長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)CST驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

摘要：帶式輸送機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，論文介紹了較先進(jìn)的CST可控軟啟動(dòng)設(shè)備及其工作原理，并結(jié)合應(yīng)用實(shí)例證明CST確實(shí)保證了帶式輸送機(jī)的安全啟動(dòng)，具有良好的使用效果，值得推廣利用。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)CST驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X(2012)03(b)-0000-00

1CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

CST內(nèi)部有輸入部分、輸出部分和離合片組件三部分組成。平行軸結(jié)構(gòu)的輸入部分為一級(jí)或二級(jí)斜齒輪減速器，直交軸結(jié)構(gòu)的輸入部分為一對(duì)錐齒輪和一對(duì)斜齒輪，輸出部分由一個(gè)太陽(yáng)輪與行星輪托架聯(lián)接的行星輪和齒圈組成。離合片組件由兩組相配合的離合片組成，靜止板與機(jī)殼連接，動(dòng)片（和環(huán)齒輪）是自由旋轉(zhuǎn)的，而當(dāng)對(duì)離合器組片施加液壓時(shí)，動(dòng)片（和環(huán)齒輪）的運(yùn)動(dòng)受到阻礙，如果把液壓壓力加大到足夠大時(shí)，動(dòng)片（和環(huán)齒輪）將與靜止板“鎖住”。

CST的其他主要部件是冷卻系統(tǒng)、液力動(dòng)作器和電氣控制。冷卻系統(tǒng)是為了消除離合片相對(duì)運(yùn)動(dòng)所散發(fā)的熱量；液力動(dòng)作器用來(lái)控制離合片的壓力；電氣控制用來(lái)監(jiān)視及控制它的運(yùn)行，并與中央控制室相連[1]。

2 長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求

帶式輸送機(jī)啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)加速過(guò)程，其加速度由零增加到最大又下降到零，輸送帶發(fā)生黏彈性變形，處于不穩(wěn)定狀態(tài)而產(chǎn)生動(dòng)張力。帶速越高、啟動(dòng)時(shí)間越短，動(dòng)張力也就越大，造成的瞬時(shí)沖擊也越大，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)損壞輸送帶與其他原部件。如果有足夠長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間，并對(duì)啟動(dòng)速度加以控制，使動(dòng)張力降至最低，就可消除瞬時(shí)沖擊。如何合理地選擇長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的軟啟動(dòng)方式，成為輸送技術(shù)人員面臨的實(shí)際問(wèn)題[2]。長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，必須便于對(duì)帶式輸送機(jī)的全面控制以保證運(yùn)行的可靠性。

3 采用CST軟驅(qū)動(dòng)帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)特性

（1）膠帶的最大張力和最大驅(qū)動(dòng)圓周力[3]

帶式輸送機(jī)的最小張力由下式確定

F2min≥Fumax

式中Fumax－啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)最大圓周驅(qū)動(dòng)力

μ-傳動(dòng)滾筒摩擦系數(shù)

α-傳動(dòng)滾筒包角

Fumax= Ka Fu

式中Fu-正常運(yùn)行時(shí)的圓周力

Ka-啟動(dòng)系數(shù)

電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)Ka=2.0

采用液力偶合器時(shí)Ka=1.5

采用CST時(shí)Ka=1.05

與采用液力偶合器比較，采用CST后帶式輸送機(jī)的最小膠帶張力可降低（1.5-1.05）/1.5=30%。

（2）膠帶的安全系數(shù)

穩(wěn)定運(yùn)行的膠帶其安全系數(shù)取決于3個(gè)因素：接頭強(qiáng)度、膠帶的附加伸長(zhǎng)和性能降低、動(dòng)態(tài)載荷。

德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN22131規(guī)定（鋼繩芯膠帶）：膠帶的接頭效率為35.7%，膠帶的附加伸長(zhǎng)對(duì)膠帶強(qiáng)度的影響為58.3%，動(dòng)載荷對(duì)膠帶強(qiáng)度的影響為71.6%。

DTⅡ設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定：膠帶的安全系數(shù)為7～9，采用CST，在同樣安全度的條件下，膠帶安全系數(shù)可降低1.9，因此采用CST后膠帶的安全系數(shù)為5.1～7.1。

（3）CST的加速度曲線可調(diào)節(jié)成理想的拋物線型，加速度可控制在0.05m/s2，起動(dòng)時(shí)間在40～120s，甚至更長(zhǎng)，靠輸入端的飛輪延長(zhǎng)停車時(shí)間。

（4）每小時(shí)的起動(dòng)次數(shù)無(wú)限制，二次起動(dòng)的間隙，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以不停機(jī)。

（5）液壓粘性離合器把力矩限制到用戶規(guī)定的數(shù)值，力矩限制在起動(dòng)和運(yùn)行時(shí)都起作用。

（6）對(duì)電力系統(tǒng)、電機(jī)和齒輪減速裝置、皮帶和皮帶接頭以及滾筒等主要組件，提供過(guò)載保護(hù)。

（7）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳遞效率如下：CST+電機(jī)為0.93；液力偶合器+電機(jī)為0.79；減速器+繞線電機(jī)為0.89。

4.CST驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

陜西彬長(zhǎng)胡家河礦業(yè)有限公司大巷帶式輸送機(jī)，其中大巷膠帶機(jī)采用軟啟動(dòng)CST，頭部３點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，型號(hào)：CST1000KS；3臺(tái)，采用巴杜電機(jī)公司產(chǎn)品。

大巷帶式輸送機(jī)基本參數(shù)。帶寬：1600mm；帶速：4.2m/s；機(jī)長(zhǎng)2536.671m；輸送量：2800t/h；傾角：0-14-1.4度；電機(jī)型號(hào)：YB25003-4；功率/電壓：3＊710KW/10KV；轉(zhuǎn)速：1485r/min；減速系統(tǒng)型號(hào)：3*CST1000Ks，減速比23.640。拉緊采用自動(dòng)液壓拉緊裝置。

大巷膠帶機(jī)采用軟啟動(dòng)CST現(xiàn)場(chǎng)可調(diào)減速曲線在60秒內(nèi)可調(diào)。（不是制動(dòng)閘，等于或大于自然停車時(shí)間）大巷膠帶機(jī)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試一段時(shí)間后，運(yùn)行狀態(tài)良好，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，CST起到了很好的控制作用。

長(zhǎng)距離大運(yùn)量帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)為多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求很高:幾臺(tái)電機(jī)能夠空載啟動(dòng)；負(fù)載變化(即速度和張力變化)時(shí)能夠及時(shí)響應(yīng)；功率平衡控制精度高；各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)力能夠協(xié)調(diào)配合。

CST驅(qū)動(dòng)器除能滿足以上要求外，其獨(dú)特的離合器設(shè)計(jì)也能夠滿足助力站根據(jù)膠帶張力變化，方便地調(diào)節(jié)電機(jī)的功率。電機(jī)功率的變化又對(duì)膠帶張力進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)膠帶尾部實(shí)際張力超出設(shè)定限制值時(shí)，可以輸出信號(hào)直接停止帶式輸送機(jī)運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于長(zhǎng)距離大型帶式輸送機(jī)，其對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求主要體現(xiàn)在起、制動(dòng)過(guò)程中最大限度的降低系統(tǒng)的慣性力，并能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)和負(fù)載平衡，將帶式輸送機(jī)的加速、停車和運(yùn)行時(shí)的膠帶張力及瞬態(tài)值降到最小。采用CST軟驅(qū)動(dòng)完全能滿足這些要求，受到用戶的一致好評(píng)，對(duì)提高輸送行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起到不小的作用。

參考文獻(xiàn)

[1].文赫巖，靳仁昌，李錦澤，劉春霞.CST軟驅(qū)動(dòng)在長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)中的應(yīng)用[J]. 水力采煤與管道運(yùn)輸，2007(2)：49-51

[2].陳衛(wèi)峰.大型礦用帶式輸送機(jī)軟啟動(dòng)方式的合理選用方法[J]. 煤礦機(jī)械，2007(2)：164-166

[3]. 宋偉剛．散狀物料帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)[M]，沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000，49-52

作者簡(jiǎn)介：高建華（1977-），女，遼寧省沈陽(yáng)市人，碩士，主要研究方向?yàn)榈V山運(yùn)輸機(jī)械及機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。