1.本发明涉及一种刮板输送机中部槽及其使用方法，尤其是一种适用于煤矿井下采煤工作面刮板输送机的多点分布驱动式刮板输送机中部槽及其使用方法。
背景技术：
2.在采煤工作面内，刮板输送机的作用不仅是运送煤和物料，而且还是采煤机的运行轨道。同时，刮板输送机是井工煤矿综采工作面的核心装备，可用于水平运输，亦可用于倾斜运输，其安全性能及工作可靠性直接影响煤矿的安全生产和工作效率。刮板输送机是否能够正常工作，直接影响着生产的效率。如果刮板输送机出现问题，将导致整个采煤工作面停产，使工作面工作无法继续进行。刮板输送机作为综采工作面的主要运输设备，存在设备投资高，运行工况恶劣的缺点，其驱动方式的选择是决定设备能否可靠、高效运行的关键。并且随着科技的不断进步和对机器人代替人类工作的不断需求，人工智能在煤矿的研究和应用得到了快速发展。要实现关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能控制以及建设重点领域智能工厂，未来的煤矿将实现生产设备网络化和生产现场无人化，这为智能煤矿发展提供了借鉴性指导。如何提升煤炭智能化水平以及开采效率问题是行业内急需解决的一大难题。
3.目前，我国对于刮板输送机的总体设计和制造，与发达国家的差距正在逐年减小，然而在技术方面仍然存在较大的差距。体现在输送能力和关键零部件使用寿命方面。先进国家的刮板输送机输送能力几乎是我国的两倍。发达国家的机电一体化，以及监测监控设备和故障诊断系统等的成功应用，不但确保了设备运行的质量与安全，对于输送功率和生产能力的提升也有极强的促进作用。
4.矿用带式输送机多点驱动(带式输送机是散状类物料输送的重要设备，工程应用中长距离、大输送量的带式输送机的需求变得越来越多，对于带式输送机长距、重载的工程需求愈发凸显。而传统的单点驱动带式输送机己不能满足这类的工业需求，带式输送机的多点驱动方式应运而生)的思想，在中部槽加入永磁同步电动机，并按照运量需求，增减带有辅助驱动中部槽的数量，实现多点分布驱动式刮板输送机。
5.在矿山装备领域，矿井采掘装备的截割部，矿山运输装备中的带式输送机、刮板输送机以及矿井提升机等装备的驱动系统，目前多采用交流异步电机驱动技术，其是一种利用交流异步电机驱动负载工作的牵引技术。但在实际应用中为了应对低转速、大转矩的运行工况，交流异步电机与负载之间必须连接减速装置。因此，在设计选型时，需要较大的功率富裕量来应对矿山装备重载启动过程大转矩的需求，电机经常处于低效率高能耗下运行。这样导致工作面的开采效率降低，带来经济损失和浪费。而采用永磁同步电机，永磁体充磁后能够产生永久磁场，无需励磁电流，可以大幅度提高功率因数，传动效率和负载率也更高；并且永磁同步电机能够产生低转速大转矩的熟出效果，满足大驱动转矩的需求，十分适合用矿井采掘与运输设备驱动系统所处的重载启动与低俗运行的工况。因此，设计具有更灵活、更强输送能力的新型刮板运输机结构具有重要意义。
技术实现要素：
6.技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、操作简单、提高输送能力、使用效果好的多点分布驱动式刮板输送机中部槽。
7.技术方案：本发明提供一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽，包括中部槽、刮板，在所述所有中部槽的同一端左右两侧下槽部分别设有传动机构和与传动机构相连的永磁同步电动机，在所述刮板的左右两侧分别设有与传动机构轮齿相啮合的齿孔，刮板的上端面两侧对称设有沿中部槽两侧上下槽部内滑动的刮板辅助轮，以减小刮板行进过程的阻力；所述刮板的前侧两头分别设有刮板推煤铲，以实现在前进过程中铲开碎煤粉，减少碎煤粉进入中部槽和刮板的接合面；所述的刮板经刮板链牵引沿刮板输送机内做绕性运动，在到达每个中部槽的下槽部时，刮板左右两侧的齿孔与经永磁同步电机带动的传动机构轮齿相啮合，实现对刮板的点位分布驱动。
8.所述的传动机构包括与永磁同步电动机传动轴相连的蜗杆和与蜗杆相啮合的蜗轮，蜗轮水平横向轴套在中部槽下槽部同端两侧位置，通过蜗杆固定蜗轮的纵向移动，使蜗轮仅做水平横向旋转动作。
9.所述在中部槽同一端左右两侧下槽部下的永磁同步电动机各为一台，永磁同步电动机的位置方向与刮板的行进方向平行，永磁同步电动机输出轴与传动机构的蜗杆相连。
10.所述的刮板推煤铲为四个，分别焊接在刮板前端的四个角上，刮板在中部槽上下槽部内滑动时，四个刮板推煤铲跟随刮板运动。
11.所述的刮板辅助轮为四个，分别通过螺栓固定在刮板尾部的四个凹槽内，四个刮板辅助轮随刮板动作，以滚动的形式跟随刮板保持动或停。
12.所述刮板左右两侧分别设有与传动机构轮齿相啮合的齿孔为多个，在同一水平面上间隔排列，齿孔间距与相啮合的轮齿距相等。
13.实施上述的一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽方法，包括以下步骤：
14.a.工作时，刮板链带动刮板在刮板输送机内做绕性运动，当某一刮板经过中部槽的上槽部内时，与传统刮板相同，刮取采煤机采下的煤块；
15.b.设在同一端左右两侧下槽部的两台永磁同步电动机输出动力，通过传动机构的蜗轮蜗杆传送动力；
16.c.当刮板进入中部槽的下槽部内时，转动的蜗轮与刮板侧壁上的齿孔相啮合，对刮板传递动力，达到分担刮板输送机机头和机尾的电机功率，提高整体工作效率的目的；
17.d.工作中，重复步骤b至c，实现每个中部槽对刮板的多点分布驱动。
18.有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明在每段中部槽添加驱动系统，设计结构简约，在中部槽下槽部的外侧壁设计两个容放齿轮的对称开口，由两台永磁同步电机输送动能，通过齿轮啮合的方式进而驱动刮板；电机放置在同一中部槽俯视水平的两侧，不会影响刮板的推进和拉动；然后结合生产要求，在刮板输送机的中部槽段，加入所需要求的多点分布驱动式刮板输送机中部槽数量。对提高传统刮板输送机输送能力，改善链条强度，降低刮板输送机机头电机和机尾电机的功率、尺寸等方面具有重要意义。并按照运量需求配置独立驱动的中部槽数量，通过合理的协调控制策略，实现多点驱动中部槽的协调运行。有效解决了传统刮板工作时因碎煤粉卡入刮板和中部槽上下槽部侧壁接触面导致摩擦力较大、影响工作效率的问题。这对提升采煤工作面运煤量有重要意义。
附图说明
19.图1是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的立体示意图。
20.图2是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的主视结构图。
21.图3是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的俯视结构图。
22.图4是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的左视结构图。
23.图5是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的刮板立体示意图。
24.图6是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的传动结构示意简图右侧图。
25.图7是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的传动结构示意简图左侧图。
26.图8是本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽的永磁同步电机、传动机构和刮板工作状态示意图。
27.图中：1?中部槽；2?刮板；3?刮板推煤铲；4?刮板辅助轮；5?传动机构；6?永磁同步电机。
具体实施方式
28.下面结合附图中的实施例对本发明作进一步说明：
29.本发明的多点分布驱动式刮板输送机中部槽，包括中部槽1、刮板2，在所述所有中部槽1的同一端左右两侧下槽部分别设有传动机构5和与传动机构5相连的永磁同步电动机6，所述的传动机构5包括与永磁同步电动机6传动轴相连的蜗杆和与蜗杆相啮合的蜗轮，蜗轮水平横向轴套在中部槽1下槽部同端两侧位置，通过蜗杆固定蜗轮的纵向移动，使蜗轮仅做水平横向旋转动作。所述在中部槽1同一端左右两侧下槽部下的永磁同步电动机6各为一台，永磁同步电动机6的位置方向与刮板2的行进方向平行，永磁同步电动机6输出轴与传动机构5的蜗杆相连。在所述刮板2的左右两侧分别设有与传动机构5轮齿相啮合的齿孔，所述刮板2左右两侧分别设有与传动机构5轮齿相啮合的齿孔为多个，在同一水平面上间隔排列，齿孔间距与相啮合的轮齿距相等。刮板2的上端面两侧对称设有沿中部槽1两侧上下槽部内滑动的刮板辅助轮4，以减小刮板2行进过程的阻力；所述的刮板辅助轮4为四个，分别通过螺栓固定在刮板2尾部的四个凹槽内，四个刮板辅助轮4随刮板2动作，以滚动的形式跟随刮板2保持动或停。所述刮板2的前侧两头分别设有刮板推煤铲3，以实现在前进过程中铲开碎煤粉，减少碎煤粉进入中部槽1和刮板2的接合面；所述的刮板推煤铲3为四个，分别焊接在刮板2前端的四个角上，刮板2在中部槽1上下槽部内滑动时，四个刮板推煤铲3跟随刮板2运动。所述的刮板2经刮板链牵引沿刮板输送机内做绕性运动，在到达每个中部槽1的下槽部时，刮板2左右两侧的齿孔与经永磁同步电机6带动的传动机构5轮齿相啮合，实现对刮板2的点位分布驱动。
30.实施上述的多点分布驱动式刮板输送机中部槽方法，具体步骤如下：
31.a.工作时，刮板链带动刮板2在刮板输送机内做绕性运动，当某一刮板2经过中部槽1的上槽部内时，与传统刮板相同，刮取采煤机采下的煤块；
32.b.设在同一端左右两侧下槽部的两台永磁同步电动机6输出动力，通过传动机构5的蜗轮蜗杆传送动力；
33.c.当刮板2进入中部槽1的下槽部内时，转动的蜗轮与刮板2侧壁上的齿孔相啮合，对刮板2传递动力，达到分担刮板输送机机头和机尾的电机功率，提高整体工作效率的目的；
34.d.工作中，重复步骤b至c，实现每个中部槽1对刮板2的多点分布驱动。
35.如图1、图2、图3和图4所示，刮板2在中部槽1的上槽部沿刮板链牵引方向行进，刮取工作面采煤机采落的煤块；刮板链及刮板在刮板输送机内做绕性循环运动，当刮板2循环到中部槽1下槽部时，每段多点分布驱动式刮板输送机中部槽上的两台永磁同步电机6对刮板2传递动力，结合整机机头和机尾的电机带动的刮板链的牵引力，大大提高了刮板输送机的工作效率。
36.如图5所示，刮板2两端侧面齿孔用于和传动机构5的齿轮相啮合，刮板推煤铲3跟随刮板2行进过程中，清除铲开大部分散煤块，保证刮板2和中部槽1上槽部和下槽部接触面的清洁，避免堵塞、卡闭接触面的情况出现，进而保证刮板辅助轮4能够最大程度的流畅滑动，减少卡轮的情况；刮板辅助轮4减小了刮板2接触中部槽1上槽部和下槽部内壁时的摩擦阻力。
37.如图6、图7所示，传动机构5位于中部槽1下槽部一端的对称两侧，齿轮通过螺丝水平装配在中部槽1上，永磁同步电机6通过蜗杆传递动力给齿轮，刮板2经过中部槽1下槽部时，齿轮转动啮合刮板2的两侧齿孔，在刮板链牵引力的基础上，再给刮板2驱动力；刮板链和刮板2在刮板输送机内循环绕性运作，提高采煤面运煤量。
38.如图8所示，是刮板2、传动机构5和永磁同步电机6的工作示意图。技术特征：
1.一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽，包括中部槽(1)、刮板(2)，其特征在于：在所述中部槽(1)的同一端左右两侧下槽部分别设有传动机构(5)和与传动机构(5)相连的永磁同步电动机(6)，在所述刮板(2)的左右两侧分别设有与传动机构(5)轮齿相啮合的齿孔，刮板(2)的上端面两侧对称设有沿中部槽(1)两侧上下槽部内滑动的刮板辅助轮(4)，以减小刮板(2)行进过程的阻力；所述刮板(2)的前侧两头分别设有刮板推煤铲(3)，以实现在前进过程中铲开碎煤粉，减少碎煤粉进入中部槽(1)和刮板(2)的接合面；所述的刮板(2)经刮板链牵引沿刮板输送机内做绕性运动，在到达每个中部槽(1)的下槽部时，刮板(2)左右两侧的齿孔与经永磁同步电机(6)带动的传动机构(5)轮齿相啮合，实现对刮板(2)的点位分布驱动。2.根据权利要求1所述的一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽，其特征在于：所述的传动机构(5)包括与永磁同步电动机(6)传动轴相连的蜗杆和与蜗杆相啮合的蜗轮，蜗轮水平横向轴套在中部槽(1)下槽部同端两侧位置，通过蜗杆固定蜗轮的纵向移动，使蜗轮仅做水平横向旋转动作。3.根据权利要求1所述的一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽，其特征在于：所述在中部槽(1)同一端左右两侧下槽部下的永磁同步电动机(6)各为一台，永磁同步电动机(6)的位置方向与刮板(2)的行进方向平行，永磁同步电动机(6)输出轴与传动机构(5)的蜗杆相连。4.根据权利要求1所述的一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽，其特征在于：所述的刮板推煤铲(3)为四个，分别焊接在刮板(2)前端的四个角上，刮板(2)在中部槽(1)上下槽部内滑动时，四个刮板推煤铲(3)跟随刮板(2)运动。5.根据权利要求1所述的一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽，其特征在于：所述的刮板辅助轮(4)为四个，分别通过螺栓固定在刮板(2)尾部的四个凹槽内，四个刮板辅助轮(4)随刮板(2)动作，以滚动的形式跟随刮板(2)保持动或停。6.根据权利要求1所述的一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽，其特征在于：所述刮板(2)左右两侧分别设有与传动机构(5)轮齿相啮合的齿孔为多个，在同一水平面上间隔排列，齿孔间距与相啮合的轮齿距相等。7.实施权利要求1所述的一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：a.工作时，刮板链带动刮板(2)在刮板输送机内做绕性运动，当某一刮板(2)经过中部槽(1)的上槽部内时，与传统刮板相同，刮取采煤机采下的煤块；b.设在同一端左右两侧下槽部的两台永磁同步电动机(6)输出动力，通过传动机构(5)的蜗轮蜗杆传送动力；c.当刮板(2)进入中部槽(1)的下槽部内时，转动的蜗轮与刮板(2)侧壁上的齿孔相啮合，对刮板(2)传递动力，达到分担刮板输送机机头和机尾的电机功率，提高整体工作效率的目的；d.工作中，重复步骤b至c，实现每个中部槽(1)对刮板(2)的多点分布驱动。
技术总结
一种多点分布驱动式刮板输送机中部槽及其使用方法，属于煤矿井下采煤工作面的技术领域。在所有中部槽的同一端左右两侧下槽部分别设有传动机构和与传动机构相连的永磁同步电动机，在刮板的左右两侧分别设有与传动机构轮齿相啮合的齿孔，刮板的上端面两侧对称设有沿中部槽两侧上下槽部内滑动的刮板辅助轮；刮板的前侧两头分别设有刮板推煤铲；刮板经刮板链牵引沿刮板输送机内做绕性运动，在到达每个中部槽的下槽部时，刮板左右两侧的齿孔与经永磁同步电机带动的传动机构轮齿相啮合，实现对刮板的多点分布驱动。对提高传统刮板输送机输送能力，改善链条强度，降低刮板输送机机头电机和机尾电机的功率、尺寸等方面具有重要意义。尺寸等方面具有重要意义。尺寸等方面具有重要意义。
技术研发人员：葛世荣 姚仕辉 郭一楠
受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）
技术研发日：2021.10.08
技术公布日：2021/12/27
声明：
“多点分布驱动式刮板输送机中部槽及其使用方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国矿业大学（北京）
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