煤矿皮带机用变频张紧绞车传动结构分析

从 楠

（晋能控股煤业集团赵庄煤业， 山西 长治 046605）

1 变频自动张紧绞车的工作原理

当张紧绞车处于工作状态时，变频电机开始通电，接着制动器松开，电动机可以输出转矩。这样在电动机的带动下实现减速器以及绞车滚筒旋转，这样能够使得卷筒上的钢丝绳拉动张紧绞车，完成输送机张紧动作。假如电机处于放松状态时，那么钢丝绳处于放松的状态，这时张紧车可以在输送带张紧力的作用下实现回撤，从而能够有效地保障输送机状态的变化。

2 变频张紧绞车中的传动结构

2.1 外置式涡轮蜗杆传动结构

通常情况下，涡轮蜗杆外置式传动结构是由变频防爆电机、减速装置、绞车卷筒、钢丝绳等组成，如图1 所示传动结构原理[1-2]。

通过分析上述蜗轮蜗杆外置式传动结构具有如下特点：一般情况下需要把变频防爆电机设置在绞车卷筒外面。一般减速设备分为两个级别，其中一级减速器为单头蜗轮蜗杆副，而二级减速器设置为齿轮减速。一般需要将齿轮副的大齿轮与小齿轮分别连接着：绞车卷筒、蜗杆轴，从而能够有效地便于电机进行动力传动，可是该装置传动效率相对较低。该系统选择平行顺序布置，各个传动机构之间都是选用联轴器进行连接。对于传动单元而言，汽油与设置松散，最终导致体积变大，因此在井下安装的过程中相对不方便。

图1 涡轮蜗杆外置式传动结构原理图

2.2 行星外置式传动结构

行星外置式传动装置是由变频防爆电机、制动器、行星减速器、绞车卷筒等构成，图2 表示为传动结构原理图[3]。

图2 行星外置式传动结构原理图

通过分析上述结构图可以发现该传动机构具有如下特点：在绞车卷筒位置设置变频防爆电机、制动、行星轮减速器，与此同时需要将车设置为平行顺序布置。这样各个传动部件都是选用联轴器进行连接。

2.3 一体化内置式传动结构

一体化内置式传动结构包括防爆永磁电机、制动器、壳转减速器、绞车卷筒、前轴承固定座等组成。下页图3 表示相应的传动结构图[4-5]。

通过分析上述结构图可以发现其具有如下特点：在绞车卷筒内部设置有壳转减速器以及相应的防爆永磁电机，在壳转减速器左右两端分别为永磁电机左端法兰、固定机壳。处于左端的旋转外法兰与绞车卷筒外法兰相连接，能够借助支撑轴和前轴进行配合。在电机的左端安装法兰盘，同时需要与减速器外壳固定。对于右端法兰而言，可以安装在固定机架上。可以将指定其设置在永磁电机右端输出轴上。通过分析该结构可以发现，其传动结构能够实现一体化设置，同时结构相对紧凑。分析图3 可以发现，当绞车卷筒左端与壳转减速器旋转外壳进行连接后，可以借助前轴承能够在前轴承固定座上面实现支撑[6-7]。

图3 一体化内置式传动结构图

同时需要在减速器右端连接永磁电机左侧的法兰盘，以此作为右端的受力点，进而可以形成左右两个支撑。

3 几种主要传动结构的比较分析

1）在传动效率方面，一体化内置三级行星传动的壳转减速器，相应的传动效率可以达到97%，极大地提高了传动效率。同时由于选用永磁电机，一般在全频率范围内实现工作，其功率提高了2 到8%。

2）从张紧性能方面，永磁电机能够在低速的情况下输出较大的扭矩，因此可以进行变频自动张紧绞车的动态效应。

3）优化传动结构，同时可以有效地减小张紧绞车的体积、重量，与此同时可以节省空间，因此在井下安装的过程中比较方便，极大地提高了安装工人的劳动强度。然而一体化内置式传动机构在绞车卷筒悬臂支撑方面。一般在传统的外置式接车卷筒的左右两端都设置有轴承支撑，假如绞车工作时，那么钢丝绳将会产生径向的拉力，这时可以看出卷筒受力情况比较好。该设计的一体化内置式结构缺少最右端轴承支撑，当处于张紧状态，那么钢丝绳能够对卷筒产生径向的拉力。当支撑力全部施加在左端前轴承上，那么卷筒将会处于完全悬臂的状态。假如卷筒内的减速器承担部分径向力，同时壳转减速器旋转外壳能够借助法兰以及绞车卷筒形成一个整体，通常左端受力支撑点为前轴承，将其放在前轴承固定座上面。对于右侧受力支撑点是由减速器右侧固定机壳以及相应的法兰盘作为整体。因此可以形成两个支撑点，进而可以有效地改善卷筒的受力情况。

4 结语

当前，该变频一体化内置式传动结构，能够在传动效率与张紧性能方面表现突出，其性能远高于其他两种外置式传动机构，从而能够有效地提高工作效率，可是该机构在绞车卷筒悬臂以及减速器方面存在一定的缺陷，因此需要进一步开发，从而能够使得变频张紧绞车的传动性能得到较大的提升。