调速型液力偶合器在带式输送机上的应用.pdf

2 0 0 3年第 1 0期 煤 矿 机 械 1 0 3 ． 文 章编 号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 3 1 0 ． 0 1 0 3 ． 0 2 调 速 型 液 力 偶 合 器在 带 式输 送 机 上 的应 用 方 志淮 。王 吉安 1 ． 安徽 理工 大学 ，安 徽 淮南 2 3 2 0 0 1 ； 2 ． 淮 南煤矿 机 械厂 ，安 徽 淮 南 2 3 2 0 5 8 摘要 介 绍 了调 速 型 液 力偶 合 器 的 工作 原理 及 调 速 型液 力偶 合 器 在 带 式 输 送 机 中 的 应 用机 理 。提 出在 带 式 输送 机 中应 用 调 速 型 液 力偶 合 器 ， 实现 软 启 动 及 多机 功 率 平衡 ， 从 而提 高 带 式 输 送 机 的经 济 技 术指 标 。 关键词 带式输送机 ；调速型液 力偶合 器；软启动 ；功率平衡 中 图 号 T D 5 2 8 文献 标 识 码 B 1 前 言 在大功率 、 长运距带式输送机 的设计 中， 因多机 驱动 ， 应 用软启动技 术是 改善 其启 动条件 的 主要手 段 ， 而调速型液力偶合器是理想 的元 部件。 原 先大功 率 、 长运距 带式 输送机 多采用 多 电机 配 限矩 型液力偶合器 的驱动方式 。多电机 的同时启 动 ， 使启 动电流过大 ， 对 电网的冲击增大 ， 压降增加 ， 造成 启 动 困难 。 电 机 直 接 启 动 ， 输 送 机 起 动 加 速 度 过快 ， 使 输送带松边拉 紧装 置反应 速度滞后 ， 输送带 下垂 度加大 ， 使储带仓 内多层输送带层间相互 碰撞 、 摩擦 ， 导致输送 带磨损 快 、 寿命短 、 传动不平衡 。 带式输送机 的软启 动技术 就是在一定 的启 动时 间内 ， 控制 启动加速度 ， 确保 带式输送机按所要求的 速度 曲线平稳地 起动 ， 达 到额 定运行 速度 ， 同时使 电 机 的启 动电流和输送 带 的启动张力控制在允许范 围 内 。 采用 调速型 液力偶 合器配 电气调 节装 置 ， 可 实 现带式输送机 的软启 动。 由于调速型液力偶合 器采 用非 电力方法进行 调 速 ， 因此 在煤矿 井下 防爆场 合 使用 ， 具有 较大优势 。 2调 速 型 液 力偶 合 器 的 工 作 原 理 调 速型液力偶合器是通过传动介 质 工作液 传 递 能 量 。泵 轮 通 过 输 入 轴 与 原 动 机 如 电 机 相 连 接 ， 涡轮通 过输 出轴与 工作 机 如减 速 器 相 连接 。 工作时 ， 在偶合器 中充人工作 液 ， 当输 入轴带动泵轮 旋转时 。 进入泵轮 的工作 液在叶片 的带动下 ， 由于离 心力的作用沿泵轮的 内侧流 向外缘形成 高压高速环 流 冲击涡轮 ， 使 涡轮 跟 随泵轮 同 向转 动。工作 液在 涡轮 中由外缘流 向 内侧 的过 程 中减压 减速 ， 转 换成 机 械能 ， 通过输 出轴输 出 ， 带动工作机工作 。周而 复 始 ， 实现从原动机到工作机 的能量 传递。 3调 速 型 液 力 偶 合 器 在 带 式 输 送 机 中的 应 用 机 理 3． 1 实现 软 启 动 带 式 输 送 机 的启 动 角 加 速 度 ￡ l I 、 M M 、 ， j 式 中 ， 充 油 量 ； 输送 机 的 总 转 动 惯 量 ； 液力偶合器 的输入力矩 ； 输送机 的总 阻力矩 。 由调速 型液力偶合器 的外特性 曲线 见 图 1 及 带 式输送机 的启 动角加 速度 公式 可 以看 出 通 过 调 节泵轮间工作 腔的充液量大小 即可调节偶合 器的输 出力 矩 。 的优势 。此项技术值 得在煤矿机械方面大力推广应 用 。 参考 文 献 [ 1 ] 徐灏 ， 等 ． 机械设 计手 册 [ M] ． 北京 机械 工业 出版社 ， 1 9 9 1 ． [ 2 ] 郭 海祥 ． 化学 镀技术 应 用 新 进展 [ J ] ． 金 属 热处 理 ， 2 0 0 1 ， 1 9一 l 2． [ 3 ] 李 吉学 ， 等 ． 化学镀 Ni P合 金 镀层 相 结 构 与硬 度 的研究 [ J ] ． 表 面 技术 。 2 0 0 1 ， 3 o 1 69 ． 作者 简介 何 文斌 1 9 ／ 0一 ， 河南 郑 州人 ， 工程 师 ， 1 9 9 1年 毕业 于 焦作 矿 业学 院 机械 系机 制 专业 ， 2 0 0 1年 毕业 于 清 华 大学 机械 系 ， 获 工程硕 士学位 ， 现任郑 州 四维机 电设备 制造股 份公 司技术 部经 理 ． Te l 0 3 71 7 9 81 0 9 5，E ma i l wb h e ma i l ． c h i n s．c o m。w h o a mi3 0 1 6 3． 收 稿 日 期 2 0 0 3 0 7 0 4 Ap p l i c a t i o n o f Ni -P a l l o y e l e c t r o l e s s pl a t i ng pr o c e s s o n hy d r a u l i c c y l i n d e r HE W e n b i n- CUI Yo n g l i a n g Z h e n g z h O U S i w e i E l e c t r o me c h a n i e a l E q l l i p me n t Ma n u f a c t u r i n g C o． - L t d． - Z h e n g z h O U 4 5 0 0 0 1 - Ch i n a Ab s t r a c t Th i s pa pe r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f Ni P a l l o y e l e c t r o l e s s pl a t i n g proc e s s o n h y dr a ul i c c y l i n d e r ． Th rou g h c o mp a r e s h o ws t ha t Ni -P a l l o y e l e c t r o l e s s pl a t i n g p r o c e s s i s b e t t e r t h a n t he t radi t i o na l e l e c t mp l a t i n g p r o c e s s a s f o r f u n c - t i o n a n d pr i c e I a n d i t i s u s e f u l t o p r o mp t t h i s p r o c e s s o n c o a l mi n i ng me c h a n i c al e q u i p me n t ． Ke y wo r d s Ni P all o y；h a r d c h romi u m ；e l e c t mpl a t i n g； e l e c t ml e s s p l a t i n g；h y d rau l i c c y l i n de r 维普资讯 塑壅型鎏 堡全墨垄堂 鲎 应用方志淮， 等 2 0 0 3 年第 1 0 期 _ ＼ 20％0一 }． 0 _ 输 入力 矩■ 图 1 各种 充 油量 下调 速型 液 力偶合 器 的外特 性 曲线 Fi g． 1’ I e o u t er c h a ra c t e r i s t i c c u r ve s o f v e l o c i t y mo du l a t e d hyd r a ul i c c o upl e r u nde r v a r i o u s On v o l u me 注 Q． 泵轮 问 工作 腔全 满 时的充 油量 对特定 的带式输 送机 ， 其 负 载确 定 ， ，和 ．均 为定值 ， 可通 过控 制 ， ， 改变 Jjl f ， 从 而 调节 ￡ 。工作 腔 内充 油量 ，的大小是 通过调整导管 也称 勺管 在 工作腔 内的位置来调节 。 在 带 式 输 送 机 启 动 前 ， 先 将 导 管 插 到 工 作 腔 的 最外端 ， 保证启 动时工作腔不充 油 ， 电机在“ 空 载” 下 迅速启 动 。这样 ， 降低 了启动 电流的持续 时间 ， 减小 了对 电 网的冲击 电流 ； 待 电机 “ 空载” 启 动完毕后 ， 通 过 电控 装 置控 制 调速 型 液 力偶 合 器 的导 管伺 服 机 构 ， 操纵 导管在液力偶合器工作 腔 内的位置 ， 调节工 作 腔体 内的充 油量 ， ， 改变液 力偶 合器 的输入力 矩 的大小 ， 不断 调 整启 动 角 加速 度 ， 即改变 调 速型 液力 偶合器 的外特 性 曲线 见 图 I ， 使 电动机 与调 速型液力偶合器 的共 同工 作用 特性 曲线相 应 变软 ， 逐渐增 加 电动机 的载 荷 ， 自动调节 电 动机 的负荷分 配 ， 使 之趋于平衡 。最后将 工作腔油量充满 ， 负载到 达额定 速度运行 ， 实现带 式输 送 机的 负载软启 动 的 要 求 。 3． 2实现 功 率 平衡 多机驱 动时 ， 各电机问的功率分配不均 ， 会发 生 偏载现象 ， 严重 时 ， 会损坏 电机。 带式输送 机运行 阶段 ， 其 电机功率 P √ 3 c 0 s 1 由式 1 知 ， 当采用 同一 型号 电机时 ， 其 刁 , c o s p 基本 相 同， 电 网 电压 U认 为是定 值 ， 则 各单 台电 动 机 电流 ， 的大 小基 本反 映 了其 功率 的变化 。在带 式输 送机运行 过 程 中 ， 以多 电机 的平 均 电流值 ， ， ∑ ， ／n 为基 准 电流 ， 确 定 基 准 电 流 范 围 ， 基 准 电流范 围 应符 合 多机驱 动 的功率 不平衡 精度 。 取单台 电动 机 电流 ， 与基 准 电流 范 围 相 比较 ， 由电控装 置 控 制调 速 型液 力 偶 合器 的导 管伺 服 机 构 ， 如 ， 则 将导管插入 ，以减小偶合器工作 腔 内充油量 ， 降低 电机 的输 出功 率 ； 如 ， ， ， 则 将导 管拉 出， 以增加偶合器工 作腔内充油量 ， 增 加 电机 的 输出功率 ； 如 L 在 的范围 内， 则 导管何 服机 构不 动作 ， 从而使各单 台 电动机 的输 出功率 误差 保持 在 允许范 围内。在这里 ， 功率不平衡精度 、 电动机 电流 取样间隔时间 、 导管动作 时间均 由电气 凋 节装 置程 序任意设定 ， 以达到具有较高的精度 ， 而又不频繁动 作 的效果 。 这样 ， 无论 带式 输送机是否带 载， 均能使 电动机 “ 空载” 迅速启动 ， 而输送带则缓慢均匀加速 ， 使启动加 速度在 0 ． 1 0 ． 3 I n ／ s 2 范围内， 调速范围 1 1 1 3 n 。 4调 速 型 液 力偶 合 器 在 带 式 输 送 机 中 的 应 用效 果 通过 对淮南煤矿机械厂设计 的多台带式输送机 的运行 考察后表 明 ， 调速型液力偶合器 的特点 1 能实现带式 输送 机 的软启 动。启 动时 间可 随带式输送机 主参 数任 意调节 ， 使 输送 机按 照 s形 启动曲线平稳启 动 ， 并能实现满载启动 从井下 的实 际使用效果看 ， 满 足启动 的要 求 ， 且较 为直 观、 维修 操作 方便 ， 便 于电动机不停转下频繁启 、 制动 。 2 能使 电机“ 空 载” 启动 ， 并能利 用其尖峰力矩 作启动力矩 ， 提高 其启 动能力 ， 缩 短 启动 时间 ， 从 而 使 输 送 机 滞 后 于 电机 缓 慢 启 动 。 3 多机驱 动时 ， 能 实现多机 顺序 启 动 ， 减少 对 外界 电网的冲击 ； 并能实 现各电机 的功率平衡 ， 其 功 率不平衡精度控制在 5 ％以内。 4 基于液力 传动 的特性 ， 能隔离 扭矩 ， 减 缓 冲 击 。 当输 送 机 发 生 过 载 时 ， 能 自动 产 生 滑 差 而 卸 载 ， 保护 电机和传动部件不受损坏 。 5 除 能方 便 地实 现 微 机控 制 外 ， 在故 障状态 下 ， 易 于 临 时 实 现 “ 手 动 ” 。 5结 语 应用 调速 型液力偶 合器 ， 通过控 制启 动 的加 速 度而大幅度降低带式 输 送机 的动 张力 ， 减小 输送 带 选用 的安全系数 ， 降低带 式输 送机 的制造 成本 。多 机驱动 时 ， 功率不平衡状况得到改善 ， 减小 了输送带 张力 ， 延 长输送带使用寿命 ， 同时还 消除了输 送带 的 “ 打滑” 、 “ 抖动” 现象 ， 提高 了带式输送机 的经济技术 指 标 。 参 考 文献 [ 1 ] 于 学谦 ． 矿 山运输 机械 [ M] ． 徐 州 中国矿业 大学 出版社 。 1 9 9 8 ． 作者 简介 方志淮 1 9 7 0 ， 安 徽舒 城 人 ， 工 程师 ， 从 事 机 械 工 程 设 计工作 ， 安徽理 工 大学在读 工程硕 士 ． 收稿 日期 2 0 0 3 ． 0 7 ． 0 4 Ap pl i c a t i o n o f v e l o c i t y m o d ul a t e d h y dr a u l i c c o u pl e r i n be l t c o n v e y e r F ANG Z h i - h u a i ． W ANG J i 一 1 A n h ni 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 ；／ ，Hu a i n a n 2 3 2 0 0 1 ， Ch i n a； 2 ．H u a i n a n C o a l Mi n e M a c h i n e r y l e a c t o r y ， H u a j n a r I 2 3 2 0 5 8 。 C h i n a Abs t r a c t Th i s a r t i c l e i n t r o du c e d-t h e o p e r a t i o n al p r i n c i pl e o f v e l o c i t y mo du l a t e d h y dr au l i c c o u p 1 e r t its we l l a s i t s叩 p l i c a ． t i o n me c ha ni s m i n b e l t c o n v e y o r ,p u t s f o r wa r d t h e s o ft s t a rt an d mul t imo t o r po we r b a l a n c e c o u l d b e b r o u g h t i nt o e e c t t o b o o s t e c o n o mi c an d t e c h ni c a l i nd e x o f be l t c o n v e y o r b y t h e a p p l i c a t i o n o f t h e C O u D1 e r ． Ke y wo r d s b e l t c o n v e y e r ；v e l oc i t y mo d u l a t e d h y dr a u l i c c o up l e r ；s o f t s t a r t u p- p o we r b a l a n c e 维普资讯