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1、第6章 驱动技术,6.1绪论6.2电机及软启动6.3液力耦合器6.4逆止器6.5制动器,6.1绪论,6.1.1带式输送机的驱动装置 驱动装置是带式输送机动力的来源。带式输送机的驱动装置包括：电动机、减速机、传动滚筒、联轴器等。同时还可能配置一些特殊用途的设备，如设有逆止器和制动器，用来改善输送机的起动、制动性能。设有液力耦合器，实现软启动和超负荷停机。,6.1.2合理的驱动装置具有哪些特点,1、具有良好的起动性能，可以带负荷起动。2、起动过程中具有足够小、合理的加速度以减小各承载部件的动载荷。避免由于过大惯性力引起物料在输送带上滑移或洒料、输送带打滑、拉紧行程过大等。3、提供低速运行方式。方便
2、验带和防止冻结。4、防止输送到输送机的功率和力矩超过安全限度，以确保过载自动停机。5、在多驱动情况下，各电机负荷均匀。6、电机起动时对电网冲击小。7、驱动装置具有良好的可控性，控制起动、停机的速度和加速度。8、装备包括自监控、自诊断功能的控制器。,6.1.3驱动装置分类,1、电能机械能。电机直接起动。2、电能液体动能流体摩擦机械能。粘性离合器。3、电能液压能机械能。 液压马达驱动。,6.1.4驱动装置的结构形式,驱动装置与输送机相对位置可以分为平行出轴减速机驱动装置和垂直出轴减速机驱动装置。电动机：鼠笼型电动机，绕线转子交流电动机，直流电机。减速机：圆柱齿轮减速机和圆柱圆锥齿轮减速机，多采用硬
3、齿面减速机。联轴器：高速轴用柱销或齿式联轴器，低速端用柱销联轴器。液力耦合器：为提高起动性能，设置耦合器。,案例1：K502皮带采用垂直出轴形式减速机。案例2：6高炉主皮带减速机带飞轮，增加惯性。案例3：6高炉栈桥皮带减速机使用液力耦合器软起动。,6.2电机及软起动,6.2.1直流电动机驱动直流电动机转速容易控制和调节，在额定转速以下，保持励磁电流恒定，可用改变电枢电压的方法实现恒转矩调速。直流电动机调速范围广，易实现平滑调节；过载、起动、制定力矩大，较强的承受过载能力；易于控制；可靠性高，调速能耗小。 20世纪80年代以前直流调速占主导。,6.2.2异步电动机软启动,异步电动机具有结构简单、
4、制造容易、价格低廉、坚固耐用和工作效率高等优点。缺点：主要表现在功率因数和调速性能方面。异步电动机起动存在两个矛盾：1、起动电流大，而供电网承载冲击电流的能力有限；2、电机起动力矩小，而负载又要求足够转矩才能启动。,异步电动机软启动形式很多，有电气软启动和机械软启动两种方式。电气软启动方式：常用调速方式软起动，常用的有：电动机定子调压启动，电磁转差离合器调速启动，绕线转子电动机转子回路串电阻调速；变极对数调速；变频调速等。机械软启动方式：常用串接耦合器软启动、串接离合器启动；油泵软启动。,常用电气调速起动简介：定子调压启动改变电动机转差率的调速方法，调速效率低，功率因数低。磁转差离合器调速启动
5、原理上同上，也是转差消耗型的，运行可靠，简单，缺点是转差器发热严重。串电阻启动。转差功率消耗型的调速方法。绕线转子电机起动时，转子串接电阻即限制了起动电流，又增大了起动力矩。转子回路串接的电阻级数越多越平稳。该起动方式的优点是：恒转矩，调速方式简单，投资小，控制方便，占地少。变频调速各方面性能都和好，缺点是成本较高；,6.2.3电动的对中,在电动机与被驱动设备之间，其传动轴必须精确对中。不对中能引起振动、轴承超载及轴的过应力。挠性联轴器只能抵消小的不对中。对中的基本原则：任何一个电动机底脚下的垫片组不能超过5片。由很多薄片组成的垫片组能使底脚板软化“”，从而引起振动或机座变形（电动机底脚板不在
6、同一个平面）。,1、平行对中在定位机组得到正确轴向窜动量后，将联轴器分开，在联轴器一端刚性地安装一个指示表，且其测头在联轴器另一端的圆柱形表面上，见图6.1.同时转动传动轴两端，读出顶部、底部和两侧位置的读数。读出顶部、底部间的读数差，两侧读数差，以此作为对中的依据，对于挠性联轴器最大偏差不允许超过0.05mm,对于刚性联轴器不允许超过0.025mm。,图6.1平行对中,2、角度对中,将两根均放在靠近对方的最大轴向窜动量处（对于有轴向窜动的滑动轴承负载和电动机），同时转动两根轴，测量联轴器外圆端面上测点的顶部、底部及两侧的读数，见图6.2，因为可能存在轴向窜动，所以要用两块表。读出他们的读书差
7、。传动轴在对中时，所有表的变化范围不能超过0.05mm.,图6.2角度对中,6.3液力耦合器,液力耦合器是德国费丁格尔于1905年首创的。液力耦合器是利用液力来传递功率的装置，采用液力耦合器传动可使驱动装置机械特性变软，从而改善机器的起动性能，增大起动力矩，缩短起动时间。国外生产液力耦合器的企业主要有德国的Voith Turbo GmbH（VTG），意大利的Transfluid公司等。国内：大连液力机械总厂，广东中兴液力耦合器公司。我国液力耦合器受德国影响较深。,液力耦合器安装在电机与减速机之间。它主要由泵轮、涡轮和外壳三个主要部件构成。液力耦合器的结构 液力耦合器的主要零件式两个直径相同的叶
8、轮，称工作轮，由电动机带动的叶轮3为泵轮，与输出轴5装在一起的叶轮为涡轮2。叶轮内部装有许多半圆形的径向叶片 ，在各叶片之间充满工作液体。两轮装合后相对端面之间约有2-5mm间隙。它们的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔（称为循环圆）；循环圆的剖面图如下：该剖面图是通过输入轴与输出轴所作的截面（称轴截面）,液 力 耦 合 器,1.泵轮壳2-涡轮3-泵轮4-输入轴 5-输出轴 6、7-尾部切去一片 的叶片,6.3.1液力耦合器工作原理,当电动机带动泵轮转动时，其中的工作液体被泵轮夹持着同泵轮一起旋转，产生径向外缘的离心压力。同样透平轮（涡轮）旋转时，其中液体也产生流向外缘的离心压力。泵轮转速大于
9、透平轮的转速，则前者使工作液体产生的离心力必定大于后者的。因此泵轮内液体沿径向叶片之间通道向外流动，并在泵轮外缘流入透平轮，同时由于液体具有连续性，在靠近耦合器轴线的泵轮内缘，工作液体又从透平轮流回泵轮形成环流。液体除了绕耦合器轴线旋转外，还要绕循环园的中心进行环流运动。因此液体质点的运动是螺旋运动。作螺旋运动的液体质点在泵轮中被加速和增压，进入透平轮后，冲击推动透平轮的叶片，使透平轮旋转，液体质点被减速和降压。通过这样的过程完成动力传递。,液力偶合器的工作原理,涡轮转动时的油液螺旋路线,涡轮旋转后，由于涡轮内的离心力对液体环流的阻碍作用，使油液的绝对运动方向有改变。此时，螺旋线拉长如图所示，
10、涡轮转速越高，油液的螺旋形路线拉得越长。当 涡轮和泵轮转速相同时，两轮离心力相等，油液沿循环圆流动停止，油液随工作轮绕轴线作圆周运动,这时，偶合器不再传递动力,液力耦合器传递能量的过程： 电能机械能液体环流动能机械能。液力耦合器是依靠液体环流运动来传递能量的。环流的产生是由于泵轮转速大于涡轮转速。因此传递能量（力矩）的条件是泵轮与透平轮之间有转速差。转速差大小决定传递力矩的大小。在驱动中采使用液力耦合器的优点是： 可以改善机器的起动性能。具有过载保护的作用；提高电动机和工作机构的寿命；平衡各电动机功率输出。,6.3.2液力耦合器的种类,1、限矩式液力耦合器限矩式液力耦合器一般具有辅助腔和挡板等
11、限矩措施。能够限制超载力矩，使其升到一定范围后不在升高，从而保护电动机。,2、可控充液限矩型液力耦合器,这种液力耦合器是由Voith公司（VTG）研制出的DTPK型新型可控充液限矩型液力耦合器。它是一种双涡轮带延迟的充水液力耦合器。液力耦合器旋转体置于密闭壳体中，旋转体外缘周边均匀开设泄油孔，另有供油系统向液力耦合器供油。液力耦合器供油由电磁阀控制，定量油泵流量大于耦合器泄油孔泄出量。停止充油，工作腔充满度就降低，（力矩下降）；连续充油时，充满度增大，（力矩上升）。即可用控制充油来调节力矩。可根据主电动机的载荷（电流）变化来控制电磁换向阀的开通和关闭，达到控制液力耦合器的充油和不充油。通过调整
12、油阀开度可达到1.3或1.5倍的初始转矩。这种液力耦合器是处于限矩型液力耦合器和调速型液力耦合器之间的一种液力耦合器。,3、调速型液力耦合器,调速型液力耦合器（YOT）的结构比限矩型要复杂得多。它主要由泵轮、泵轮轴、涡轮、涡轮轴、旋转外壳及导管组件，冷却系统等构成。它的主要特点:在输入转速不变的情况下，通过导管或其它调节方式调节工作腔中的充液量以改变输出转速和力矩，其充油量的调节是在运行中进行的。,调速型液力耦合器进出工作腔的油路为循环油路，按照调节方式分可分为进口调速式、出口调速式及复合调速式3种。目前国内应用以出口调节式（YOTC）居多，其特点是液力耦合器工作腔进口液量不变，由定量泵供油，
13、而出口流量随导管开度的调节而变化，从而引起工作腔充油量和液力耦合器输出转速的变化。即：当电动机带动泵轮旋转时，供油泵向工作腔内供定量的工作油，而与工作腔相适应的排油腔内形成旋转油环，导管伸入旋转油环内吸油并排入油箱，排出腔的深度以0100%计。因此在运行中通过导管开度即可使调速型液力耦合器工作腔中的充油量不断变化，从而改变输出速度和功率，实现无级调速。,可调速液力耦合器,6.3.3限矩式液力耦合器的安装和拆卸,（一）液力耦合器的安装 液力耦合器的安装调试是否负荷要求，不仅影响到其正常工作，且会导致易损件的加速损坏甚至造成液力耦合器的破坏，因此使用者在现场安装时应严格按有关技术规范操作。安装前将
14、各相配合的轴、孔清洗干净并涂以润滑油后再用专门的工具压入或轻轻的敲入。绝对禁止直接敲击耦合器铸铝表面或者采用对液力耦合器加热的方法。 液力耦合器为了便于安装，一般耦合器的孔与轴配合宜选取小间隙配合。建议安装时轴、孔对正，再用千斤顶压入或使用特制芯轴轻轻敲入。,（二）液力耦合器的拆卸液力耦合器的拆卸宜采用专门工具小心进行，否则可能损伤耦合器甚至损坏主机元件，拆卸时绝对禁止直接敲击，撬动铸铝件或采用对耦合器加热的方法。1、拆卸前应对需拆卸的轴、孔接合处用煤油（或柴油）进行浸润。2、使用专门螺杆通过耦合器轴中心的螺孔将耦合器顶出；或者用自制的拉拔器将耦合器拔出。,（三）耦合器的其他注意事项耦合器充液
15、量40%-80%，充油量越多，力矩越大。耦合器用油可以是矿物油、液压油、变压器油、马达油等，推荐使用20透平机油。耦合器最佳工作温度825，最高不超过90 。耦合器上安装有安全塞，安全塞融合温度120 。安全塞使用专用易熔合金。,6.4逆止器,6.4.1逆止器的种类与工作原理在输送机的坡度较大向上运输时，由于停电或驱动装置发生故障而停止向上运行时，有向后倒转的趋势。例如输送机倒转，物料将输送机的尾部堆积，严重时会损坏输送带，造成事故。为了防止皮带反向运行，应采用逆止器。常用的逆止器有：带式逆止器、滚柱逆止器、异形块逆止器和齿式逆止器。,1、带式逆止器主要由限制器、制动器、止退器等三部分构成，当
16、滚筒正转时，制动带存在限制带内。一旦滚筒反转，制动带进入输送带与滚筒之间，通过摩擦力作用，使滚筒与输送带制动。此逆止器结构简单，适合小型带式输送机。缺点：止动时先倒退一段，滚筒直径越大，倒转距离越长，因此大功率大运量不宜采用。,带式逆止器,2、滚柱逆止器滚珠逆止器是一个超越离合器，其外圈不动，输送机正常运行时，内圈逆时针旋转，滚柱在楔形空间大端，滚柱不起作用。当内圈顺时针转动时，滚柱不受推动，并且在弹簧力作用下，向小端移动，由于滚柱和逆止器内外圈摩擦，使内圈不能运动。,滚柱逆止器,3、异性块逆止器异性块逆止器是异形块离合器应用于逆止器时的特殊形式，可承受较大冲击力矩。安装精度低。4、棘轮逆止器
17、,6.5制动器,6.5.1绪论近年来，随着大运量、长距离高速度以及向下运输送机的应用，制动问题也越来越突出。大型输送机从运动到停止，巨大机械能除由输送机运行阻力消耗外，其余能量都要由制动装置消耗，特别是下行输送机制动所需功更大。当制动装置不合理时，将导致制动装置损坏，闸瓦烧坏等事故。下行时，发生飞车，甚至将电机转子甩坏。,（一）应用制动器的场合向下倾斜输送机的速度控制；停机时间控制；输送机停机的安全保护；长距离输送机不为安全设置制动器,（二）输送机系统的制动方式 目前的制动方式可以分为机械摩擦制动器制动、液力制动和电气制动三类。机械摩擦：块式制动器、带式制动器、盘式制动器；液力制动：液力制动器
18、、液压调压制动器；电气制动：电动机反接制动、动力制动、反锁制动。,1、机械摩擦制动器 机械摩擦制动器可以提供必要的减速力矩和产生最后的锁紧动作的动能。它是靠摩擦副之间的摩擦力作用吸收运动能量进行制动。带式制动器由于受散热条件限制，只能在小功率的输送机上单独采用。盘式制动力矩大且可调，动作灵敏，散热性好，使用和维修都很方便，即可在高速轴上也可以在低速轴上安装。块式制动器结构简单，安装方便，成对的闸瓦压力互相平恒，使制动轮轴不受弯曲载荷等优点。 与块式制动器相比，盘式制动器可靠性高，原因是块式制动器是连杆串联的结构，当其中某一环故障，将造成制动器的失效，可靠性低，盘式制动器是成组制动闸并联结构，若
19、某一制动闸出现故障，其它闸瓦仍不会失效。 机械摩擦制动器提供制动力大小取决于摩擦副上的正压力和摩擦系数。,2、液力制动 液力制动的原理：将系统动能转化为热能，通过冷却装置把热量耗散掉。液力制动器 原理类似液力耦合器。制动时向制动腔内充注液体，这时主机通过泵轮带动工作液高速旋转，将机械能转化为液体动能。工作液进入涡轮后与固定不动的涡轮碰撞，动能转化为热能。,液压调压制动 将容积泵联接在主机上，由主机拖动。制动时，液压泵将机械能转化为液压能，然后在节流口上液压能转化为热能，从而实现制动。,3、电气制动 电气制动有涡流制动、电机反馈制动、动力制动和反接制动等方式。其中反接制动是笼型电动机的在其同步转
20、速以上时产生的制动力矩，这种制动形式应用于电动机高于同步转速的向下倾斜输送机，由电动机产生电能流回电网。,涡流制动涡流制动器通过一个光滑的转鼓产生制动力矩，转鼓再由固定激磁线圈产生的磁场中旋转。当转鼓转动时，其表面产生涡流。涡流和磁极之间的电磁吸力在转鼓上产生制动力矩与磁场电流和转鼓的转速成正比。制动力矩可以控制系统进行无级调速。电动机反接制动反接时电流反向，并产生反力矩，反接制动产生的能量变为热能释放出来。,动力制动 切断电机交流电的同时，接入直流电，使定子绕组产生静止磁场。正在旋转的转子切割磁场的磁力线，在转子回路中有感应电势和电流，产生电磁反力矩，对输送机形成制动力矩。动力制动的力矩可调
21、。,6.5.2块式制动器1、制动器我厂所用的YWZ5型制动器由制动块、制动臂和相匹配的液压推动器等部分构成。当通电时，电力液压推动器动作，其推杆迅速升起，并通过杠杆作用把制动瓦打开（松闸）；当通电时电力液压推动器的推杆在制动弹簧力的作用下迅速下降，并通过杠杆作用把制动瓦合拢（抱闸）。根据液压推杆行程可分为长行程制动器和短行程制动器。,块式制动器,气室,制动轮由铸钢制造，一般将制动轮设在减速机的高速轴。制动轮宽度大于制动块10-40mm。制动块采用与制动臂铰接的形式，以降低安装质量的要求，为使制动块不自由转动，在制动块和制动臂之间装有顶定器。制动块材料一般为铸铁，标注制动块的包角是70或86。,2、推力器,制动器液压推杆（推力器）采用德国EMG公司20世纪80年代的产品Ed系列电力液压推杆，它由缓冲弹簧对制动行程延时，可减小制动器的冲击。，短行程延时0.1-0.2s,长行程延时0.2-0.4s。推力器一般为垂直安装，也可倾斜或水平安装在静止或运动的设备上，但是必须注意，倾斜或水平安装时，应使气室朝上。该推杆的特点：升降时间可作无级调整。该推杆的缺点：推杆复位时，必须依靠外力，如弹簧的弹力。,该推力器应加注BB-25油。,
