电动滚筒在带式输送机驱动装置应用中的问题.pdf

第 2 8卷第 1 1 期 2 0 0 7年 1 1 月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y V o 1 ． 2 8 No ． 1 1 NO V．20 07 电动滚筒在带式输送机驱动装置应用中的问题 王子寒 广东粤华发电有限责任公司，广州 5 1 0 7 3 1 摘要 电动滚筒具有许 多独特的优势和特点 ， 但 由于存在 着制约其发展的技术瓶颈， 致使大 功率电动滚筒一直未能设计、 制造 出来， 影响 了在输送机行业的应用。但随 着新技 术的发展 ， 现在 完全可以应用变频和稀土永磁 电机技术、 电气启制动技术、 新的油冷式技 术来设计制造 出大功率的 电动滚筒， 从而推动 电动滚筒的广泛应用。 关键词 电动滚筒；驱动装置；技 术发展 ；技术瓶颈 ；解决办法 中图分类号 T D 5 2 8 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 7 1 1 - 0 0 1 8 ． 0 3 Co mme n t o f Te c h n o l o g y Pr o b l e m Ex i s t i n g Dr i v i n g De v i c e Ta k e S t v l e t o Tr a n s p o r t M a c h i n e W ANG Zi b a n G u a n g d o n g Y u e h u a P o w e r C o m p a n y L t d ． 。 G u a n g z h o u 5 1 073 1 。 C h i n a Ab s t r a c t Th e mo t o riz e d d r u m h a s a l o t o f u n i q u e a d v a n t a g e s an d c h a r a c t e ris t i c s ， t h e hi g h e ffic i e n c y mo t o riz e d d r u m h as n o t b e e n d e s i g n e d a n d h as n o t b e e n ma d e b e c a u s e o f e x i s t i n g t h e t e c h n i c a l b o t t l e n ec k t h a t r e s t ric t s i t s d e v e l o p me n t I t h as a ffec t ed t h e mo t o riz ed d r u m i n the c o n v e y e r p r o f e s s i o n a p p l i c a t i o n． Bu t n o w wi th t h e d e v e l - o p me n t o f n e w t e c h n o l o g i e s，t h e h i g h e ffi c i e n c y t h e mo t o riz ed d r u m c a n b e d e s i gn ed an d C an b e ma d e u s i n g f r e q u e n c y c o n v e r s i o n an d t h e r a r ee a r t h ma g n e t o e l ec t r i c ma c h i n e t ec h n o l o g y， the e l ec t r i c i ty s t a r t an d a p p l y t h e b r a k e t ech n o l o g y an d the n e w o i l c o o l i n g t ech n o l o g y， thu s f u r t h e r p r o mo t i n g t h e mo t o riz e d d r u m t o be a p p l i e d i n a l l the v a r i o u s t r a d e s wi d e l y． ． Ke y wo r d s e l ec t r i c c y l i nd e r ；d riv e s d e v i c e；t e c h n o l o g y d e v e l o p me n t ；t ec h n o l o gy bo t t l e n eck；r e l v e s wa y 1 带式输送机驱动装置概述 带式输送机 的核心部件应是驱动装置 ， 驱动装 置的技术水平基本决定 了带式输送机的整体技术水 平。近 2 0 a来世界范围 内的带式输 送机驱动装置 技术发展缓慢 ， 技术上没有什么创新 ， 其发展基本局 限于各种新型减速器的应用及各种联轴器的技术改 进 ， 而驱动装置的布置方式和全新成熟 的驱 动方式 并未 出现。 电动滚筒作为一种新颖的带式输送机驱动装置 早在 2 0世纪 6 0年代就 出现了 ， 结构上具有许 多独 特的优势和特点 ， 技术发展上具有很大的潜力 ， 但作 为驱动装置的一个分支， 自应用以来 ， 这种驱动装置 始终未能取得突破性 的发展 ， 主要原因是大功率 的 电动滚筒一直未能设计 、 制造 出来 。 2 结构 、 特点的优劣分析 带式输送 机的驱动装置传统 上一直采用 由电 机 、 高速端联轴器 、 减速器 、 低速端联轴器 、 驱动滚筒 组成 的敞开式布置方式。显然 ， 这种布置方式 的驱 动装置布置灵活， 故障易检 测。但也具有明显的缺 点 如设备多， 占用空间大， 安装工艺要求高。特别 是当高速端 内侧轴 承有 故障需更换 或减速 器大修 时， 均需移动减速器位置 ， 当检修完毕装复时 ， 需重 新调整减速器位置 、 间隙 ， 即俗称联轴器找正 。这种 情况往往检修时间长 ， 劳动强度大。 由于电动滚筒是将 传统 的电机 、 联 轴器 、 减速 器 、 驱动滚筒整合组成一个驱动总成 ， 它大大减小了 布置空间 ， 简化 了连接 方式 ， 从 而形成 了独 特 的优 势 即占用空间小 ， 出现故 障时， 一般都是整机进行 更换 ， 不需要现场对减速器开盖吊装 ， 不需要现场调 整减速器轴向间隙 ， 不需要现场对联轴器进行找正 ， 整机更换 的施工工艺要求不高， 安装快捷 、 简便 。这 种安装快捷 、 简便 意味着可 以对设备的快 速更换 和 修复能力 ， 从而大大提高系统 、 设备的安全性和可靠 性。这种特点在某些行业上具有极大的优势和经济 价值 ， 如火力发电厂的输煤系统带式输送机 、 煤炭码 头的带式输送机等对 驱动装置可靠性 要求 高的场 合 ， 若使用电动滚筒作为驱动装置， 确实可 以大大增 强驱动装置的快速可修复能力 ， 提 高系统 的可靠性 与安全性。 3电动滚筒技术瓶颈分析 虽然 电动滚筒 具有很 多优点 ， 但却未如预期那 样在输送机上得到广 泛的应用。 目前 ， 码头 、 矿山 、 发电厂的各种物料输送机基本都是采用 由电机 、 联 轴器 、 减速 器 、 驱动滚 筒组成 的敞开式布 置驱动装 一 1 8 维普资讯 第 2 8卷第 1 1 期 电动滚筒在带式输送机驱动装置应用中的问题王子寒 V o 1 ． 2 8 N o ． 1 1 置 ， 而电动滚筒主要局限于用在重型机械 ， 如斗轮堆 取料机 、 卸船机等空间狭小的小功率带式输送机上 ， 完全是一种被动 的应用方式 ， 即用在那些确实无法 使用常规的敞开式 布置 的带式输送机驱动装置上 ， 这种状况一方面除了是 由于输送机行业缺乏一种市 场机制和动力去推动电动滚筒在实际生产上的应用 原因外 ， 还有一个重要原因是由于电动滚筒确实存 在制约其发展， 即存在着设计、 制造大功率电动滚筒 的技术瓶颈。下面仅就电动滚筒存在着制约其发展 的技术瓶颈及其解决办法进行探讨 1 大功率 电动滚筒专用电机的设计制造问题 目前 ， 国内最大功率的电动滚 筒仅为 5 5 k W， 功 率再增大 ， 就只能将电机设计成外置式 了， 这样也就 失去 了电动滚筒原有的结构紧凑 、 集成 、 占用空间小 和可快速安装 、 修复的特点 ， 也失去了 自身的优势与 价值 。现在各种输送机越来越向长距离 、 大 出力方 向发展 ， 很多 出力在 1 5 0 0 t ／ h左右 的输送机驱动装 置的 3 8 0 V电机功率普遍已经达到 3 0 0 k W， 甚至可 达 5 0 0～6 0 0 k W， 但多数发电企业 、 港 口的带式输送 机驱动装置功率值主要集 中在 1 0 0～3 0 0 k W。若利 用 目前现有 的技术设计 、 制造功率在 3 0 0 k W范围内 的电动滚筒应是完全可 以实现 的， 据此可 以预测大 功率 电动滚筒在物料输 送行业具有 广 阔的应用前 景 。 大功率电动滚筒一个关键技术就是需设计制造 配套的大功率专用电机 ， 它要求 专用电机 必须具有 功率大 、 体积小 、 重量轻和效率高的特点 。 近年来 ， 随着变频器技术的快速发展 ， 三相异步 电机的电磁负荷合理地设计 、 分配得以实现， 同时异 步电机 的功率损耗得以降低 ， 三相异步电机的功率 密度也可以设 计得更高 ；变频调速系统 中， 电机在 重量不变 的条件下几乎能多输 出 3 0 ％ ～4 0 ％的功 率。自从 2 0世纪 8 0年代后 ， 一 代磁王材料一钕铁 硼材料 简称稀土永磁 被发 现 ， 由于它具 有高的矫 顽力和高的磁能积 的高性能， 特别是近年来通过对 该材料的不断完善 ， 提高 了其使用温度和降低 了材 料成本 。稀土永磁材料应用于各种电机的开发上可 以明显地减轻电机 的重量 ， 可 以使 电机 的外形尺寸 减小 ， 又可以获得高效 的节能效果和提高电机的性 能。近年来全国各地陆续开发出各种型号的稀土永 磁电机 ， 可以说 ， 目前在技术上讲设计 、 制造 出适应 大功率电动滚筒 5 0～ 3 0 0 k W 的专用电机已完全没 有问题 。 2 大功率电动滚筒的启动与制动问题 常规敞开式布置的带式输送机驱动装置电机输 出端 由于配置了独立 的液力耦合器和制动器 ， 所 以 带式输送机大功率情况下的启 、 制动 问题 可以容易 通过这些专 用的辅助设备 解决。而电动滚筒 的电 机 、 减速齿轮组都装在滚筒 内腔， 由于滚筒内腔空间 有限 ， 若想在大功率的电动滚筒 内腔再增设 、 布置机 械类的耦合器 、 制动器等辅助设备来解决启制动 问 题 ， 这点 即使技术上可 以实现 ， 但制造出来的电动滚 筒却是庞然大物 ， 所以这种思路显然行不通。 解决办法 基于上述分析 ， 大功率电动滚筒的启 动与制动只能利用电气方面的技 术手段 ， 而电气方 面有成熟 的技术 如变频启动 、 软启 动； 制动方面有 带电磁制动器 、 反接制动或安装逆止器等 ； 制动方面 还可以在滚筒轮毂上外装机械制动器 ， 所以大功率 电动滚筒的启动与制动在技 术上完全是 现成 的， 不 需要另作技术开发。 3 大速比、 大功率电动滚筒内部齿轮组 的设计 与配置 问题 在设计 、 制造出大功率电动滚筒的驱动电机后 ， 还必须解决设计 、 制造与大功率电动滚筒 内部 电机 相配套 的大速 比齿轮传动装置的问题 。这个问题 ， 若还是采用常规的定轴渐开线圆柱齿轮传动结构方 式布置 ， 将使电动滚筒体积庞大 ， 甚至难以满足大功 率滚筒的传动需要。 解决办法 实际上齿轮传动技术由于发展得早 ， 技术非常成熟 、 可靠 ， 这个问题可以通过在电动滚筒 内应用 “ 行星齿轮传动” 或“ 摆线针轮传动”技术加 以解决。行星齿轮传动结构电动滚筒具有体积小 、 重量轻 、 承载能力大和工作平稳等优点 ， 在欧美运用 很普及 ； 摆线针轮 传动结构 电动滚筒可实现很小的 线速度和很大功率 ， 在亚洲运用广泛。 4 大功率电动滚筒运行 中电机冷却问题 在设计 、 制造大功率电动滚筒时 ， 必须重视解决 大功率电动滚筒内部驱动电机运行中发热的冷却问 题 。目前各种电动滚筒有 3种冷却方式 风冷式 、 油 冷式 、 浸油式。 大功率 电动滚筒若应用风冷式 ， 必须解决 电动 滚筒内腔的进气 和排气 问题 ， 这将使电动滚筒结构 复杂化， 而且冷却效果有 限。 由于大功率 电动滚筒 内部齿轮传动轮系工作 时需要润滑 ， 所以应该在综 合考虑其 内部齿轮的润滑需要的同时去解决大功率 电动滚筒运行中电机冷却的问题。电动滚筒若应用 “ 行星齿轮传动”结构的， 即其具备溅油润滑条件的 应采用油冷式的冷却方式 ； 电动滚筒若应用“ 摆线针 轮传动”结构的 ， 由于不具备溅油润滑条件 ， 宜采用 浸油式润滑 。 一 1 9 维普资讯 第 2 8 卷第 1 1 期 2 O O 7年 1 1 月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma c hi n e V 0 1 ． 2 8 No ． 1 l NO V ． 2 0 07 眄 设计 计算 聊 基于 S o l i d w o r k s 的薄煤层液压支架设计 岳永强 ，曹连民 。刘海峰 1 ． 山东天晟煤矿装备有限公司，山东 淄博 2 5 5 1 2 9 ；2 ． 山东科技大学 ，山东 青岛 2 6 6 5 1 0 摘要主要介绍了S o l id w o r k s 软件在薄煤层液压支架设计中的应用， 利用 S o l i d w o r k s 软件设 计的薄煤层液压支架， 达到 了设计 目的和要 求， 证 明在液压支架设计 中应 用 S o l i d w o r k s 软件是可行 的 。 关键词S o l id w o r k s ；软件；薄煤层；液压支架 中图分类号T D 3 5 5 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 3 一 【 7 9 4 2 0 0 7 1 1 - 0 0 2 0 0 3 De s i g n o f Hy d r a u l i c Pr e s s u r e S u p p o r t i n Th i n Co a l Be d Ba s e d o n S o l i d wo r k s S o f t wa r e YUE Yo n g一 ，CAO L i a nmi n 2 ，L I U Ha l f e n g I ． S h a n d o n T i a n s h e n g L i m i t e d C o m p a n y o f C o a l Mi n e E q u i p m e n t ， Z i b o 255 1 2 9 ， C h i n a ； 2 ． S h a n d o n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y 。 9 i n g d a o 2 6 6 5 1 0 。 C h i n a Ab s t r a c t Ma i n l y i n t r o d u c e d t h e a p p l i c a t i o n o f S o l i d wo r k s s o f t wa r e t o h y d r a u l i c p res s ure s u p p o r t d e s i g n i n thi n c o a l b e d，the h y d r a u l i c p r e s s u r e s u p p o rt w h i c h d e s i gne d u s i n g S o l i d w o r k s sof twa r e i n thi n c o a l b e d， h a d a c h i e v e d the d esi gn g o a l a n d t h e r e q ue s t ．I t p r o v ed the a p p l i c a t i o n o f sol i d wo r k s s o f twa r e i n the d e s i gn o f h y d r a u l i c p r e s s u r e s u p port i s f e a s i b l e ． Ke y wo r d s S o l i d wo r k s；sof tw a r e；thi n c o a l b e d；h y d r a u l i c p r e s s u r e s u p po rt 0引言 液压支架主要用于支护采场 围岩 ， 同时还要与 采煤机 、 刮板输送机协调运行。特别是 由于采场 围 岩 的复杂性 以及不同结构类型液压支架与不同类别 的采场 围岩表现 出的相互作用特性 ， 从而导致液压 支架工况和特性 的复杂性 和随机性。采场环境 、 开 采方式和生产规模对液压支架性能和指标的要求不 同， 导致了液压支架的系列和品种很多， 给设计和制 造带来了一定的困难 。由于薄煤层液压支架存在支 架高度低 、 行人空间狭小和梁体薄等结构上的特点 ， 因此结构设计必须采用紧凑设计 ， 交叉布置才能满 足要求。 1 传统设计方法存在的问题 目前薄煤层液压支架传统二维设计方法难于解 决以下问题 1 如何避免支架设计中出现干涉现象，尤其 写 ； ， 石＼ 、 嵋 - ＼ _’ 、 f- ＼ 、 ≠ 大功率电动滚筒运行中电机冷却方式无论采用 油冷式还是浸油式 ， 滚筒 内的润滑油液位一般不超 过滚筒直径的 1 ／ 3 ， 对于大功率电动滚筒长时间运行 后可能要面对一个如何降低滚筒 内的油温持续升高 的问题。 解决办法 这个问题可以通过滚筒 内设计 、 布置 冷却水管 ， 用传统的换热冷却方法进行润滑油强制冷 却， 冷却水母管可设置在 电动滚筒的中心轴内， 在电 力或港 口的输煤系统中， 还可以再利用经过在滚筒内 换热后的冷却水进行带式输送机的头部喷淋抑尘 ， 通 过这样的综合应用 ， 可以收到 良好的经济效益。 4结语 综上所述 ， 大功率电动滚筒原先存在制约其发 展的技术瓶颈 ， 利用现在的工业技术储备 已完全可 以克服 ， 可以这样说 ， 国内已完全具备了大功率电动 滚筒的设计 、 生产能力 ， 缺少的仅仅是一种市场意愿 和设计单位对 电动滚筒 巨大应用价值的认识。随着 输送机行业的不断发展 ， 可以预计 ， 大功率 电动滚筒 必将很快在生产中出现 ， 且将越来越多地应用于各 行各业的带式输送机输送系统中。 参考文献 [ I ] 渐开线齿轮行星传动的设 计与制造编委会 ． 渐开线齿轮行星传 动 的设计 与制造 [ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 刘建勋 ． 电动滚筒设计 与选 用手册 [ K] ． 北京 化学工 业出 版社 ， 2 0 0 0． [ 3 ] 唐任远 ， 李振标 ． 现代 永磁 电机 的理论 与设计 [ M] ． 北 京 机 械工 、 l 出版社 ． 2 0 0 5 ． 作者简介 王子寒 1 9 6 7一 ， 安徽 马 鞍山 人， 燃 料工 程师 ， 1 9 8 9 年毕业于华北电力学院燃料输送 系统 自动化专业 ， 从事火力发电厂输 煤系统设备维护管理工作 ， 参加国家电力职业技 能鉴定中心组织 的火 电厂输煤专业检修试题库 的审定， 参编 燃料检修 培 训教材 的编写 ， 发表论文多篇 ， 电话 0 2 08 2 1 3 8 5 1 2 ， 电子信箱 w x y y x w 1 8 8 ． ㈣ ． 一 2 0一 收稿 日期 2 0 0 7 0 8 ． 0 9 维普资讯