【正文】 在帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)提供牽引力或制動(dòng)力它主要由傳動(dòng)滾筒減速器聯(lián)軸器和電動(dòng)機(jī)等組成電動(dòng)機(jī)與減速器又構(gòu)成了驅(qū)動(dòng)單元 置型式 驅(qū)動(dòng)裝置按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分為單滾筒驅(qū)動(dòng)雙滾筒驅(qū)動(dòng)及多滾筒驅(qū)動(dòng)按電動(dòng)機(jī)的數(shù)目分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)每個(gè) 傳動(dòng)滾筒既可配一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元又可配兩個(gè)驅(qū)動(dòng)而且每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元也可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滾筒 驅(qū)動(dòng)單元的軸線與輸送機(jī)身的關(guān)系驅(qū)動(dòng)裝置的布置形式有垂直式和并列式兩種并列式與垂直式相比較具有驅(qū)動(dòng)裝置橫向尺寸小占地面積小適宜于工作空間小的場合特別對煤礦井下更有意義但并列式布置要求使用垂直出軸減速器因此制造要求高價(jià)格也比較高我國 TD75與 DX系列帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置均為垂直布置 按驅(qū)動(dòng)單元的固定方式可分為側(cè)掛式與基本式基本式又分為固定式單點(diǎn)浮動(dòng)支承式側(cè)掛式的驅(qū)動(dòng)單元掛在機(jī)頭一側(cè)不需地基基建投資少不必考慮地面的崎嶇不平安裝調(diào) 試方便但加裝制動(dòng)裝置有困難固定式的驅(qū)動(dòng)單元固定在機(jī)座上機(jī)座用螺栓固定的基礎(chǔ)上減速器與傳動(dòng)滾筒之間采用固定式聯(lián)軸器這種固定方式要求安裝精度高但往往由于制造和安裝的誤工作載荷引起的軸和支承部分的變形以及基礎(chǔ)下沉等不均衡因素使兩根軸的對中受影響從而大大地降低了傳動(dòng)性能而單點(diǎn)浮動(dòng)支承可以克服這一不足整個(gè)驅(qū)動(dòng)單元安裝在浮動(dòng)底座上浮動(dòng)支承從理論上講減速器不受附加彎矩機(jī)殼不受附加應(yīng)力的影響因此機(jī)殼的壽命比較長浮點(diǎn)支承受力分析減速器傳給主動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)矩 T 時(shí)減速器殼體必受一反作用轉(zhuǎn)矩 根據(jù)力矩平衡原理即可求出球鉸點(diǎn)距質(zhì)心的距離 L 即 式中 作用于減速器機(jī)殼的反作用轉(zhuǎn)矩 Nm W 傳動(dòng)系統(tǒng)的重力 N 當(dāng)正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于反轉(zhuǎn)矩的的作用輔助支點(diǎn)千斤頂與底座脫開停機(jī)時(shí) 0 在重力 W 作用下底座與千斤頂接觸輔助支點(diǎn)起作用 減速器采用軸裝式減速器即輸出軸是空心的主動(dòng)滾筒與軸減速器輸出軸與主動(dòng)滾筒軸的聯(lián)接采用各種鎖緊裝器聯(lián)接這種聯(lián)接的缺點(diǎn)是拆卸減速器必須把整個(gè)減速器與電機(jī)底座一起外移給檢修更換零件造成困難 帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置最常用的電動(dòng)機(jī)是三相籠型電動(dòng)機(jī)其次是三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)只有個(gè)別情況下才采用直流電動(dòng)機(jī) 三相籠型電動(dòng)機(jī)與其兩種電動(dòng)機(jī)相比較具有結(jié)構(gòu)簡制造方便和易隔運(yùn)行可價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)并且在輸送機(jī)上便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制因此在煤礦井下得到廣泛的應(yīng)用其最大的缺點(diǎn)是不能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)范圍較廣的平滑調(diào)速起動(dòng)力矩不能控制起動(dòng)電流大當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置采用剛性聯(lián)軸器時(shí)同時(shí)在多滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)中難以調(diào)整整個(gè)電動(dòng)機(jī)之間的負(fù)載分配這個(gè)缺點(diǎn)可通過使用液力聯(lián)軸器在一定程度上得以克服我國帶式輸送機(jī)常用這種電動(dòng)機(jī)的型號有 JOJO3JQO2JSJBBJO2 目前我國已經(jīng)生產(chǎn)出最新 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)它是一般用途的全封閉自扇冷三相籠型電動(dòng)機(jī)功率等級和 安裝尺寸符合國際電工委員會英文縮寫為 IEC 標(biāo)準(zhǔn)它與被替代的 JO2JO3 系列相比較具有高效節(jié)能起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大性能好噪音低震動(dòng)小可靠性高等優(yōu)點(diǎn) YB 系列三相電動(dòng)機(jī)派生的隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)它除了有 Y 系列電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)外還有隔爆結(jié)構(gòu)先進(jìn)使用可靠等優(yōu)點(diǎn)它相應(yīng)替代了 BJO2和 BJO3系列電動(dòng)機(jī) 三相繞線型電動(dòng)機(jī)具有較好的調(diào)速特性在其轉(zhuǎn)子回路中串電阻可以解決輸送機(jī)各傳動(dòng)滾筒間的功率平衡問題不致使個(gè)別電動(dòng)機(jī)長時(shí)過載而燒壞或悶車可以通過串電阻起動(dòng)以減小對電網(wǎng)的負(fù)荷沖擊同時(shí)又可以按所需的加速度調(diào)整時(shí)間斷電器或電流繼電器進(jìn)行電 阻的逐步切換以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動(dòng)三相繞線型電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)和控制上都比較復(fù)雜如果帶電阻長時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱效率降低使用壽命短尤其在隔爆方面很難做到因此煤礦井下很少采用一般長距離大功率帶式輸送機(jī)應(yīng)用較多我國 DX 系列帶式輸送機(jī)除隔爆式電動(dòng)機(jī)采用三相籠型電動(dòng)機(jī)外其余均使用三相繞線型電動(dòng)機(jī)主要型號有 JRJRQYR 系列電動(dòng)機(jī) 直流電動(dòng)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn)就是調(diào)速特性好起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大但結(jié)構(gòu)復(fù)雜維護(hù)量大與同容量的異步電機(jī)相比較重量是異步電機(jī)的 2倍價(jià)格是異步電機(jī)的 3倍而且需要直流電源因此只有在特殊情況例如調(diào)速性能高下才采用直流電機(jī)在要求隔爆的 場合使用很少 綜上所述本設(shè)計(jì)選用 Y3154 型 驅(qū)動(dòng)單元用的減速器從結(jié)構(gòu)形式分為直交軸式和平行軸式按固定形式分為懸掛式與落地式根據(jù)使用要求輸出軸可以做成空心 查相關(guān)手冊根據(jù)相關(guān)尺寸選用 DCY355315 型減速器 驅(qū)動(dòng)裝置中的聯(lián)軸器分為聯(lián)軸器和低速聯(lián)軸器它們分別安裝在電動(dòng)機(jī)與減速器之間和減速器與傳動(dòng)滾筒中間常見的聯(lián)軸器有尼龍柱銷聯(lián)軸器液力聯(lián)軸器和粉末聯(lián)軸器等常見的低速聯(lián)軸器有十字滑塊聯(lián)軸器和棒銷聯(lián)軸器等液力聯(lián)軸器與籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)聯(lián)合工作具有改善電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能均衡負(fù)荷保護(hù)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)目前 國內(nèi)外對于大型帶式輸送機(jī)為改善起動(dòng)調(diào)速均衡載荷等廣泛推廣使用調(diào)速液力耦合器和油膜離合器針對變頻器啟動(dòng)方式本設(shè)計(jì)選用 ZL9 型彈性柱銷齒式軸器 置位置的選擇 帶式輸送機(jī)其他參數(shù)已定如果忽略由于張力變化而引起主力變量時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置功率與其位置選擇無關(guān)但其位置影響輸送帶的各點(diǎn)張力因此在選擇驅(qū)動(dòng)裝置位置時(shí)應(yīng)考慮以下兩點(diǎn) 盡量將驅(qū)動(dòng)裝置的位置選擇在使輸送帶的最大張力值為最小這樣可是輸送帶的強(qiáng)度價(jià)格相對降低運(yùn)行阻力也能減少能耗降低提高了輸送帶滾筒及其他部件的壽命 根據(jù)上述原則一般驅(qū)動(dòng)滾筒應(yīng)選擇在松邊張力較大的位置如輸送 機(jī)傾斜上運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置盡量設(shè)在上部即卸載端當(dāng)傾斜下運(yùn)并處于發(fā)電制動(dòng)工況時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置也應(yīng)盡可能放在上部這樣布置不僅有利于減小輸送帶張力而且有利于制動(dòng)避免發(fā)生飛車事故 適當(dāng)考慮安裝維修搬運(yùn)及特殊條件的要求例如煤礦井下的運(yùn)輸由于巷道狹窄驅(qū)動(dòng)裝置放在上部給更換電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)滾筒等部件帶來了困難同時(shí)供電線路加長而且隨著工作面的不斷推進(jìn)要求上部滾筒能經(jīng)常下移故驅(qū)動(dòng)裝置在上部會帶來拆卸的不便這時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置可適當(dāng)向下布置但盡量避免放在下端 根據(jù)以上驅(qū)動(dòng)裝置的要求本設(shè)計(jì)采取的驅(qū)動(dòng)裝置布置如下圖 1 電動(dòng)機(jī) 2 軸器 3 減速器 4 傳動(dòng)滾筒 5 軸器 6 逆止器 圖 2 驅(qū)動(dòng)裝置布置簡圖 24 清掃裝置 在帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中不可避免的有部分細(xì)塊和粉料粘到輸送帶的表面不能完全卸凈當(dāng)表面粘有物料的輸送帶通過回程托輥或?qū)驖L筒時(shí)由于物料的積累而是它們的直徑增大加劇托輥和輸送帶的磨損引起輸送帶跑偏同時(shí)不斷掉落的物料又污染了場地環(huán)境如果粘有物料的輸送帶表面與傳動(dòng)滾筒表面相接觸除有上列危害外還會破壞多滾筒傳動(dòng)的牽引力分配關(guān)系以致使某些電機(jī)過載而燒毀因此清掃粘結(jié)在輸送帶表面的物料對于提高輸送帶的使用壽命和 保證輸送帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是具有重要意義的 目前應(yīng)用比較好的清掃器有 P型橡膠彈簧清掃器 H型橡膠彈簧清掃器和TQ 型硬質(zhì)合金刮片清掃器 本設(shè)計(jì)中根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)選擇 DTⅡ 05E1頭部清掃器和 DTⅡ 53E2空段清掃器 25 制動(dòng)裝置制動(dòng)裝置是帶式輸送機(jī)的安全保護(hù)裝置特別是對大傾角帶式輸送機(jī)更為重要隨著生產(chǎn)的發(fā)展長距離大運(yùn)量大功率帶式輸送機(jī)的需求量也愈來愈大但合理最佳地確定大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式在許多情況下是比較困難的這是由于它要求驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠提供可調(diào)的平滑的而無沖擊的起動(dòng)力矩以減小動(dòng)張力從而改善輸送帶及整機(jī)的受 力狀況并保護(hù)電網(wǎng)免受沖擊在多臺電機(jī)驅(qū)動(dòng)情況下希望各驅(qū)動(dòng)裝置之間能夠做到功率基本平衡或者說是具有合理分配驅(qū)動(dòng)功率的能力對于長距離帶式輸送機(jī)還提出一個(gè)慢速運(yùn)行以滿足日常維修核檢帶要求 逆止器是共向上運(yùn)輸?shù)妮斔蜋C(jī)停車后限制輸送帶倒退用制動(dòng)器是供向下運(yùn)輸?shù)妮斔蜋C(jī)停車用水平運(yùn)輸若需準(zhǔn)確停車或緊急制動(dòng)也應(yīng)裝制動(dòng)器逆止器按其工作原理不同有塞帶逆止器滾柱逆止器及非接觸式逆止器等 本設(shè)計(jì)選用 NF40 型逆止器 26 交流變 術(shù)基礎(chǔ) 交流變頻調(diào)速的方法是異步電機(jī)最有發(fā)展前途的調(diào)速方法隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展性能可 靠匹配完善價(jià)格便宜的變頻器會不斷出現(xiàn)這一技術(shù)會得到更為廣泛普遍的應(yīng)用對于可調(diào)速的電力拖動(dòng)系統(tǒng)工程上往往根據(jù)電動(dòng)機(jī)電流形式分為直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩類它們最大的不同之主要在于交流電力拖動(dòng)免除了改變直流電機(jī)電流流向變化的機(jī)械向器整流子 交流電機(jī)變頻調(diào)速具有調(diào)速范圍寬精度高等特點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)起制動(dòng)速度曲線的自動(dòng)跟蹤能夠提供理想的可控起制動(dòng)性能其起動(dòng)系數(shù)可以控制在 105～ 11 起動(dòng)加速度可以控制在 0～ 005m／ S2 適用于長距離線路復(fù)雜的帶式輸送機(jī)可以控制輸送機(jī)按設(shè)定的 S 速度曲線起動(dòng)和制動(dòng)以滿足整機(jī)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性及可 靠性的要求變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置還可以提供低速驗(yàn)帶速度由于變頻調(diào)速需解決電氣方面的一系列問題造價(jià)較高使應(yīng)用受到一定程度的限制 由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式知如果連續(xù)改變電機(jī)定子電源的頻率 f 就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速在調(diào)速過程中為保證電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩不受損失在改變電機(jī)電源頻率的同時(shí)將電源電壓 U 同步增減使 Uf 為常數(shù) 現(xiàn)代變頻器基本都采用矢量調(diào)速技術(shù)使受控電機(jī)呈現(xiàn)優(yōu)良的調(diào)速特性和滿意的負(fù)載能力變頻器的加速曲線可以在很寬的范圍內(nèi)設(shè)定能滿足控制帶式輸送機(jī)加速度的要求變頻調(diào)速系統(tǒng)的機(jī)械特性很硬基本與電機(jī)的固有特 性相同使用開環(huán)系統(tǒng)控制帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)可以滿足技術(shù)要求交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性調(diào)速時(shí)平滑性好效率高低速時(shí)特性靜功率較高穩(wěn)定性好 調(diào)速范圍較大精度高 起動(dòng)電流低對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊節(jié)電效果明顯 變頻器體積小便于安裝調(diào)試維修簡便 易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化 必須有專用的變頻電源目前造價(jià)較高 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)低速段電動(dòng)機(jī)的過載能力大為降低 目前國外先進(jìn)國家的變頻技術(shù)正向小型化高可靠性抗公害多功能高性能等方向發(fā)展我國也在加快發(fā)展步伐 動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速變頻器分類 從變頻器主電路的結(jié)構(gòu)形式上可分為交－直－交變頻器和交 －交變頻器 交－直－交變頻器首先通過整流電路將電網(wǎng)的交流電整流成直流電再由逆變電路將直流電逆變?yōu)轭l率和幅值均可變的交流電交－直－交變頻器主電路結(jié)構(gòu)如下圖 圖交－直－交變頻器主電路交－交變頻器把一種頻率的交流電直接變換為另一種頻率的交流電中間不經(jīng)過直流環(huán)節(jié)又稱為周波變換器它的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖交－交變頻器結(jié)構(gòu)從變頻電源的性質(zhì)上看可分為電壓型變頻器和電流型變頻器 對交－直－交變頻器電壓型變頻器與電流型變頻器的主要區(qū)別在于中間直流環(huán)節(jié)采用什么樣的濾波器 電壓型變頻器的主電路典型形式如下圖在電路中中間 直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波直流電壓波形比較平直使施加于負(fù)載上的電壓值基本上不受負(fù)載的影響而基本保持恒定類似于電壓源因而稱之為電壓型變頻器 電壓型變頻器逆變輸出的交流電壓為矩形波或階梯波而電流的波形經(jīng)過電動(dòng)機(jī)負(fù)載濾波后接近于正弦波但有較大的諧波分量 圖電壓型變頻器電流型變頻器與電壓型變頻器在主電路結(jié)構(gòu)上基本相似所不同的是電流型變頻器的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波見下圖直流電流波形比較平直使施加于負(fù)載上的電流值穩(wěn)定不變基本不受負(fù)載的影響其特性類似于電流源所以稱之為電流型變頻器 圖電流型變頻器交－直－交變頻 器根據(jù) VVVF 調(diào)制技術(shù)不同分為 PAM 和 PWM兩種 PAM 是把 VV 和 VF 分開完成的稱為脈沖幅值調(diào)制 Pulse Amplitude Modulation 方式簡稱 PAM 方式 PAM 調(diào)制方式又有兩種一種是調(diào)壓采用可控整流即把交流電整流為直流電的同時(shí)進(jìn)行相控整流調(diào)壓調(diào)頻采用三相六拍逆變器這種方式結(jié)構(gòu)簡單控制方便但由于輸入環(huán)節(jié)采用晶閘管可控整流器當(dāng)電壓調(diào)得較低時(shí)電網(wǎng)端功率因素較低而輸出環(huán)節(jié)采用晶閘管組成的三相六拍逆變器每周換相六次輸出的諧波較大其基本結(jié)構(gòu)見圖另一種是采用不控整流斬波調(diào)壓即整流環(huán)節(jié)采用二極管不控整流只整流 不調(diào)壓再單獨(dú)設(shè)置 PWM 斬波器用脈寬調(diào)壓調(diào)頻仍采用三相六拍逆變器這種方式雖然多了一個(gè)環(huán)節(jié)但調(diào)壓時(shí)輸入功率因素不變克服了上面那種方式中輸入功率因數(shù)低的缺點(diǎn)而其輸出逆變環(huán)節(jié)未變?nèi)杂兄C波較大的問題其基本結(jié)構(gòu)見圖 圖可控整流調(diào)壓 圖 210 二極管不控整流調(diào)壓 PWM 是將 VV與 VF 集中于逆變器一起來完成的稱為脈沖寬度調(diào)制 Pulse Width Modulation方式簡稱 PWM方式 PWM調(diào)制方式采用不控整流則輸入功率因素不變用 PWM逆變同時(shí)進(jìn)行調(diào)壓和調(diào)頻則輸出諧波可以減少其基本 結(jié)構(gòu)見圖 圖 PWM 調(diào)制在 VVVF 調(diào)制技術(shù)發(fā)展的早期均采用 PAM 方式這是由于當(dāng)時(shí)的半導(dǎo)體器件是普通晶閘管等半控型器件其開關(guān)頻率不高所以逆變器輸出的交流電壓波形只能是方波而要使方波電壓的有效值隨輸出頻率的變化而改變只能靠改變方波的幅值即只能靠前面的環(huán)節(jié)改變中間直流電壓的大小隨著全控型快速半導(dǎo)體開關(guān)器件 BJTIGBTGTO 等的發(fā)展才逐漸發(fā)展為 PWM 方式由于 PWM 方式具有輸入功率因數(shù)高輸出諧波少的優(yōu)點(diǎn)因此在中小功率的變頻器中幾乎全部采用 PWM方式但由于大功率高電壓的全控型開關(guān)器件的價(jià)格還較昂貴所以為降低成本在數(shù)百千 瓦以上的大功率變頻器中有時(shí)仍需要使用以普通晶閘管為開關(guān)器件的PAM 方式 3 帶式輸送機(jī)電控裝置 31 可編程控制器 PLC 原理及應(yīng)用 可編程控制器是自自動(dòng)控制技術(shù)微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置目前它已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域因此它被稱為可編程邏輯控制器 Programmable Logic Controller 簡稱 PLC 控制器的功能和應(yīng)用 在 PLC 的發(fā)展初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置使得其應(yīng)用受到限