带式输送机驱动装置设计(6)

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8 带式输送机驱动装置特性分析

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驱动装置是带式输送机的核心部件，属于系统的动力部件，其性能对于带式输送机的运输能力、运输成本、胶带最大张力的控制以及输送机运行的稳定性和安全性的控制方面，都是至关重要的。性能稳定、性价比高、功能完善、技术先进，是现代大型带式输送机动力装置必然的要求。而对于我国这样的国家，性能稳定、性价比高应该优先于后两项指标。

8.1 大功率带式输送机对驱动装置的要求

驱动装置是影响输送机动态特性的主要因素。大功率带式输送机在正常运行，尤其是在较不稳定的起制动状况时，动张力与静张力迭加，引起胶带在驱动滚筒处的张力重新分布并导致不稳定的运行[24-25]。此外，还引起拉紧装置载荷的显著增大和重锤式拉紧装置位移的增加。这是因为胶带是弹性体，在外界扰动力(驱动力、制动力和运行阻力等)的作用下，沿胶带纵向产生振动的缘故。这是带式输送机动力学现象最主要的部分之一。如何减小其胶带的张力及其张力变化以减少冲击，对于完善输送机的运行性能和提高运输能力非常重要。而减小胶带张力及其变化于动力装置的性能有很大关系。驱动力过大、起动过快都会引起过大的胶带张力，从而影响到系统的所有元部件。理想的驱动装置必须具备以下条件。

(1) 起动控制，即对起动加速度和起动时间的精确控制(可控起动)，或至少能满足空载或轻载起动(软起动)。

(2) 频繁起动和多机驱动的功率平衡。 (3) 停车安全。

(4) 安全可靠，维护方便，经济高效。

8.2 起动控制

驱动装置必须连续地对胶带加速而不受负载的影响，起动时间应足够长，加速度值应控制在0.1m/s2-0.3m/s2以内，以防止撤料、滚料(尤其是大倾角带式输送机)、胶带在滚筒上打滑以及拉紧装置的过度位移。胶带是粘弹性体而不是刚性体，因此要求起动输送机不能产生较大的胶带动张力(这种动张力甚至可能在胶带中引起共振)，传统的电机加减速器直接起动的方式早已不能满足大功率、长距离带式输送机的起动要求。

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8.3 制动控制

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停车时驱动装置若能保持足够长的停车时间和平缓的减速曲线，将使停车时产生的张力波保持在安全范围内。对于长距离、大弹性模量的带式输送机来说，停车制动时比加速更具危险性，控制更困难。分析表明，胶带内部储存的应力能在停车使所产生的特殊动应力比驱动系统在加速时所产生的动应力要大得多。这就要求对长距离带式输送机必须用动态分析法来彻底的研究，诸如起动断电、紧急停车等工况所带来的危害[26]。

正常停车曲线的形状可能不像起动曲线那样至关重要，但是最好在驱动输入端安装飞轮，从而延长停车时间。在大多数情况下，驱动装置的惯性必须始终加在输送机上，以避免过快地停车。

在紧急停车时，使用与加速曲线类似地可控制地减速方法是必要的。停车时间要延长到满足安全系数的要求。

在实际中，只要延长加减速时间，就可以降低胶带安全系数，意味着降低胶带成本和输送机总价格(因胶带占输送机总价35%-45%左右)。所以选择合适的驱动装置，就降低高至几百万元的设备投资。由此可见，选择最佳的驱动和制动装置所带来的经济效益是很可观的。 8.4 过载保护

所有带式输送机的零部件都必须防止过载，因为驱动装置可以将过大力矩传递到胶带上，胶带上的冲击载荷也可对减速器和电动机的机械部件产生严重的影响[27-28]。起动加载过多的输送机，对电动机过载能力的要求较高，可以用可调整最大力矩限制装置如限矩型液力偶合器来排除输送机偶然起动和运行加载过多的可能性，能消除胶带上主要的瞬间冲击动应力及其对减速器和电动机的影响。 8.5 多机驱动时的负载平衡

大功率带式输送机通常采用多机驱动的方式，由于电机特性的差异，以及驱动滚筒直径的微小变化都可能造成各驱动单元的功率不平衡，严重的可导致电机过载而烧毁。国外大功率带式输送机通常采用串联式PID(比例、积分、微分)控制回路，从而控制驱动装置的速度和输出力矩，快速准确地进行功率平衡。国内限于技术经济条件通常采用技术较为成熟的液力偶合器(限矩型或调速型)来控制电机的功率均衡。 8.6 驱动装置的其他要求

大功率带式输送机的驱动装置还应该具备延长电机绝缘材料的寿命，降低对电机

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的技术要求以及低速验带、故障自我诊断、对电网污染小等性能。另外，驱动装置也应允许在不停电动机时停车(当停车时间很短并允许的情况下)，这将尽可能地减少冲击电流。国外研究表明，电动机损坏有37%与高峰值冲击电流引起的绝缘损坏有关。

为了减少电动系统的应力，各驱动电动机可以分时起动，减少起动电流对电网的冲击，降低对电源系统的技术要求，避免因过大的电压将而引起起动力矩降低。控制输送带的动张力，减小拉紧装置的的行程。能够满足频繁起动控制系统还应使装置在满载运行时具有可调性。比如，在多驱动的输送机上，若负载较小，且其中一个或几个驱动装置需暂时脱开的话，必须保证输送机继续运转。最后也是最重要的要是，安全、可靠、技术经济指标均衡，即性价比好。

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结 论

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综合考虑，该设计的驱动装置的组合方式为分离式Y-ZLY。该驱动装置由电动机、联轴器、减速器、制动器、滚筒组成。通过结合设计参数的计算对以上的驱动装置分别进行选型。电动机采用型号为Y315S-4,所选电动机的额定功率P=110kw，满载转速

i?nm/nw=24.79，n=1480r/min 。减速器采用型号为H3SH14， 额定功率Ped =110kw。

滚筒采用人字形沟槽包胶滚筒。高速级联轴器采用LX3联轴器，低速级联轴器采用ZL8型联轴器。

通过采用以上所选型号的驱动装置，能达到设计参数的要求，降低所选用的输送带的强度要求，节约整机成本，是一种合理的选择。

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致 谢

本论文的完成过程中，自始自终得到了江琴老师的精心指导和亲切关怀。指导老师严谨的治学态度、严于律己宽以待人的做人风范是我们终身学习的榜样。另外课题组活跃的学术风气、学术观点与为人上的坦诚也深深的感染了我，使我获得了太多的启发，在此特表深深谢意！

在课题研究的整个过程中，江老师一直给予悉心的指导与帮助。在同他们的合作中取得了很大的进步，同时他们丰富的理论知识及实际工作经验、对待学术问题的科学态度令我钦佩。在此表示由衷的感谢！

同时，我向在写作过程中与我共同探讨问题的同学、朋友表示诚挚的感谢。 谨以此文献给所有曾经指导、关怀、帮助、和支持过我的老师、各级领导、朋友和同学！

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