帶式輸送機的傳動裝置

李 銳，張思婉

(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450052)

1 引言

1．1 帶式輸送機傳動裝置的現(xiàn)狀

輸送機的輸送帶分為普通和特殊兩種結(jié)構(gòu)。普通結(jié)構(gòu)的輸送帶一般配備在固定式輸送機以及可伸縮式的輸送機上。特殊結(jié)構(gòu)的輸送帶有以下幾種:擋邊輸送帶、旅客輸送帶、無輸送帶覆蓋膠、鋼繩牽引輸送帶、花紋輸送帶、防撕裂輸送帶等。帶式輸送機是一種常見的機械設(shè)備，其傳動方式多為V帶傳動+齒輪傳動，運行高效、連續(xù)、穩(wěn)定。帶式輸送機主要是散狀物料連續(xù)運輸設(shè)備。

目前，法國現(xiàn)有的帶式輸送機的單機長度可以達到15km，輸送帶速度為8．4m/s，單滾筒的驅(qū)動功率可以達到1050kW/h，其年運量也可以達到4億噸左右。在澳大利亞，很多超大規(guī)模的工廠以及大型的采礦企業(yè)都在使用輸送機，多個傳送帶串聯(lián)起來共同工作，可以傳送上百公里?，F(xiàn)在國內(nèi)所使用的帶式輸送機正在向長距離、高運量、高效率的方向發(fā)展。雖然我國的帶式輸送機的分析與研制都是通過剛性理論來研究的，也有一定的高級安全系統(tǒng)(一般取n=10左右)以及規(guī)范方法，但是輸送帶不能只依靠簡單的方法來解釋，因為輸送帶是具有一定粘性特質(zhì)的。長距離式的帶式輸送機的輸送帶安裝有一個具有驅(qū)動功能的起、制動力的動態(tài)響應(yīng)的復(fù)雜裝置，其工作過程也是十分繁瑣。所以如何有效地延長帶式輸送機的使用壽命，并同時可以確保其運行的可靠性，是帶式輸送機目前面臨的最主要問題。傳動裝置的關(guān)鍵性技術(shù)主要可以影響輸送機的技術(shù)性能，同時也會影響到企業(yè)的經(jīng)濟效益。目前，國際上的企業(yè)一般都是通過采用可控傳動技術(shù)來解決輸送機的傳動問題。

1．2 研究帶式輸送機傳動裝置的意義

本文的研究意義在于控制帶式輸送機的傳動裝置在運動狀態(tài)下的動態(tài)應(yīng)力的峰值，預(yù)防發(fā)生斷帶事故，同時也可以降低輸送裝置的運行安全系數(shù)，有效延長機器的使用壽命，節(jié)約資金投入。隨著帶式輸送機的可控傳動技術(shù)的發(fā)展，可控傳動裝置在大型膠帶運輸機中已得到廣泛應(yīng)用，該傳動裝置以優(yōu)越的性能、較小的體積、較高的傳遞功率逐步成為傳動領(lǐng)域的主角。研究帶式輸送機的可控傳動技術(shù)，可以為輸送機領(lǐng)域的不斷發(fā)展和進步提供一定的參考與借鑒。

2 可控傳動技術(shù)

大型的帶式輸送機的傳動需要有足夠的傳動時間，并且輸送機的帶速轉(zhuǎn)動越高，其運送貨物的距離也就越長，能夠運輸?shù)呢浳锪吭酱?，與此同時所需要的工作時間就越多。假如傳動時間不夠，那么輸送帶與傳動滾筒的張力比增大，輸送帶的初張力就松弛了，這使得在傳動滾筒上面的輸送帶無法正常傳動，甚至?xí)霈F(xiàn)打滑現(xiàn)象。在傳動加速過程中，輸送帶經(jīng)常會處于不穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生粘彈性變形，會產(chǎn)生動張力。傳送帶的帶速越高，就越會產(chǎn)生一系列的關(guān)聯(lián)問題，張力加大，就會一瞬間損壞其他的裝置元部件。所以必須在規(guī)定的時間內(nèi)，有效控制輸送帶的傳動加速度，保持輸送機進行平穩(wěn)的曲線運動。這樣使得傳動張力以及電流都保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。帶式輸送機的軟傳動裝置有以下幾方面的特性:首先傳動時間可以根據(jù)帶式輸送機主參數(shù)的變化來控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，輸送機實現(xiàn)滿載傳動;其次電動機可以實現(xiàn)空載傳動，降低對電網(wǎng)的沖擊;在多機驅(qū)動時軟傳動具有平衡功率的功能，同時具有過載保護功能。

3 帶式輸送機傳送裝置的性能分析

3．1 液粘性軟傳動裝置

澳大利亞NM采礦國際有限公司的BOSS系統(tǒng)是專門研制位于重型輸送機中減速器和電動機之間的，接受電動機傳遞的動力，驅(qū)動負載旋轉(zhuǎn)，它適用于單機200～500kW的可控系統(tǒng)。在液粘性軟傳動裝置內(nèi)部，選用十幾組由摩擦材料制成的內(nèi)摩擦片和對耦摩擦片，這些摩擦片分別通過鍵軸與輸出軸和齒與輸入軸進行連接。要控制液粘軟傳動裝置的輸出轉(zhuǎn)矩，可以通過控制活塞上的液壓油壓力來控制所剪切的油膜厚度來實現(xiàn)。

3．2 液力型軟傳動裝置

調(diào)速型液力耦合器主要的工作原理首先是要將耦合器的工作腔內(nèi)充入一定量的可以保證正常工作需要的工作液，然后電動機可以給工作輪泵輪一定的機械能，與此同時泵輪中的機械能就可以轉(zhuǎn)化為液力能，從而使渦輪可以進行工作，渦輪的旋轉(zhuǎn)活動可以繼續(xù)轉(zhuǎn)化出機械能，然后帶動從動機工作，從而實現(xiàn)了從原動機到從動機之間的能量傳遞。調(diào)速型液力耦合器的調(diào)速功能主要是以電動機轉(zhuǎn)速不變的情況為前提，通過改變液力耦合器內(nèi)工作腔的工作液的充油量，從而使從動機可以進行軟傳動以及無級調(diào)速。電動機的單機功率只要不超過250kW/h，就可以讓耦合器進行自然的冷卻。相應(yīng)的電動耦合器和執(zhí)行器的電動操作器的連接負載變化的信號，也可以按照客戶自身的要求配備自動測速裝置，這樣就可以實現(xiàn)測速裝置的自動控制或調(diào)速遙控。

3．3 電氣型軟傳動裝置

電氣型軟傳動裝置變頻調(diào)速裝置主要由電抗器、控制器以及功率器件IGBT絕緣柵極可控晶體管組成。其主要的工作原理是用控制器來調(diào)節(jié)功率器件中的絕緣柵極可控晶體管，改變絕緣柵極可控晶體管進入功率器件的交流電源的頻率，由于電動機的轉(zhuǎn)速和交流電源的頻率是成正比的，所以只要控制了交流電源頻率的變化時間以及變化范圍，就能夠使輸送機按照預(yù)先設(shè)定的速度曲線進行平穩(wěn)傳動，實現(xiàn)輸送機的軟傳動。

3．4 機械式軟傳動裝置

電氣軟傳動器是三相異步電動機設(shè)計的一種全數(shù)字化智能傳動設(shè)備，其中結(jié)合了電力電子技術(shù)、單片機技術(shù)和自動控制技術(shù)。電氣軟傳動器有多種類型，但每種的工作原理都不一樣。目前被應(yīng)用最廣泛的軟傳動裝置主要是晶閘管軟傳動。其主要的工作原理為:首先要利用三相聯(lián)晶閘管的移相控制原理，將三相聯(lián)晶閘管串入電機與三相電源之間，然后改變?nèi)嗦?lián)晶閘管觸發(fā)角，在傳動時電機端的電壓會隨著晶閘管的導(dǎo)通角逐漸上升的同時，電機轉(zhuǎn)速也隨之增大，直至達到滿足傳動轉(zhuǎn)矩的要求而結(jié)束傳動過程;電氣軟傳動器的輸出是一個平穩(wěn)的升壓過程，并且電機是在限定額度的電壓下進行穩(wěn)定工作;與此同時，在旁路接觸器接通的狀態(tài)下電機才可以進入到一個相對穩(wěn)定的運行狀態(tài);停止工作時需要切斷旁路接觸器，三相晶閘管的供電電壓就會慢慢降低，電機轉(zhuǎn)速也相應(yīng)地逐漸降低到零，到此就是一個停車的全過程。這樣可以大大地降低對電動機電源的容量求，與此同時有效地減少了對供電電網(wǎng)的影響以及對機械傳動的沖擊。

［1］王崗．帶式輸送機的可控傳動裝置的研究現(xiàn)狀［J］．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，10．

［2］侯建華．帶式輸送機傳動裝置設(shè)計［J］．農(nóng)機使用與維修，2007，1．

［3］孫慧．帶式輸送機動態(tài)特性與可控傳動裝置的研究［J］．山東科技大學(xué)學(xué)報，2004，5．

［4］馬衛(wèi)東，于冰．帶式輸送機傳動裝置優(yōu)化設(shè)計［J］．黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，1．