琚素英

（西山煤電集團(tuán)公司官地煤礦， 山西 太原 030022）

引言

作為一種結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)性好的散料運(yùn)輸設(shè)備，帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用在煤炭運(yùn)輸中，隨著輸送機(jī)不斷朝著大型化、長距離、大運(yùn)量、高帶速方向發(fā)展，對(duì)輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求?，F(xiàn)有的帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括液力耦合器、變頻電機(jī)、液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)等，在實(shí)際使用過程中均存在著輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)振動(dòng)沖擊大、傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率低的問題，嚴(yán)重影響了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。為了提高輸送機(jī)在啟動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，本文結(jié)合各類型的驅(qū)動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種機(jī)電液綜合傳動(dòng)系統(tǒng)，以交流變頻調(diào)速[1]為基礎(chǔ)、液壓傳動(dòng)馬達(dá)控制為輔助的綜合傳動(dòng)控制系統(tǒng)，有效利用了變頻驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)電流小、工作效率高，以及液壓傳動(dòng)馬達(dá)所具有的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點(diǎn)，采用AMEsim 仿真分析軟件對(duì)其綜合傳動(dòng)控制效果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明該控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)，能顯著提升輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性。

1 綜合傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

根據(jù)帶式輸送機(jī)工作時(shí)的特性，本文提出的基于機(jī)電液一體控制的綜合傳動(dòng)系統(tǒng)[2]的整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 帶式輸送機(jī)綜合傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

根據(jù)帶式輸送機(jī)在不同啟動(dòng)工況下的啟動(dòng)特性要求，當(dāng)帶式輸送機(jī)在輕載運(yùn)行啟動(dòng)的條件下，該綜合傳動(dòng)系統(tǒng)僅依靠系統(tǒng)內(nèi)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)即可完成該輸送機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)。當(dāng)帶式輸送機(jī)在極限滿載的工況下啟動(dòng)時(shí)，若僅依靠電機(jī)啟動(dòng)，則在啟動(dòng)瞬間所需要的啟動(dòng)力矩極大，而當(dāng)輸送機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后的力矩僅為啟動(dòng)力矩的2/3，這樣就會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)低效工作區(qū)域，能耗大、效率低。故在此工況下依靠系統(tǒng)內(nèi)的液壓馬達(dá)作為一個(gè)輔助的啟動(dòng)動(dòng)力源，在開始啟動(dòng)時(shí)，利用蓄能器內(nèi)存儲(chǔ)的高壓油驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行，和驅(qū)動(dòng)電機(jī)一起完成帶式輸送機(jī)滿載工況下的穩(wěn)定啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后液壓馬達(dá)關(guān)閉，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)矩為輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩，能夠確保該驅(qū)動(dòng)電機(jī)在整個(gè)驅(qū)動(dòng)期間，處于穩(wěn)定高效的負(fù)載工作區(qū)域。

2 綜合傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真分析

由于帶式輸送機(jī)在啟動(dòng)階段對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的功率和穩(wěn)定性要求最高，因此本文利用AMEsim 仿真分析軟件[3]建立該綜合傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真分析模型，對(duì)帶式輸送機(jī)在滿載啟動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)特性進(jìn)行仿真分析，以確認(rèn)該綜合傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

在實(shí)際應(yīng)用的過程中為了確保帶式輸送機(jī)的綜合傳動(dòng)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，創(chuàng)造性地采用了液壓馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式，完成大轉(zhuǎn)矩的啟動(dòng)需求后控制液壓馬達(dá)退出工作，后續(xù)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行完全依靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，工作過程中馬達(dá)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率變化曲線如下頁圖2所示。

由仿真分析結(jié)果可知，帶式輸送機(jī)系統(tǒng)的設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間約為60 s，在啟動(dòng)過程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓馬達(dá)的功率之和即為輸送機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)所需的滿載啟動(dòng)功率，同時(shí)將在啟動(dòng)過程中的各關(guān)鍵部位的轉(zhuǎn)速情況進(jìn)行合成。當(dāng)帶式輸送機(jī)完成啟動(dòng)后液壓馬達(dá)的功率逐漸降低到零，驅(qū)動(dòng)電機(jī)保持穩(wěn)定的輸送機(jī)運(yùn)行驅(qū)動(dòng)功率。電機(jī)轉(zhuǎn)速通過減速系統(tǒng)使轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的行星架的轉(zhuǎn)速，從而確保了輸送機(jī)系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中轉(zhuǎn)速的平穩(wěn)性。

圖2 綜合傳動(dòng)系統(tǒng)仿真結(jié)果示意圖

根據(jù)分析可知，該綜合傳動(dòng)控制系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和液壓馬達(dá)的共同作用下，能夠?qū)㈦姍C(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少1/3，有效避免了功率浪費(fèi)，提升了能量利用效率，同時(shí)通過傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速合成，確保了在啟動(dòng)過程中的速度曲線完全按照設(shè)定的S 形運(yùn)行曲線來進(jìn)行[4]，確保了輸送機(jī)系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，降低了啟動(dòng)沖擊，達(dá)到了預(yù)期目的。

3 結(jié)論

1）該綜合傳動(dòng)系統(tǒng)依靠系統(tǒng)內(nèi)的液壓馬達(dá)作為一個(gè)輔助的啟動(dòng)動(dòng)力源，在開始啟動(dòng)時(shí)，利用蓄能器內(nèi)存儲(chǔ)的高壓油驅(qū)動(dòng)馬達(dá)運(yùn)行和驅(qū)動(dòng)電機(jī)一起完成帶式輸送機(jī)滿載工況下的穩(wěn)定啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后液壓馬達(dá)關(guān)閉，能夠確保該驅(qū)動(dòng)電機(jī)在整個(gè)驅(qū)動(dòng)期間，處于穩(wěn)定高效的負(fù)載工作區(qū)域。

2）該傳動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)㈦姍C(jī)啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小1/3，有效避免了功率浪費(fèi)，提升了能量利用效率，同時(shí)通過傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速合成，確保了在啟動(dòng)過程中的速度曲線完全按照設(shè)定的S 形運(yùn)行曲線來進(jìn)行，確保了輸送機(jī)系統(tǒng)在啟動(dòng)過程中的穩(wěn)定性，降低了啟動(dòng)沖擊。