CN1451488A - 用于在分选机的一列滑架上传输机械能的方法和装置 - Google Patents

Abstract

用于传输分选机的一系列滑架上的机械能的装置，包括安装到滑架上的摩擦轮。所述轮通过摩擦而旋转，并被连接到设置在滑架上的发电机上，该摩擦是由轮与滑架在其上运行的导轨的抵靠啮合而产生的。轮的旋转被传递到发电机上以转动发电机并产生用于操作设置在滑架上的皮带的电能。使轮压靠轨道的力根据发电机动力需求的变化而自动变化。

Description

用于在分选机的一列滑架上传输机械能的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种安装到沿轨道牵引的滑架上的装置，其用于增加牵引系统所需的机械能，以便使这种增加的能量转换成所需的电能以用于各种用途。

发明背景

本发明中的装置主要用于“交叉皮带”型分选机。

这种机器可以呈不同的布置(线型、圆盘型和L型等)，且包含一列沿分选路径从物品输入端至收集已分选物品的装置端移动的滑架。例如，参见美国专利号5,803,230、6,209,703和6,253,904，它们公开的内容结合在此处以做参考。

术语“交叉皮带”表示装有滑架的分选系统是被电动机驱动的、并在与分选机运动方向相垂直的两个方向上能够独立移动的小型输送带。

这种分选机因而通常在物品装载步骤中被驱动以容纳物品于其上，并在卸载步骤中，沿一个或两个方向将物品送入合适的地点。所需的驱动输送带的能量由每个滑架所携带的电动机提供。本发明包括设置在每个滑架上用于从滑架的运动中获取机械能并在同一滑架上转换该能量的装置，其中该能量被转换成电能以提供同一滑架所携输送带的传动。

现有技术中已知许多方法和装置，它们适用于传输滑架列上的电能，以便控制用于牵引输送带的发动机。

一种用于传输一列滑架上的电能的方法，该方法用于沿机器配置并由多个馈线(通常70V100A)提供动力的配电通道系统中。在一些滑架上有允许获取电能的滑动触点，所述电能通过沿整个滑架列布置的导线而被传递到其它滑架上。这种解决方案在技术上是有效的，并已被广泛测试，但是它存在着一些技术缺陷。首先，它价格昂贵，因为由铜制成的配电通道必须完全与机器平行配置。此外，如果它们松动的话，它们会振动并使滑动触点断路。其次，滑动触点价格也昂贵，因为它们包括难以使用的导电弓架；此外，触点会遭受磨损并易于意外断裂。最后，为了限制磨损，配电通道的尺寸必须大一些以便在多个滑架共同作用的情况下能够承受高能需求。

另一种方法用于电能的感应传输中。一对沿整个机器形成最大圈的导线形成一闭合回路，在该回路中，发电机以28kHz的近似频率输出50-100A的交流电。输入两个导线中的电流环绕两导线产生同心磁场。安装在滑架上的变压器的E型铁心朝向两导线，从而闭合磁路。交流电在绕所述铁心的整个线匝上被感应，交流电也能变直流电以便为所携电动机提供动力。这种解决方案概念上很简单，但是它具有两个严重的缺陷；首先，高频率在较近设置的金属体内感应出寄生电流。因而，除了存在严重的衰减问题以外，还需要对维修人员作适当的保护以防止潜在的危险。此外，功率尖锋传输中的效率很低，因而当需要时，要求所携蓄电池能传输较强的电流尖锋。

再一种方法为应用滑架牵引系统的机械能，通过安装在每个滑架上的压力轮将机械能传输到所携的每个滑架上，并通过被该轮驱动的发电机将机械能转换为电能。

一般而言，分选机可能需要约3KW的电力用于装载和分选，但是通过统计发现，由于多个物体同时卸载，甚至需要20KW电力的情况也可能出现。这种不利情形是通过在每个滑架上设置电池来解决的：在机器运行期间连续工作的发电机，在机器运行期间对电池充电，电池所积蓄的能量在随后需要装载或卸载滑架的几秒钟内放电。这样，即使使用小发电机，也可能具有用于装载和卸载操作所需的电力。

但是，这种解决方案非常复杂，因为除发电机外，所附带的电池是必须的，且这种电池较昂贵、有污染、笨重并且只有较短的使用寿命。

这种电池必须被很好地保护，因为在所传输物品产生机器阻塞的情况下，它们对靠近分选机的操作者可能是危险的。

此外，每个滑架都要具有这样一个系统，且除发电机和电池外，这种系统还包括一个显著增加成本的控制器。

这种缺陷被本申请人同时申请的美国专利申请序列号No.[代理号024445-298](相应于2002年4月12日申请的意大利申请序列号No.MI2002A000785)的方法及相应装置的申请所克服，该申请具有上述目的，参考该申请将会更详细地理解本发明，根据该申请，能量并不以电能储存在电池内，而是储存在运动的滑架列中，即，通过动能而进行机械能的大容量的储存。

由于使用该申请的这种方法，所需的传递滑架所携物品的瞬时功率非常高，牵引轮必须强有力地压靠轨道以防止轮的摩擦滑动，但是这非常压迫机械元件。

此外，提供使用齿轮齿条啮合的现有技术是很昂贵的且会产生过大的噪声。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置以克服上述缺陷，其中作用在元件上的载荷仅是所需的且并不一直是最大值，本发明还提供有基于卸载系统所需的瞬时电力而适于增加轮上载荷的装置。

此外，根据本发明的装置还能限制施加在轮上的载荷的增大，并且当能量需求超出固定限定值时，提供有使产生载荷增大的机构不活动的装置。

附图简介

本发明在下文将结合附图进行描述，其中：

图1a显示了装有本发明能量传输装置的滑架主要部分(没有交叉皮带)的前部顶部透视图。

图1b显示了具有本发明第一实施例的能量传输装置的图1a中的滑架的俯视图。

图2显示了图1b的部分放大图。

图3为图2所示装置的简图，该图显示装置本身与轨道之间相互作用的力。

图4显示了能量传输机构的第二实施例。

具体实施方式

本发明最佳实施例的详细说明参见附图1a和1b，标号1表示在轨道2上滑动的滑架，所述轨道由两平行导轨2a和2b构成，标号3表示被臂4支撑的摩擦轮，该摩擦轮绕轴5A限定的轴线5相对臂4旋转。所述臂4铰接到滑架1上用于绕轴线6旋转，且轮3在点7处与轨道2的一个导轨2a相接触。滑架1在箭头8所指方向沿轨道2移动，并通过轮3与轨道2之间存在的摩擦作用使轮3沿箭头9所示方向旋转。分选机在与滑架运行方向垂直的两相反方向中的一个上，带有电力驱动的小型输送带B。该输送带及其驱动机构在现有技术中是已知的。

根据本发明装置的第一最佳实施例作为例子及非限定性实施例而被显示，该装置适于从轮3获取机械能，轮3借助与轨道2的摩擦作用而旋转设置，基于装载-卸载系统所需的电力，从低的预压开始，该装置提供有适于增加牵引轮3上的压力的装置，及适于防止轮上的这种载荷增加而超出固定限定值的装置。

参见图2，滑架1上载有发电机10。轴线6由安装在滑架1上的轴6A所限定，支撑所述轮3的臂4围绕上述轴线6铰接。

从轮3到发电机10的运动传输借助下述机构而实现：与轮3同轴的第一滑轮12，将第一滑轮12与在轴6A上旋转的第二滑轮15连接的第一驱动皮带14，所述第二滑轮15与第三滑轮17是一整体并共轴，第三滑轮17进而通过第二驱动皮带18与和发电机10的输入轴成一整体的第四滑轮19相连接。发电机10被连接到分选机的控制系统60上以对其提供电能。

所述臂4经受在图2箭头31所示方向上施加拉力作用的弹簧的作用。这种拉力作用的结果是将轮3压靠轨道2，以产生摩擦力，并结合滑架沿轨道的运动，以使轮3旋转。

为了更好地理解本发明所述的根据卸载系统的动力需求而调节的机构，需要参考图3的简图。

如果制动力矩Cr在箭头55所示方向上借助发电机对动力需求的反应而被施加到轮3上，其中所述动力需求通过装载/卸载操作而作用在发电机10上，则制动力F＝Cr/r将在轮和轨道的接触点7上产生，其中r是轮3的半径。字母“a”和“b”分别表示力Fn和F相对轴6的力矩臂的长度。而符号“*”表示乘法，显然，相对轴6的动量平衡是：

F*b＝Fn*a

由此，Fn＝F*(b/a).

“tg”表示正切，而α是轨道和在轴6与接触点7之间延伸的线L之间形成的角，可以理解比率b/a等于tgα，于是：

Fn＝F*tgα＝Cr/r*tgα

即，垂直反作用力Fn与制动力矩和角度α是成比例的。还注意到：

tgα＝Fn/F

于是轮的非滑动条件是：

F＜Fn*f

即，当制动力小于施加于轮上的径向载荷与摩擦系数f的乘积时，轮3与轨道2之间没有滑动(即，轮仅旋转)。在这点，使用F和Fn之间的前述关系，非滑动条件能被转换如下：

F/Fn＜f

即：

1/tgα＜f

从上述关系中可以看出，对于给定的摩擦系数f，非滑动条件通过选择合适的角α的值而被简单获得，因为它不依赖于抵抗力矩Cr，它甚至不依赖于所获取的动力。

换言之，需要下述两个特征以避免轮3相对轨道2的滑动：

-图3中连接轴6和接触点7的线L必须相比较轨道的法线N而倾斜90-α角，该角度小于形成轮和轨道的材料的相应摩擦角φ。

-轮和轨道间的接触点7必须在滑架运动方向上在轴6之前。

在f＝0.5的实际情况中(通常为聚氨酯轮在铝上的摩擦)，前述非滑动条件要求：

α＞＝arctan(1/f)＝64

因而，在图3所示的系统中，轮上的径向力Fn对制动力矩是成比例增加的。因而，非滑动条件需一直被控制为f＝0.5和α＞64。即，在该条件下，不管在运转中需要多少电力，合适的负荷将被自动地加在轮上以防止轮滑动。

因为在轮和轨道间交换的力因发电机而与抵抗力矩成比例，所以为了限制施加在机械元件上的应力，机器的控制装置60包括动力管理器62就足够了，其中动力管理器62控制卸载系统的操作，以便将电力需求保持低于固定限定值。因此，使轮压靠轨道的力不会超出预定值。

在控制系统失效的未必有的情况下(由于高可靠性)，在应力损坏机械元件之前，添加适于弯曲的元件是有利的。

作为非限制性的例子，用于固定载荷值的该适于弯曲的元件可以是轴6A或轴5A。

根据本发明的装置的第二最佳实施例现在被显示，其中机械元件上应力的极限通过机械装置自身而固有地被获得，而不需通过电控系统的动力管理器的任何作用。

参见图4，标号1表示与滑架1成为一整体并适于支撑发电机10的结构，正如图2所示的第一实施例中的臂4的情况，臂4被铰接到轴6A上，臂4起支撑轮3的作用，但是在此第二实施例中，臂4包括适于限制轮3和轮所滑动抵靠的轨道2间的交换力的限力装置。

从轮3到发电机11的运动传输通过与轮3同轴定位的第一滑轮12而获得，第一驱动带14将第一滑轮12连接到绕轴线16旋转并与结构1成一整体的第二滑轮15上。第二滑轮15与第三滑轮17成一整体并共轴，第三滑轮17进而通过第二驱动带18而与和发电机10的输入轴成一整体的第四滑轮19连接。

因为滑轮12和15绕其旋转的轴线5和16之间的距离要经受由于臂4绕枢轴6的旋转而导致的变化，所以将提供已知装置20，它适于保持皮带14的张力，例如包括压靠部分皮带14的导向轮21，导向轮21被安装到受弹簧23作用的杆22上。

振动臂4包括一圆柱体24，该圆柱体24包括两个轴向滑动并对置的套筒25和26，套筒25和26包围螺旋弹簧27，所述弹簧用于相互分离套筒。该套筒26在静止情况下，与含有圆柱体24下边的移动端邻接抵靠，而套筒25承受适于在圆柱体24内调整套筒25位置的传统装置的轴向作用，该调整使得抵靠套筒26的弹簧27的推力被校准。

该传统装置例如可能包括啮合螺纹29的定位螺钉28，螺纹29在圆柱体24上部成形，定位螺钉28压靠套筒25以预压弹簧27。

只要轮和轨道间的触点压力F和Fn导致的沿弹簧27轴线的分力Fa小于定位螺钉29给予弹簧27的预压缩值，如果臂4是刚性的，它就开始动作。当该分力Fa超出该预压值时，套筒26收缩，进一步压缩弹簧27，于是，轴5和6之间的距离减小，臂4开始旋转直至它抵靠与结构1成一整体的支座32。在此运动期间，轮和轨道间的接触点7移至点7’。

当臂4被支座32阻止时，弹簧27不能再被压缩，且轨道和轮之间的交换力因而不能再增加。

当然，例如由于大量滑架同时卸载，导致所需电力的进一步增加不能被满足，机器将必须通过延迟一个或多个滑架的卸载至下一循环来控制这种情况。

根据图1的最佳实施例，轮3有一垂直轴，但是也可以用一水平轴代替，该水平轴总是垂直于滑架运动方向定位，并与轨道顶(底)面啮合。带有水平轴的这种轮会向下(或向上)移动以增加抵靠轨道的摩擦力。

但是，不规则操作问题将发生在轨道的过渡区，即滑架路径的非直线部分。当滑架沿向上倾斜或向下倾斜的方向移动时，如果轮9的轴线是垂直的，那么在轮9旋转轴变换方向的情况，于是轴的斜率变化的情况下，上述这种问题会发生。如果轮9的轴线是水平的，当滑架经过弧线时，上述问题也会发生。选择具有垂直轴线的轮是基于这个事实，即弧线总是存在于分选机中的，而斜率变化相对较少发生。

在所述的带有垂直轴线轮的传动中，在斜率变化的轨道部分，轮要经受带旋转的平移，因而发生不可避免的滑动。

另一方面，这种不规则可能发生在水平轴线轮情况下的弧线中。

为了使弧线中的传动更有效率，轴线6必须与滑架1和前一滑架之间的铰接接头的轴线50(图1a，1b)重合，或两者之间的距离小于轴线6和轨道2a之间距离的1/4，但是保持在穿过轴线6和侧对比轮51的轴线51的直线L上。

事实上已证明从直线路径至弧线路径，沿两个方向通过，角度保持恒定。

在图1a、1b所示的结构中，角度的变化保持为大约1。

这样，确保轮上径向载荷相对于抵抗力矩增加的关系也被维持在弧线内，而没有滑动情况的出现。

根据本发明装置的优点如下：

-它固有地不具有滑动问题，这是因为装载系统的电力需求增加，从而触点压力会自动增加，

-当卸载系统的电力需求降低时，它固有地能限制滑架与轨道间的交换力，从而机械元件寿命的增长

-它决不超出机械元件最大应力的固定值。

虽然本发明已结合最佳实施例被描述，但是本领域技术人员可以意识到在附属的权利要求中限定的但没有专门描述的添加、修改、替代和删除可以被做出而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (18)

1、一种分选机，包括：

轨道；

被安装以沿轨道运动的用于运载将被分选的物体的滑架；

设置在滑架上的发电机；

设置在滑架上用于传输机械能的能量传输机构，所述能量传输机构包括：

安装在滑架上并压靠轨道以通过轮和轨道之间的摩擦力而旋转的摩擦轮；

在所述轮与所述发电机之间用于将旋转能从所述轮传递到所述发电机的传动装置，

根据发电机的电力需求变化，使得用于使轮压靠在轨道上的力改变的力变化装置。

2、如权利要求1所述的分选机，其特征在于：所述力变化装置包括用于防止使轮压靠轨道的力超出预定值的限力装置。

3、如权利要求2所述的分选机，其特征在于：所述力变化装置包括具有第一端的臂，所述第一端被枢装到滑架上用于绕轴线枢转运动，所述轮被安装在所述臂的第二端并在相对滑架运动方向的位于轴线前方的接触点上与轨道啮合。

4、如权利要求3所述的分选机，其特征在于：所述轴线和所述接触点被如此设置，使得经过所述轴线和所述接触点的第一虚线与相对所述滑架运动方向垂直延伸的第二虚线之间形成第一角，所述第一角比形成所述轮和所述轨道的材料所引起的相应的摩擦角小。

5、如权利要求2所述的分选机，还包括用于控制分选机操作的控制系统，所述限力装置包括连接到控制系统上的动力管理器。

6、如权利要求5所述的分选机，其特征在于：所述能量传输机构的一部分被设置以响应其机械过载而弯曲。

7、如权利要求1所述的分选机，其特征在于：所述力变化装置包括具有第一端的一臂，所述臂被枢装到滑架上用于绕轴线枢转运动，所述轮被安装在所述臂的第二端上并在相对滑架运动方向的位于轴线前方的接触点上与轨道啮合。

8、如权利要求7所述的分选机，其特征在于：所述臂包括形成所述第一端的第一部分以及形成所述第二端的第二部分，响应发电机增加的能量需求并抵抗着弹簧的偏移，所述第二部分可相对于所述第一部分朝向所述第一端运动，所述臂围绕着所述轴线沿着与所述滑架运行方向相反的方向转动。

9、如权利要求8所述的分选机，还包括安装到所述滑架上的一支座，所述支座沿滑架运动的相反方向在旋转运动期间被设置得与所述臂靠紧，以防止使轮压靠轨道的力超出预定值。

10、如权利要求9所述的分选机，其特征在于：所述臂的所述第一部分包括一圆柱体，所述臂的所述第二部分可在所述圆柱体内滑动，所述弹簧的偏移是通过设置在所述圆柱体内的一螺旋压缩弹簧引起的。

11、如权利要求10所述的分选机，还包括用于调整弹簧预压的调整器。

12、如权利要求11所述的分选机，其特征在于：所述调整器包括容纳有所述弹簧的一端的一套筒，该套筒在所述弹簧和所述臂的第一部分的一端壁之间被滑动安装在圆柱体内，调整器还包括螺纹安装在端壁内用以改变所述套筒相对圆柱体位置的定位螺钉。

13、如权利要求7所述的分选机，还包括连接到臂和滑架上用于沿轮压靠轨道的方向偏移所述臂的弹簧。

14、如权利要求1所述的分选机，其特征在于：所述滑架包括一第一滑架和一第二滑架，所述轴线由垂直定位的第一轴线组成，所述分选机还包括一对安装在所述滑架上的侧对比轮，所述侧对比轮分别围绕垂直定位的相应的第二轴旋转，所述对比轮啮合所述轨道的相应部分；所述第二滑架设置在所述第一滑架的前面并通过限定一垂直定位的第三轴线的枢轴而与所述第一滑架相连；所述第一轴线位于贯穿所述第二轴线和第三轴线的虚线上，所述第一轴线与所述第三轴线的间隔距离小于所述第三轴线与被摩擦轮啮合的轨道的导轨之间的距离的1/4。

15、一种操作分选机的方法，包括如下步骤：

A)沿一轨道推进所述分选机，

B)将由所述分选机的一滑架所支撑的摩擦轮压靠在所述轨道的一导轨上，以使所述摩擦轮通过与所述导轨的摩擦而旋转，

C)将所述轮的旋转运动传输给发电机以使发电机产生电能，

D)根据发电机的动力需求，改变使摩擦轮压靠导轨的力。

16、如权利要求15所述的方法，还包括防止所述力超出一预定值的步骤D。

17、如权利要求16所述的方法，其特征在于：所述步骤D包括限制发电机的动力需求。

18、如权利要求16所述的方法，其特征在于：所述步骤D包括限制臂的运动范围，所述臂上安装有所述摩擦轮。

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