论文部分内容阅读
【摘要】文章对带式输送机多种驱动方式的优缺点进行了分析，认为带式输送机驱动装置配置过高是一种资源浪费，对于大型带式输送机，如果驱动装置配置过低，将造成胶带启动时动张力增加，甚至造成胶带共振，所以选择合理的驱动装置，降低维修工作量和运营成本是选择驱动装置的关键。
【关键词】带式输送机；驱动装置；驱动方式
0.前言
带式输送机可用于水平运输，亦可用于倾斜运输。随着我国国民经济的发展，带工输送机在煤炭、电力、建材、钢铁、化工等领域越来越广泛地被使用，且有着运量越来越大，运距越来越长，带速越来越高的发展趋势，是一种重要的煤炭输送设备。带式输送机的工作状况会直接影响到煤矿的安全生产以及生产效率问题，所以，目前国内外众多的带式输送机生产厂家都在努力提高带式输送机的可靠性，安全性，不断完善相关技术，力图使带式输送机的故障最低化。通过几年来的努力，带式输送机的工作性能确实得到了大幅提高，也基本实现了最初的设计目的，但是随着社会的发展，我们对煤炭的需求量越来越大，如果提高带式输送机装机功率的话，虽然效率也能得到提高，但是随之也会出现种种故障，所以，在带式输送机的设计中，如何合理选择带式输送机驱动装置，是带式输送机设计中的关键，也是带式输送机设计是否合理、运行是否正常、维修费用和维修量较少的关键问题。下面就带式输送机驱动方式问题谈一点自己的看法。
1.带式输送机驱动方式
1.1电动滚筒
电动滚筒分内装式电动滚筒和外装式电动滚筒，它们的主要区别在于内装式电动滚筒电动机装在滚筒内部，外装式电动滚筒电动机装在滚筒外部，并与滚筒钢性联接。内装式电动滚筒由于电动机装在滚筒内部，电动机散热性较差，一般用在功率为30kw以下、安装机长小于150m的带式输送机上。外装式电动滚筒由于电动机装在滚筒外部，电动机散热性较好，一般用在功率为45kw以下、安装机长小于150m的带式输送机上。其最大的优点是结构紧凑，维修费用低，可靠性高，驱动装置和传动滚筒合二为一。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大。可靠性比Y型电动机+联轴器+减速器驱动方式差。
1.2 Y型电动机+联轴器+减速器
Y型电动机+联轴器+减速器驱动方式的优点是：结构简单，维护工作量小，维修费用低，可靠性高。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大。一般用在功率为45kw以下、安装机长小于150m的带式输送机上。
1.3 Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器
Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器是带式输送机上使用最为广泛的一种驱动装置。限矩型液力耦合器分带后辅室限矩型液力耦合器和不带后辅室限矩型液力耦合器。由于带后辅室限矩型液力耦合器在电动机启动时，液力油由后辅室通过节流孔缓慢进入液力耦合器工作腔，所以其启动性能优于不带后辅室限矩型液力耦合器。但是由于带后辅室限矩型液力耦合器启动时间长、发热量大、所以在限矩型液力耦合器选型时，如果选用带后辅室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力耦合器启动时间长，发热量大，所以应优先选用较大型号液力耦合器；如果选用不带后辅室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力耦合器启动时间较短，发热量较小，所以应优先选用较小型号液力耦合器。对于有多台电动机驱动的带式输送机，如果选择用Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器驱动方式，液力耦合器建议选用带后辅室限矩型液力耦合器。所以Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器驱动方式一般用在单机功率为630kw以下、安装机长小于1500m的带式输送机上。
其优点是：性价比高，结构简单紧凑，维护工作量小，维修费用低，保护电动机过载，多台电动机驱动时，能平衡电机功率，可分台延时启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击，可靠性高，价格低，是机长小于1500m的带式输送机的首选驱动方式。
缺点是：软起动性能较差，不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。
1.4 Y型电动机+调速型液力耦合器+减速器
Y型电动机+调速型液力耦合器+减速器是大型带式输送机常用的一种驱动方式，一般用在机长大于800m的长距离大型带式输送机上。
其优点是：结构较简单，维护工作量较小，电动机空负荷启动，保护电动机过载，多台电动机驱动时，可分台延时启动，减小带式输送机启动时对电网的冲击，可靠性较高，软启动性能较好，具有启动可控性能，即启动时间可控、启动速度曲线可控，价格较低。
其缺点是：液力耦合器启动时，由于液力耦合器工作腔油量变化和速度变化曲线为非线性关系且具有置后性，所以可控性动态响应慢，做闭环控制难度较大，有时有渗油现象发生。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。
1.5 Y型电动机+CST驱动装置
Y型电动机+CST驱动装置是美国道奇公司专为带式输送机设计的，具有较高可靠性的机电一体化驱动装置，一般用在机长大于1000m的长距离大型带式输送机上。
其优点是：软起动性能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线也可控，可做闭环控制，电动机空负荷起动，结构简单，维护工作量小，多台电动机驱动时，可分台启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击。
其缺点是：对维修工及润滑油要求高，设备价格高。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。
1.6绕线电动机+减速器
绕线电动机+减速器有三种控制方式，第一种控制方式为绕线电动机串频敏电阻或水电阻；第二种控制方式为绕线电动机串金属电阻；第三种控制方式为绕线电动机串级调速。第一种控制方式无调速功能，且电动机不能频繁启动，一般用在机长大于500m且电动机不频繁启动的带式输送机上；第二种控制方式无调速功能，但电动机可以频繁启动，配可控硅动力制动后，是下运带式输送机最常用的驱动方式；第三种控制方式具有调速功能，可做闭环控制，一般用在机长大于1000m的长距离，且要求具有调速功能的大型带式输送机上。 其优点是：第一、第二种控制方式，结构简单，维护工作量较小，软起动性能较好，价格较低，起动时对电网冲击小，可靠性高，可控性能好；第三种控制方式，动力制动性能优良。
其缺点是：第一、第二种控制方式启动和停车时能耗较大；第三种控制方式系统复杂，且有被交-交变频或交-直-交变频替代的趋势。
1.7高速直流电动机+减速器
高速直流电动机+减速器驱动方式是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。
其优点是：软起动性能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性也可控，电气制动性能好，可无级变速，可做闭环控制，可控性能优良，可靠性较高。
其缺点是：价格十分昂贵，可控硅整流系统复杂，电控设备占地面积大，功率因数低，直流电动机有滑环，电刷磨损大，维护工作量较大，目前无防爆型，在煤矿井下无法使用。
1.8低速直流电动机直接驱动带式输送机的驱动滚筒
低速直流电动机直接驱动带式输送机的传动滚筒驱动方式是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上，且电动机单机功率大于1000kw的带式输送机上。
其优点是：软起动性能优良，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性也可控，电气制动性能好，可无级变速，可做闭环控制，可控性能优良，无减速器，可靠性较高。
其缺点是：价格十分昂贵，可控硅整流系统复杂，电控设备占地面积大，功率因数低，直流电动机有滑环，电刷磨损大，维护工作量较大，目前大功率无防爆型，在煤矿井下无法使用。
1.9变频调速电动机+减速器
变频调速电动机+减速器有二种控制方式，第一种控制方式为交-交变频，第二种控制方式为交-直-交变频。交-交变频系统功率因数较低，在启动、运行中将会产生较大的高次谐波，对电网造成污染。电动机的频繁启动也将对电网会造成较大的无功冲击，必须对此进行综合治理。相对交-直-交变频设备投资较低。交-直-交变频系统由于在装置中设有滤波单元和补偿单元，功率因数大于0.9，高次谐疲分量很小，不会造成谐波污染，无需专门设置谐波吸收和无功补偿装置，但单机功率大于2000kw的交-直-交变频传动系统国内目前尚不能生产，设备及备件必须进口，相对交-交变频设备投资较高。一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。
其优点是：软起动性能优良，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性也可控，电气制动性能好，可无级变速，可做闭环控制，可控性能优良，可靠性高。
其缺点是：价格十分昂贵，电控设备占地面积大，目前单机功率大于400kw无防爆型，在煤矿井下无法使用。
2.结论
通过以上对带式输送机各种驱动装置优缺点的分析，在选择带式输送机驱动装置时，带式输送机不需要调速，且机长小于1500m的带式输送机，Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器是其首选驱动方式，其次为绕线电动机+减速器（控制方式为绕线电动机串金属电阻）；如果机长大于1500m的带式输送机，Y型电动机+CST驱动装置是其首选驱动方式，其次为Y型电动机+调速型液力耦合器+减速器。在带式输送机运量变化较大，而且需要调速的情况下，变频调速电动机+减速器是其首选驱动方式，其次为绕线电动机串级调速+减速器。 [科]
【参考文献】
［１］杨同敏等.对国产综放设备发展及配套的几点思考[J].煤矿机械，2009（8）.
［２］蹼良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，1997（11）.
［３］胡如夫.煤矿井下功率减速器散热装置研究[J].煤矿机械，2008（12）.
［４］钱观生等.我国矿用带式输送机标准化的现状、问题及对策[J].煤矿机械，2010，（7）.
【关键词】带式输送机；驱动装置；驱动方式
0.前言
带式输送机可用于水平运输，亦可用于倾斜运输。随着我国国民经济的发展，带工输送机在煤炭、电力、建材、钢铁、化工等领域越来越广泛地被使用，且有着运量越来越大，运距越来越长，带速越来越高的发展趋势，是一种重要的煤炭输送设备。带式输送机的工作状况会直接影响到煤矿的安全生产以及生产效率问题，所以，目前国内外众多的带式输送机生产厂家都在努力提高带式输送机的可靠性，安全性，不断完善相关技术，力图使带式输送机的故障最低化。通过几年来的努力，带式输送机的工作性能确实得到了大幅提高，也基本实现了最初的设计目的，但是随着社会的发展，我们对煤炭的需求量越来越大，如果提高带式输送机装机功率的话，虽然效率也能得到提高，但是随之也会出现种种故障，所以，在带式输送机的设计中，如何合理选择带式输送机驱动装置，是带式输送机设计中的关键，也是带式输送机设计是否合理、运行是否正常、维修费用和维修量较少的关键问题。下面就带式输送机驱动方式问题谈一点自己的看法。
1.带式输送机驱动方式
1.1电动滚筒
电动滚筒分内装式电动滚筒和外装式电动滚筒，它们的主要区别在于内装式电动滚筒电动机装在滚筒内部，外装式电动滚筒电动机装在滚筒外部，并与滚筒钢性联接。内装式电动滚筒由于电动机装在滚筒内部，电动机散热性较差，一般用在功率为30kw以下、安装机长小于150m的带式输送机上。外装式电动滚筒由于电动机装在滚筒外部，电动机散热性较好，一般用在功率为45kw以下、安装机长小于150m的带式输送机上。其最大的优点是结构紧凑，维修费用低，可靠性高，驱动装置和传动滚筒合二为一。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大。可靠性比Y型电动机+联轴器+减速器驱动方式差。
1.2 Y型电动机+联轴器+减速器
Y型电动机+联轴器+减速器驱动方式的优点是：结构简单，维护工作量小，维修费用低，可靠性高。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大。一般用在功率为45kw以下、安装机长小于150m的带式输送机上。
1.3 Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器
Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器是带式输送机上使用最为广泛的一种驱动装置。限矩型液力耦合器分带后辅室限矩型液力耦合器和不带后辅室限矩型液力耦合器。由于带后辅室限矩型液力耦合器在电动机启动时，液力油由后辅室通过节流孔缓慢进入液力耦合器工作腔，所以其启动性能优于不带后辅室限矩型液力耦合器。但是由于带后辅室限矩型液力耦合器启动时间长、发热量大、所以在限矩型液力耦合器选型时，如果选用带后辅室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力耦合器启动时间长，发热量大，所以应优先选用较大型号液力耦合器；如果选用不带后辅室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力耦合器启动时间较短，发热量较小，所以应优先选用较小型号液力耦合器。对于有多台电动机驱动的带式输送机，如果选择用Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器驱动方式，液力耦合器建议选用带后辅室限矩型液力耦合器。所以Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器驱动方式一般用在单机功率为630kw以下、安装机长小于1500m的带式输送机上。
其优点是：性价比高，结构简单紧凑，维护工作量小，维修费用低，保护电动机过载，多台电动机驱动时，能平衡电机功率，可分台延时启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击，可靠性高，价格低，是机长小于1500m的带式输送机的首选驱动方式。
缺点是：软起动性能较差，不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。
1.4 Y型电动机+调速型液力耦合器+减速器
Y型电动机+调速型液力耦合器+减速器是大型带式输送机常用的一种驱动方式，一般用在机长大于800m的长距离大型带式输送机上。
其优点是：结构较简单，维护工作量较小，电动机空负荷启动，保护电动机过载，多台电动机驱动时，可分台延时启动，减小带式输送机启动时对电网的冲击，可靠性较高，软启动性能较好，具有启动可控性能，即启动时间可控、启动速度曲线可控，价格较低。
其缺点是：液力耦合器启动时，由于液力耦合器工作腔油量变化和速度变化曲线为非线性关系且具有置后性，所以可控性动态响应慢，做闭环控制难度较大，有时有渗油现象发生。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。
1.5 Y型电动机+CST驱动装置
Y型电动机+CST驱动装置是美国道奇公司专为带式输送机设计的，具有较高可靠性的机电一体化驱动装置，一般用在机长大于1000m的长距离大型带式输送机上。
其优点是：软起动性能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线也可控，可做闭环控制，电动机空负荷起动，结构简单，维护工作量小，多台电动机驱动时，可分台启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击。
其缺点是：对维修工及润滑油要求高，设备价格高。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。
1.6绕线电动机+减速器
绕线电动机+减速器有三种控制方式，第一种控制方式为绕线电动机串频敏电阻或水电阻；第二种控制方式为绕线电动机串金属电阻；第三种控制方式为绕线电动机串级调速。第一种控制方式无调速功能，且电动机不能频繁启动，一般用在机长大于500m且电动机不频繁启动的带式输送机上；第二种控制方式无调速功能，但电动机可以频繁启动，配可控硅动力制动后，是下运带式输送机最常用的驱动方式；第三种控制方式具有调速功能，可做闭环控制，一般用在机长大于1000m的长距离，且要求具有调速功能的大型带式输送机上。 其优点是：第一、第二种控制方式，结构简单，维护工作量较小，软起动性能较好，价格较低，起动时对电网冲击小，可靠性高，可控性能好；第三种控制方式，动力制动性能优良。
其缺点是：第一、第二种控制方式启动和停车时能耗较大；第三种控制方式系统复杂，且有被交-交变频或交-直-交变频替代的趋势。
1.7高速直流电动机+减速器
高速直流电动机+减速器驱动方式是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。
其优点是：软起动性能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性也可控，电气制动性能好，可无级变速，可做闭环控制，可控性能优良，可靠性较高。
其缺点是：价格十分昂贵，可控硅整流系统复杂，电控设备占地面积大，功率因数低，直流电动机有滑环，电刷磨损大，维护工作量较大，目前无防爆型，在煤矿井下无法使用。
1.8低速直流电动机直接驱动带式输送机的驱动滚筒
低速直流电动机直接驱动带式输送机的传动滚筒驱动方式是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上，且电动机单机功率大于1000kw的带式输送机上。
其优点是：软起动性能优良，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性也可控，电气制动性能好，可无级变速，可做闭环控制，可控性能优良，无减速器，可靠性较高。
其缺点是：价格十分昂贵，可控硅整流系统复杂，电控设备占地面积大，功率因数低，直流电动机有滑环，电刷磨损大，维护工作量较大，目前大功率无防爆型，在煤矿井下无法使用。
1.9变频调速电动机+减速器
变频调速电动机+减速器有二种控制方式，第一种控制方式为交-交变频，第二种控制方式为交-直-交变频。交-交变频系统功率因数较低，在启动、运行中将会产生较大的高次谐波，对电网造成污染。电动机的频繁启动也将对电网会造成较大的无功冲击，必须对此进行综合治理。相对交-直-交变频设备投资较低。交-直-交变频系统由于在装置中设有滤波单元和补偿单元，功率因数大于0.9，高次谐疲分量很小，不会造成谐波污染，无需专门设置谐波吸收和无功补偿装置，但单机功率大于2000kw的交-直-交变频传动系统国内目前尚不能生产，设备及备件必须进口，相对交-交变频设备投资较高。一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。
其优点是：软起动性能优良，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性也可控，电气制动性能好，可无级变速，可做闭环控制，可控性能优良，可靠性高。
其缺点是：价格十分昂贵，电控设备占地面积大，目前单机功率大于400kw无防爆型，在煤矿井下无法使用。
2.结论
通过以上对带式输送机各种驱动装置优缺点的分析，在选择带式输送机驱动装置时，带式输送机不需要调速，且机长小于1500m的带式输送机，Y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器是其首选驱动方式，其次为绕线电动机+减速器（控制方式为绕线电动机串金属电阻）；如果机长大于1500m的带式输送机，Y型电动机+CST驱动装置是其首选驱动方式，其次为Y型电动机+调速型液力耦合器+减速器。在带式输送机运量变化较大，而且需要调速的情况下，变频调速电动机+减速器是其首选驱动方式，其次为绕线电动机串级调速+减速器。 [科]
【参考文献】
［１］杨同敏等.对国产综放设备发展及配套的几点思考[J].煤矿机械，2009（8）.
［２］蹼良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，1997（11）.
［３］胡如夫.煤矿井下功率减速器散热装置研究[J].煤矿机械，2008（12）.
［４］钱观生等.我国矿用带式输送机标准化的现状、问题及对策[J].煤矿机械，2010，（7）.