從 楠

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)趙莊煤業(yè)， 山西 長(zhǎng)治 046605）

1 變頻自動(dòng)張緊絞車(chē)的工作原理

當(dāng)張緊絞車(chē)處于工作狀態(tài)時(shí)，變頻電機(jī)開(kāi)始通電，接著制動(dòng)器松開(kāi)，電動(dòng)機(jī)可以輸出轉(zhuǎn)矩。這樣在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)減速器以及絞車(chē)滾筒旋轉(zhuǎn)，這樣能夠使得卷筒上的鋼絲繩拉動(dòng)張緊絞車(chē)，完成輸送機(jī)張緊動(dòng)作。假如電機(jī)處于放松狀態(tài)時(shí)，那么鋼絲繩處于放松的狀態(tài)，這時(shí)張緊車(chē)可以在輸送帶張緊力的作用下實(shí)現(xiàn)回撤，從而能夠有效地保障輸送機(jī)狀態(tài)的變化。

2 變頻張緊絞車(chē)中的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

2.1 外置式渦輪蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

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

通過(guò)分析上述蝸輪蝸桿外置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：一般情況下需要把變頻防爆電機(jī)設(shè)置在絞車(chē)卷筒外面。一般減速設(shè)備分為兩個(gè)級(jí)別，其中一級(jí)減速器為單頭蝸輪蝸桿副，而二級(jí)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(chē)卷筒、蝸桿軸，從而能夠有效地便于電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)，可是該裝置傳動(dòng)效率相對(duì)較低。該系統(tǒng)選擇平行順序布置，各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)之間都是選用聯(lián)軸器進(jìn)行連接。對(duì)于傳動(dòng)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(guò)程中相對(duì)不方便。

圖1 渦輪蝸桿外置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)原理圖

2.2 行星外置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

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

圖2 行星外置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)原理圖

通過(guò)分析上述結(jié)構(gòu)圖可以發(fā)現(xiàn)該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：在絞車(chē)卷筒位置設(shè)置變頻防爆電機(jī)、制動(dòng)、行星輪減速器，與此同時(shí)需要將車(chē)設(shè)置為平行順序布置。這樣各個(gè)傳動(dòng)部件都是選用聯(lián)軸器進(jìn)行連接。

2.3 一體化內(nèi)置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

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

通過(guò)分析上述結(jié)構(gòu)圖可以發(fā)現(xiàn)其具有如下特點(diǎn)：在絞車(chē)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(jī)，在殼轉(zhuǎn)減速器左右兩端分別為永磁電機(jī)左端法蘭、固定機(jī)殼。處于左端的旋轉(zhuǎn)外法蘭與絞車(chē)卷筒外法蘭相連接，能夠借助支撐軸和前軸進(jìn)行配合。在電機(jī)的左端安裝法蘭盤(pán)，同時(shí)需要與減速器外殼固定。對(duì)于右端法蘭而言，可以安裝在固定機(jī)架上?？梢詫⒅付ㄆ湓O(shè)置在永磁電機(jī)右端輸出軸上。通過(guò)分析該結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)一體化設(shè)置，同時(shí)結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊。分析圖3 可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)絞車(chē)卷筒左端與殼轉(zhuǎn)減速器旋轉(zhuǎn)外殼進(jìn)行連接后，可以借助前軸承能夠在前軸承固定座上面實(shí)現(xiàn)支撐[6-7]。

圖3 一體化內(nèi)置式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖

同時(shí)需要在減速器右端連接永磁電機(jī)左側(cè)的法蘭盤(pán)，以此作為右端的受力點(diǎn)，進(jìn)而可以形成左右兩個(gè)支撐。

3 幾種主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的比較分析

1）在傳動(dòng)效率方面，一體化內(nèi)置三級(jí)行星傳動(dòng)的殼轉(zhuǎn)減速器，相應(yīng)的傳動(dòng)效率可以達(dá)到97%，極大地提高了傳動(dòng)效率。同時(shí)由于選用永磁電機(jī)，一般在全頻率范圍內(nèi)實(shí)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(jī)能夠在低速的情況下輸出較大的扭矩，因此可以進(jìn)行變頻自動(dòng)張緊絞車(chē)的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。

3）優(yōu)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)可以有效地減小張緊絞車(chē)的體積、重量，與此同時(shí)可以節(jié)省空間，因此在井下安裝的過(guò)程中比較方便，極大地提高了安裝工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。然而一體化內(nèi)置式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在絞車(chē)卷筒懸臂支撐方面。一般在傳統(tǒng)的外置式接車(chē)卷筒的左右兩端都設(shè)置有軸承支撐，假如絞車(chē)工作時(shí)，那么鋼絲繩將會(huì)產(chǎn)生徑向的拉力，這時(shí)可以看出卷筒受力情況比較好。該設(shè)計(jì)的一體化內(nèi)置式結(jié)構(gòu)缺少最右端軸承支撐，當(dāng)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(dāng)支撐力全部施加在左端前軸承上，那么卷筒將會(huì)處于完全懸臂的狀態(tài)。假如卷筒內(nèi)的減速器承擔(dān)部分徑向力，同時(shí)殼轉(zhuǎn)減速器旋轉(zhuǎn)外殼能夠借助法蘭以及絞車(chē)卷筒形成一個(gè)整體，通常左端受力支撐點(diǎn)為前軸承，將其放在前軸承固定座上面。對(duì)于右側(cè)受力支撐點(diǎn)是由減速器右側(cè)固定機(jī)殼以及相應(yīng)的法蘭盤(pán)作為整體。因此可以形成兩個(gè)支撐點(diǎn)，進(jìn)而可以有效地改善卷筒的受力情況。

4 結(jié)語(yǔ)

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