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带式输送机软起动装置的工况分析


第 6 期 ( 总第 145 期) 2007 年 12 月

机械工程与自动化 MECHANICAL  ENGINEERING  & AUTOMATION

文章编号:1672 26413 ( 2007 ) 06 20166 202 输送机上可实现的工况。

带式输送机软起动装置的工况分析
李有忠
( 山西省煤炭规划设计院, 山西 太原 030045 )

摘要: 介绍了一种新型的软起动装置, 从这种装置的组成结构和工作原理出发, 分析了其传动系统在大型带式 关键词: 软起动装置; 差动轮系; 带式输送机 中图分类号: TH 222    文献标识码: A

0 引言

固联有蜗轮 2, 蜗轮 2 与蜗杆 1 相啮合, 蜗杆 1 通过联 轴器与调速电机 II 相连接。 主电机通过差动行星轮减速机构驱动负载, 调速 电机通过蜗杆传动机构控制差动行星机构中的内齿圈 的转速, 从而控制输出轴的转速, 以实现主电机空载 起动和带式输送机的可控制起动。 机械电子式软起动装置开始工作时, 在主电机 I 开始起动的同时, 通过使用变频控制器对调速电机 II 的转速进行控制, 使调速电机 II 的转速与主电机 I 的 转速始终保持一定的比例关系, 使行星架H 和输出轴
6 的转速保持为零, 主电机 I 实现空载工况下的起动。

《煤矿安全规程》 第三百七十三条规定: 带式输送

机应加设软起动装置。 软起动装置是降低带式输送机 起动及停车过程中动载荷的有效途径, 通过控制带式 输送机起停时的加、 减速度, 可保证带式输送机的可 靠平稳运行, 提高设备的运行效率。 机械电子式软起动装置是一种新型的软起动装 置, 它是集机械传动技术、 计算机控制技术、 传感技 术及电力电子技术于一体的新型软起动系统, 用于解 决大功率带式输送机的起动问题。 新型机械电子式软 起动装置采用了差动行星轮减速机构, 利用差动原理 可对带式输送机实现软起动、 软停车及多电机的功率 平衡等。
1 机械电子式软起动装置的组成

机械电子式软起动装置由机械传动系统、 控制系

统两大部分组成。 机械传动系统主要由差动的行星齿 轮减速机构、异步电动机 ( 包括主电机、 调速电机) 、蜗 轮蜗杆机构等组成。 在软起动、 软停车、 无级调速的 过程中, 通过对调速电动机的转速控制, 实现对输出 轴无级调速的目的。
2 软起动装置工作原理及功能

I——主电机; II——控制电机;1 ——蜗杆;2 ——蜗轮;

3 ——太阳轮;4 ——行星轮;5 ——内齿圈;6 ——输出轴; 7 ——大齿轮;8 ——小齿轮;9 ——联轴器

机械电子式软起动装置的传动系统原理见图1, 其

包括主电机 I 和控制电机 II。主电机 I 的输出轴通过联 轴器 9、齿轮 8、7 与差动行星传动机构的输入轴相连。 差动行星机构中的太阳轮 3 经行星轮 4 和内齿圈 5 驱 动行星架H , 通过输出轴 6 将动力输出。在内齿圈 5 上
收稿日期:2007 210 223 作者简介: 李有忠 (1971 2) , 男, 内蒙古化德人, 工程师, 本科。

图 1 机械传动系统原理图

No 16 Dec 1

主电机起动后, 可根据预先确定的输出轴 6 的加 速度逐步降低调速电机 II 的转速, 使主电机 I 的动力 逐渐加到与输出轴 6 相连的带式输送机的驱动滚筒

 2007 年第 6 期           李有忠: 带式输送机软起动装置的工况分析

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上, 从而实现带式输送机的软起动。 同理, 通过变频控制器控制调速电机的速度, 实 现带式输送机的软停车, 还可实现多驱动功率平衡与 过载自动保护。 综上所述, 机械电子式软起动装置可实现如下主 要功能: ①软起动: 按照用户的要求, 对负载进行可 控制的起动。 ②软停车: 按照用户的要求, 对负载进 行可控制的停车。 ③无级调速: 具有较宽的无级调速 范围, 调速准确可靠。 ④多驱动功率平衡: 可同时对 多个电机进行功率平衡控制。 ⑤过载自动保护: 负载 过大时, 系统自动卸载, 保护系统安全。
3 机械电子式软起动装置工况分析

( 2) 阶段 II:

当主电机转速n I 在空载阶段被动加速到接近额定 转速时, 主电机通电。然后调速电机从额定转速 n II开 始减速, 负载开始从零按照一定的加速度和速度起动, 当控制电机转速降至 n II=0 时, 负载软起动结束。 ( 3) 阶段 III: 软起动结束后, 调速电机停止运行, 即保持 n II=
0, 主电机在额定转速下平稳地运行, 负载进入稳定运

行阶段。 此时, 由于蜗杆机构反行程自锁, 差动行星 机构中内齿圈 5 的转速 n 5 =0, 当于 2K- H 型行星轮系。 ( 4) 阶段 IV: 软停车时, 即主电机不停车, 仍在额定转速下平 稳地运行, 而由调速电机加速, 使负载转速逐步减至 零。
( 5) 阶段V :

此时, 差动行星机构相

机械电子式软起动装置在工作中呈现出以下 5 种 工况, 主电机、 调速电机及负载在不同工况下的转速 变化曲线见图 2。

当工作需要紧急停车或完全停车时, 则主电机先 停车, 其转速由额定转速快速减至零。 此时, 由于负 载有机械惯性, 所以调速电机需要继续运转减小负载 的惯性力矩, 直到两者的转矩达到平衡, 即负载转速 为零, 即 nH =0,
4 结语

调速电机停车。

由于机械电子式软起动装置在结构上采用了差动 行星轮传动机构, 完全可以实现大型带式输送机的重 载软起动及软停车等工况要求。 研究开发机械电子式 软起动装置, 对提高大型带式输送机的工作可靠性, 延 长其使用寿命等具有重要意义。
图 2 主电机、 调速电机及负载工作曲线图

( 1) 阶段 I:

参考文献:
[1]  李德楷. 试论软起动 [J ]. 煤矿设计,2000 ( 1) :23 226. [2]  马金锋, 孙国年. 带式输送机软起动的理论分析及应用 [3]  贾志斌. 机械电子式软起动装置的模拟试验研究. 煤矿技 [J ]. 煤质技术,2001 ( 21 ) :29 231.

调速电机首先起动并加速, 通过差动轮系将调速 电机动力传递给主电机输出轴和减速器输出轴, 主电 机随着调速电机被动旋转, 减速器输出轴 6 端由于负 载阻力转矩大, 转速为零, 此时, 差动行星传动系统 中由于行星架转速nH =0, 可等效为以蜗杆为输入轴的 定轴轮系。

Working Condition Analysis of the Soft Start Equipment in Large Belt Conveyor
LI You - zhong
( Shanxi Coal Institute of Planning and Design , Taiyuan 030045, China )

Abstract: This paper introduces a new type of soft start equipment , and analyses the different working conditions of the equipment in the large belt conveyor based on its construction and working principle . Key words: soft start equipment ; differential gear train ; belt conveyor

术,2002,21 ( 12 ) :25 226.


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