皮带机组成、布置、传动理论
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一、皮带机基本组成
带式输送机的基本结构如图一所示:
带式输送机组成示意图1 —尾部改向滚筒;2—导料槽;3—中间架;4—输送带;5—下托辊组;6—上托辊组;7—拉紧装置;8—驱动架;9—驱动滚筒;10—卸料器;11—驱动电机;12—联轴器;13—软起动装置;14—减速机【图一 带式输送机组成示意图】
１ —尾部改向滚筒;2—导料槽；３—中间架；4—输送带；5—下托辊组；6—上托辊组;7—拉紧装置;
８—驱动架；9—驱动滚筒；10—卸料器;11—驱动电机；１2—联轴器;1３—软起动装置；14—减速机
二、带式输送机的类型及布置方式
1.常见固定式带式输送机的类型:
皮带机类型设计要点
平运带式输送机1. 如何保证停车时间2．如何保证电机功率平衡
（大倾角）上运带式输送机1.如何防止皮带机倒转
2. 如何保证电机功率平衡
3. 如何防止大倾角皮带机物料的滚滑
（大倾角）下运带式输送机1．如何防止皮带机飞车
2. 如何防止大倾角皮带机物料的滚滑
长距离起伏式带式输送机1.如何确定驱动方式（集中驱动、头尾驱
动、中间驱动。线摩擦驱动等)
2.详细计算各种运行工况后确定基本配
置
平面转弯带式输送机转弯半径的确定
2. 常见皮带机的布置方式：
【图二：常见皮带机布置方式】
三、皮带机典型部件的分类
3.1 驱动装置
带式输送机的驱动装置的作用是为带式输送机提供牵引力,主要
由电动机、减速器、传动滚筒等组成。目前对驱动装置的研究主要集中在软启动问题上。现在实际应用的软起动装置有以下几种：１)调速型液力耦合器
调速型液力偶合器的工作原理是：偶合器工作腔内充入一定量的工作液，工作轮泵轮从电动机上获得机械能,并转化为液力能,推动涡轮旋转,涡轮把液力能转化为机械能,通过输出轴输出，带动工作机工作,周而复始，实现了从原动机到工作机之间的能量传递［３]。
液力耦合器的结构简单，维护量小,能够实现软起动，适应于恶劣的工作环境，但因其传动有3～5%滑差,效率损失在2%左右[4］。
目前液力耦合器的技术已经比较成熟，在带式输送机及其他装备中应用非常广泛。随着节能降耗的要求以及加工制造技术的提高,液力耦合器技术也得到一定发展，能量传递损失进一步降低,并提出许多新型高效液力耦合器技术，例如无滑差液力耦合器等。
2)电软起动
电软起动控制器以反并联的晶闸管组为开关，以软起动交流调压方式限制电动机的起动电流,以使该电动机拖动带式输送机平稳地过渡到额定转速,完成软起动。
电软启动的体积小，价格便宜(低压）,但考虑到谐波影响,选用电机时要加大容量,一般应增加2０%~30％。起动瞬间,会先有一个很短时的全压起动,待输送带运动后，再实现软起动,但此时已造成对输送机的瞬时冲击;必须与限矩型液力偶合器配套使用; 由于降压起动，低转速时,电动机输出转矩不大,不能实现满载起动，不是真正意义上的软起动[4]。
目前传统的降压起动已经逐渐淘汰,新型电软启动使用可控硅降压,并利用全数字技术对电机的电压与电流进行控制以实现软启动。
3）液体粘性软启动装置
工作原理:主动轴带动主动摩擦片旋转,通过摩擦片之间的粘性液体油膜的剪切力带动从动摩擦片旋转。通过电液控制系统,调节摩擦
片间的油膜厚度,控制输出扭矩,实现平滑启动及无级调速[5］。
液体粘性软启动装置使用ＰL Ｃ为控制核心,加、减速度调节范围大,能提供平滑的起动力矩,大大提高输送机的寿命;电动机能空载起动,电气和机械冲击小；能实现多电机驱动功率平衡;能对传动系统进行过载保护,提高使用寿命；与电动机的匹配特性良好,能实现重载起动;传动效率较高，功率损耗小。缺点是每个液体粘性软启动装置需要一个液压站,电液维护要求较高［５］。
液体粘性软启动装置是目前比较先进的软启动装置，能够很好的与现有驱动设备匹配,具有良好的互换性，能够很好的对现有的皮带机进行现代化改造。目前国内的液粘技术已经比较成熟，其应用越来越广泛，是一种很有前途的高技术机电一体化产品。
４）ＣＳT 系统
CST 是一个带有电-液反馈控制及齿轮减速器,在低速轴端装有线性、湿式离合器的机电一体化驱动系统。由美国道奇公司设计，通过计算机编程,可以对起动加速度精确控制。但国产化率低,相比液体粘性软启动装置性能基本相当，成本高,亟需国产化降低成本[４]!
5)变频调速装置
变频调速装置主要由功率器件ＧBT 绝缘栅极可控晶体管、 控制器与电抗器组成。其工作原理是通过控制器来调节功率器件中的绝缘栅极,使进入功率器件的交流电源的频率发生变化。根据公式p
f
n 6 所示(ｎ为电动机转速,ｆ为交流电源频率, p 为电动机极对数）电动机转速与交流电源频率成正比关系[4]。当交流电源的频率由小到大变化时，电动机转速也随之由小到大变化。只要控制频率变化范围以及频率变化的时间,就可使输送机按照设定的速度曲线平稳起动,达到输送机的软起动。
目前变频调速装置的防爆产品还依赖进口,价格昂贵；高电压、大功率变频调速还难实现；维护要求高,对环境温度和洁净度要求高;
在井下使用时功率器件的发热问题也比较难解决。
但因为变频调速的范围广、精度高，不需要额外的机械装置,是调速和软启动的未来发展方向。
３.２制动装置
上运及平运带式输送机制动要求较低，一般采用推杆制动器。下运带式输送机的制动要求较高,常采用的制动系统有液力制动系统、液压制动系统和盘式制动系统。
1）推杆制动器
目前推杆制动器的技术已经发展成熟,已经标准化、系列化。用户可以按标准选择。由于推杆制动器结构简单、可靠,现在正发展推杆制动器的软制动功能,通过对推杆的推动器改进,使其具有软制动功能。
2）液力制动系统
液力制动系统的液力制动器实质上是一种涡轮(定子）固定不动的液力偶合器,其泵轮(转子)与减速器高速轴相连,随输送机转动,制动时油泵向液力制动器供油,工作油在转子内被加速,在定子内被减速，给转子以反力矩形成制动力矩。
该系统结构比较复杂,维护难度较大，低速ｎ＜５0０r/ｍｉｎ［6],易振荡，并且无定车功能,定车需用机械闸,整机造价较高，不适宜继续发展。
3）液压制动系统
液压制动系统的制动器是通过柱塞泵将输送机的机械能转化为液压能,然后通过有关控制阀节流所产生的高压作用于柱塞泵,形成制动力矩。
此系统结构复杂,各种阀组太多，维护难度大; 需要 1 套小冷却系统,且不适合用井下硬质水;无定车功能,仍需要机械闸；整机造价较高。不适宜继续发展。
