图7，该图示出了该支架的整体结构示意图。
47.如图7所示，该支架130中间为一平面131，组装时，该平面131可以贴合固定于承载托辊的托架300上，从而实现支架130安装的基础定位。支架130的两侧端各延伸形成一个立面132，每个立面132均与支架130中部的平面131垂直。其中，用于与托辊轴123的轴端齿轮122适配的齿条134，分别设置在该支架130两侧的立面131上。具有结构简单可靠的特点。
48.为了进一步提高装置托辊轴与支架动态配合的可靠性，可在两者之间构建形成可限制齿轮122与齿条134脱离的滑动限位副。请一并参见图2、图7和图8，其中，图8为该图示出了托辊轴的整体结构示意图。
49.如图8所示，每个齿轮122外侧的托辊轴120上开设有卡槽123，该卡槽123的槽壁作为构建上述限位副的滑动限位部。相应地，每个齿条134外侧的支架130上设置有条状环形导轨133，该条状环形导轨133的内圈作为构建上述限位副的导向部。这里，该条状环形导轨133与齿条134同向倾斜布置，条状环形导轨133的主体延伸方向和直齿条134的本体方向大致平行，以达成导向限位的功能。
50.组装完成后，支架130上的条状环形导轨133与托辊轴120两端的卡槽123相互配合，导轨133的内圈可以卡入卡槽123中。这样，当托辊轴120转动其两端的齿轮122与齿条134啮合时，托辊轴120得以可以沿着导轨133的方向移动，确保齿轮122与齿条134之间保持可靠的啮合状态，进而提高托辊轴与支架动态配合的可靠性。
51.具体地，该条状环形导轨133、齿条134与支架130中部的平面131的夹角可以40度左右，可兼具良好的传动效率和作动性能。
52.另外，本方案中相适配的条状环形导轨133和卡槽123设置在相应的齿轮122和齿条134的外侧，应当理解，图中所示位置关系为优选示意，实际上也可以采用这样的设计，将
相适配的条状环形导轨133和卡槽123设置在相应的齿轮122和齿条134的内侧(图中未示出)，同样能够构建形成上述限位副。
53.需要说明的是，支架130两侧配置的导向部与齿条134相邻设置，托辊轴120的两侧轴端配置的滑动限位部与齿轮122相邻设置，只要该滑动限位部与相应侧的导向部滑动适配，并能够构建形成限制齿轮122与齿条134脱离的限位副，均在本技术请求保护的范围内。
54.再如图3和图4所示，托辊体110包括嵌套设置内管体113和外壳体116，以及周向间隔固定设置在内管体113和外壳体116之间的多块幅板114。
55.再如图2所示，托辊轴120从内管体113中穿过，托辊轴120的本体直径略小于内管体113的直径，两者间隙配合；且托辊轴120可通过与托辊体110之间通过两个单向旋转轴承121连接，单向轴承121的内圈与托辊轴120过盈配合，单向轴承121的外圈与托辊体110过盈配合，由此形成托辊轴120与托辊体110之间单向同步转动的配合关系。
56.本实施例中，翻转抓捕件为与外壳体116曲率一致的弧形翻板111，结合图3和图4所示，与四个翻板111相对应地，外壳体116上开设有四个可容纳该翻板的开口，图中所示，该开口大致为与翻板形状一致的矩形。可以理解的是，翻板111的周向间隔设置的数量，可以根据管带机的总体参数进行配置，以平衡抓捕可靠性和加工成本的合理控制。
57.每个翻板(111)通过转轴112与外壳体116的内壁转动连接，该转轴112与托辊轴120平行设置，且转轴112一侧的第一翻板本体111-1的弧长大于转轴112另一侧的第二翻板本体111-2的弧长，这样，该第一翻板本体111-1远离转轴116的板沿形成抓捕端，以在托辊体110反向旋转形成的离心力作用下，其抓捕端的本体快速向外甩出。也就是说，翻板的第二翻板本体111-2向内运动，翻板的第一翻板本体111-1将向内挤压管状输送带400。
58.作为优选，外壳体116的内壁可具有与第一翻板本体111-1相应设置的限位部，以限制第一翻板本体111-1转动至托辊体110的径向内侧，能够进一步保障常态运行下的工作可靠性。该限位部的具体结构形式可根据需要进行确定，本方案中，在外壳体116的开口内缘分别设置有限位板115，具体设置在开口的与相应的抓捕端相对的内缘，如图3所示，限位板115自相应开口的内缘周向延伸，以形成限位部。
59.再如图3所示，每个幅板114的与外壳体116的固定端，配置为：相对于转轴112，与相应的第一翻板本体111-1位于转轴112的同侧；且幅板114的本体可与转动至抓捕工作位的第二翻板本体111-2形成止动限位副，请一并参见图4。
60.基于本实施方式所述断带抓捕装置100的工作原理可知，支架130、托辊轴120和托辊体110为一个抓捕施力组，在图3所示的每个托架300上，均具体配置了沿输送带400的周向间隔布置的三组。
61.这里，为了实现比较理想的抓捕效果，应在管带机输送线路上布置多处抓捕点，可在每个抓捕点连续布置6～9组的抓捕托辊。从而实现有效的断带抓捕。当然，该抓捕施力组的实际数量，同样可以根据管带机的总体参数进行配置，以平衡抓捕可靠性和加工成本的合理控制。
62.此外，图1所示的断带抓捕装置使用状态下，该断带抓捕装置100设置在承载段机架的托架300上。为了提高管带机断带时的抓捕效果，也可以在管带机的回程段上同样安装本实施方式提供的断带抓捕装置100，请一并参见图9，该图为断带抓捕装置的另一种使用状态示意图。
63.下面简要说明本实施方式所述断带抓捕装置的运动流程：
64.管带机正常工作时，托辊体110与托辊轴120之间的单向轴承121正常旋转，此时托辊体110相对于托辊轴120自由旋转。同时，翻板111在与输送带400接触的过程中被压制，翻板111不会抬起，故不对输送带产生阻碍。此状态下，断带抓捕装置100的作用相当于普通托辊组，其作用仅仅是支撑输送带的维持圆管状。如图5所示。
65.当管带机运行时出现断带，断带后输送带张力突然消失，输送带400在自重和物料的重力作用下，运动速度逐渐下降为零后开始向反方向运行。反向运行的输送带400带动托辊体110反转。此时的单向轴承121处于逆止制动状态，并与托辊轴120和托辊体110固结为一体，托辊轴120跟随托辊体110反向旋转。
66.托辊轴120反向旋转时，托辊轴的齿轮122与支架130的齿条134是啮合状态，同时基于托辊轴的导轨卡槽123与条状环形导轨133配合，此状态下的托辊轴120将沿着条状环形导轨133方向，自齿条134的第一端1341向齿条134的第二端1342移动，也即朝向导轨条状环形133的末端方向运动。
67.在托辊体110反向旋转所产生离心力的作用下，翻板111将向外甩出。其第二翻板本体111-2向内运动，第一翻板本体111-1将向内挤压管状输送带400。同时，托辊轴120带动托辊体110整体沿着导轨3向末端方向运动，托辊体110和托辊轴120将整体向管状输送带400的中心平移，从而进一步挤压管状带。如图6所示。
68.除前述断带抓捕装置，本实施方式还提供一种管带机，具体包括承载段机架和回程段机架，且承载段机架和回程段机架上分别具有承载托辊的托架，还包括如前所述的断带抓捕装置，结合图1和图9所示，支架可固定设置在承载段a机架和/或回程段b机架上的托架上，且固定在托架的承载托辊相对侧。应当理解，该管带机的其他主要功能构成非本技术的核心发明点所在，且本领域普通技术人员基于现有技术能够实现，故本文不再赘述。
69.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。