煤礦皮帶機用變頻張緊絞車傳動結構分析

從 楠

（晉能控股煤業集團趙莊煤業， 山西 長治 046605）

1 變頻自動張緊絞車的工作原理

當張緊絞車處于工作狀態時，變頻電機開始通電，接著制動器松開，電動機可以輸出轉矩。這樣在電動機的帶動下實現減速器以及絞車滾筒旋轉，這樣能夠使得卷筒上的鋼絲繩拉動張緊絞車，完成輸送機張緊動作。假如電機處于放松狀態時，那么鋼絲繩處于放松的狀態，這時張緊車可以在輸送帶張緊力的作用下實現回撤，從而能夠有效地保障輸送機狀態的變化。

2 變頻張緊絞車中的傳動結構

2.1 外置式渦輪蝸桿傳動結構

通常情況下，渦輪蝸桿外置式傳動結構是由變頻防爆電機、減速裝置、絞車卷筒、鋼絲繩等組成，如圖1 所示傳動結構原理[1-2]。

通過分析上述蝸輪蝸桿外置式傳動結構具有如下特點：一般情況下需要把變頻防爆電機設置在絞車卷筒外面。一般減速設備分為兩個級別，其中一級減速器為單頭蝸輪蝸桿副，而二級減速器設置為齒輪減速。一般需要將齒輪副的大齒輪與小齒輪分別連接著：絞車卷筒、蝸桿軸，從而能夠有效地便于電機進行動力傳動，可是該裝置傳動效率相對較低。該系統選擇平行順序布置，各個傳動機構之間都是選用聯軸器進行連接。對于傳動單元而言，汽油與設置松散，最終導致體積變大，因此在井下安裝的過程中相對不方便。

圖1 渦輪蝸桿外置式傳動結構原理圖

2.2 行星外置式傳動結構

行星外置式傳動裝置是由變頻防爆電機、制動器、行星減速器、絞車卷筒等構成，圖2 表示為傳動結構原理圖[3]。

圖2 行星外置式傳動結構原理圖

通過分析上述結構圖可以發現該傳動機構具有如下特點：在絞車卷筒位置設置變頻防爆電機、制動、行星輪減速器，與此同時需要將車設置為平行順序布置。這樣各個傳動部件都是選用聯軸器進行連接。

2.3 一體化內置式傳動結構

一體化內置式傳動結構包括防爆永磁電機、制動器、殼轉減速器、絞車卷筒、前軸承固定座等組成。下頁圖3 表示相應的傳動結構圖[4-5]。

通過分析上述結構圖可以發現其具有如下特點：在絞車卷筒內部設置有殼轉減速器以及相應的防爆永磁電機，在殼轉減速器左右兩端分別為永磁電機左端法蘭、固定機殼。處于左端的旋轉外法蘭與絞車卷筒外法蘭相連接，能夠借助支撐軸和前軸進行配合。在電機的左端安裝法蘭盤，同時需要與減速器外殼固定。對于右端法蘭而言，可以安裝在固定機架上。可以將指定其設置在永磁電機右端輸出軸上。通過分析該結構可以發現，其傳動結構能夠實現一體化設置，同時結構相對緊湊。分析圖3 可以發現，當絞車卷筒左端與殼轉減速器旋轉外殼進行連接后，可以借助前軸承能夠在前軸承固定座上面實現支撐[6-7]。

圖3 一體化內置式傳動結構圖

同時需要在減速器右端連接永磁電機左側的法蘭盤，以此作為右端的受力點，進而可以形成左右兩個支撐。

3 幾種主要傳動結構的比較分析

1）在傳動效率方面，一體化內置三級行星傳動的殼轉減速器，相應的傳動效率可以達到97%，極大地提高了傳動效率。同時由于選用永磁電機，一般在全頻率范圍內實現工作，其功率提高了2 到8%。

2）從張緊性能方面，永磁電機能夠在低速的情況下輸出較大的扭矩，因此可以進行變頻自動張緊絞車的動態效應。

3）優化傳動結構，同時可以有效地減小張緊絞車的體積、重量，與此同時可以節省空間，因此在井下安裝的過程中比較方便，極大地提高了安裝工人的勞動強度。然而一體化內置式傳動機構在絞車卷筒懸臂支撐方面。一般在傳統的外置式接車卷筒的左右兩端都設置有軸承支撐，假如絞車工作時，那么鋼絲繩將會產生徑向的拉力，這時可以看出卷筒受力情況比較好。該設計的一體化內置式結構缺少最右端軸承支撐，當處于張緊狀態，那么鋼絲繩能夠對卷筒產生徑向的拉力。當支撐力全部施加在左端前軸承上，那么卷筒將會處于完全懸臂的狀態。假如卷筒內的減速器承擔部分徑向力，同時殼轉減速器旋轉外殼能夠借助法蘭以及絞車卷筒形成一個整體，通常左端受力支撐點為前軸承，將其放在前軸承固定座上面。對于右側受力支撐點是由減速器右側固定機殼以及相應的法蘭盤作為整體。因此可以形成兩個支撐點，進而可以有效地改善卷筒的受力情況。

4 結語

當前，該變頻一體化內置式傳動結構，能夠在傳動效率與張緊性能方面表現突出，其性能遠高于其他兩種外置式傳動機構，從而能夠有效地提高工作效率，可是該機構在絞車卷筒懸臂以及減速器方面存在一定的缺陷，因此需要進一步開發，從而能夠使得變頻張緊絞車的傳動性能得到較大的提升。