煤礦皮帶機用變頻張緊絞車傳動結(jié)構(gòu)分析

從 楠

（晉能控股煤業(yè)集團趙莊煤業(yè)， 山西 長治 046605）

1 變頻自動張緊絞車的工作原理

當張緊絞車處于工作狀態(tài)時，變頻電機開始通電，接著制動器松開，電動機可以輸出轉(zhuǎn)矩。這樣在電動機的帶動下實現(xiàn)減速器以及絞車滾筒旋轉(zhuǎn)，這樣能夠使得卷筒上的鋼絲繩拉動張緊絞車，完成輸送機張緊動作。假如電機處于放松狀態(tài)時，那么鋼絲繩處于放松的狀態(tài)，這時張緊車可以在輸送帶張緊力的作用下實現(xiàn)回撤，從而能夠有效地保障輸送機狀態(tài)的變化。

2 變頻張緊絞車中的傳動結(jié)構(gòu)

2.1 外置式渦輪蝸桿傳動結(jié)構(gòu)

通常情況下，渦輪蝸桿外置式傳動結(jié)構(gòu)是由變頻防爆電機、減速裝置、絞車卷筒、鋼絲繩等組成，如圖1 所示傳動結(jié)構(gòu)原理[1-2]。

通過分析上述蝸輪蝸桿外置式傳動結(jié)構(gòu)具有如下特點：一般情況下需要把變頻防爆電機設(shè)置在絞車卷筒外面。一般減速設(shè)備分為兩個級別，其中一級減速器為單頭蝸輪蝸桿副，而二級減速器設(shè)置為齒輪減速。一般需要將齒輪副的大齒輪與小齒輪分別連接著：絞車卷筒、蝸桿軸，從而能夠有效地便于電機進行動力傳動，可是該裝置傳動效率相對較低。該系統(tǒng)選擇平行順序布置，各個傳動機構(gòu)之間都是選用聯(lián)軸器進行連接。對于傳動單元而言，汽油與設(shè)置松散，最終導(dǎo)致體積變大，因此在井下安裝的過程中相對不方便。

圖1 渦輪蝸桿外置式傳動結(jié)構(gòu)原理圖

2.2 行星外置式傳動結(jié)構(gòu)

行星外置式傳動裝置是由變頻防爆電機、制動器、行星減速器、絞車卷筒等構(gòu)成，圖2 表示為傳動結(jié)構(gòu)原理圖[3]。

圖2 行星外置式傳動結(jié)構(gòu)原理圖

通過分析上述結(jié)構(gòu)圖可以發(fā)現(xiàn)該傳動機構(gòu)具有如下特點：在絞車卷筒位置設(shè)置變頻防爆電機、制動、行星輪減速器，與此同時需要將車設(shè)置為平行順序布置。這樣各個傳動部件都是選用聯(lián)軸器進行連接。

2.3 一體化內(nèi)置式傳動結(jié)構(gòu)

一體化內(nèi)置式傳動結(jié)構(gòu)包括防爆永磁電機、制動器、殼轉(zhuǎn)減速器、絞車卷筒、前軸承固定座等組成。下頁圖3 表示相應(yīng)的傳動結(jié)構(gòu)圖[4-5]。

通過分析上述結(jié)構(gòu)圖可以發(fā)現(xiàn)其具有如下特點：在絞車卷筒內(nèi)部設(shè)置有殼轉(zhuǎn)減速器以及相應(yīng)的防爆永磁電機，在殼轉(zhuǎn)減速器左右兩端分別為永磁電機左端法蘭、固定機殼。處于左端的旋轉(zhuǎn)外法蘭與絞車卷筒外法蘭相連接，能夠借助支撐軸和前軸進行配合。在電機的左端安裝法蘭盤，同時需要與減速器外殼固定。對于右端法蘭而言，可以安裝在固定機架上?？梢詫⒅付ㄆ湓O(shè)置在永磁電機右端輸出軸上。通過分析該結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其傳動結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)一體化設(shè)置，同時結(jié)構(gòu)相對緊湊。分析圖3 可以發(fā)現(xiàn)，當絞車卷筒左端與殼轉(zhuǎn)減速器旋轉(zhuǎn)外殼進行連接后，可以借助前軸承能夠在前軸承固定座上面實現(xiàn)支撐[6-7]。

圖3 一體化內(nèi)置式傳動結(jié)構(gòu)圖

同時需要在減速器右端連接永磁電機左側(cè)的法蘭盤，以此作為右端的受力點，進而可以形成左右兩個支撐。

3 幾種主要傳動結(jié)構(gòu)的比較分析

1）在傳動效率方面，一體化內(nèi)置三級行星傳動的殼轉(zhuǎn)減速器，相應(yīng)的傳動效率可以達到97%，極大地提高了傳動效率。同時由于選用永磁電機，一般在全頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)工作，其功率提高了2 到8%。

2）從張緊性能方面，永磁電機能夠在低速的情況下輸出較大的扭矩，因此可以進行變頻自動張緊絞車的動態(tài)效應(yīng)。

3）優(yōu)化傳動結(jié)構(gòu)，同時可以有效地減小張緊絞車的體積、重量，與此同時可以節(jié)省空間，因此在井下安裝的過程中比較方便，極大地提高了安裝工人的勞動強度。然而一體化內(nèi)置式傳動機構(gòu)在絞車卷筒懸臂支撐方面。一般在傳統(tǒng)的外置式接車卷筒的左右兩端都設(shè)置有軸承支撐，假如絞車工作時，那么鋼絲繩將會產(chǎn)生徑向的拉力，這時可以看出卷筒受力情況比較好。該設(shè)計的一體化內(nèi)置式結(jié)構(gòu)缺少最右端軸承支撐，當處于張緊狀態(tài)，那么鋼絲繩能夠?qū)硗伯a(chǎn)生徑向的拉力。當支撐力全部施加在左端前軸承上，那么卷筒將會處于完全懸臂的狀態(tài)。假如卷筒內(nèi)的減速器承擔部分徑向力，同時殼轉(zhuǎn)減速器旋轉(zhuǎn)外殼能夠借助法蘭以及絞車卷筒形成一個整體，通常左端受力支撐點為前軸承，將其放在前軸承固定座上面。對于右側(cè)受力支撐點是由減速器右側(cè)固定機殼以及相應(yīng)的法蘭盤作為整體。因此可以形成兩個支撐點，進而可以有效地改善卷筒的受力情況。

4 結(jié)語

當前，該變頻一體化內(nèi)置式傳動結(jié)構(gòu)，能夠在傳動效率與張緊性能方面表現(xiàn)突出，其性能遠高于其他兩種外置式傳動機構(gòu)，從而能夠有效地提高工作效率，可是該機構(gòu)在絞車卷筒懸臂以及減速器方面存在一定的缺陷，因此需要進一步開發(fā)，從而能夠使得變頻張緊絞車的傳動性能得到較大的提升。