為了適應(yīng)現(xiàn)代化礦井高產(chǎn)高效的發(fā)展，帶式輸送機目前正朝著高速度、大運量、大功率、長距離的方向發(fā)展…，而作為帶式輸送機關(guān)鍵技術(shù)之一的驅(qū)動技術(shù)，對整機的性能至關(guān)重要。尤其對于大型帶式輸送機，驅(qū)動裝置應(yīng)能使輸送機平緩啟動，盡可能減少啟（制）動加速度，減少動張力，以延長整機和膠帶壽命，并且穩(wěn)定運行時效率高，能耗少。
軟啟動裝置具有以上特性。常見的軟啟動系統(tǒng)分為機械類、機電類和電氣類3種。
機械類軟啟動：調(diào)速型液力耦合器，液體粘性軟啟動裝置，液壓馬達周轉(zhuǎn)齒輪系統(tǒng)等；
機電類軟啟動：可變速直流啟動、繞線轉(zhuǎn)子電機驅(qū)動、CST裝置等；
電氣類軟啟動：SCR軟啟動器、變頻器、PSI系列固態(tài)降壓軟啟動等。
本文著重對大型帶式輸送機幾種典型軟啟動裝置（包括調(diào)速型液力耦合器，液體粘性軟啟動裝置，CST裝置，變頻調(diào)速裝置）的結(jié)構(gòu)、工作原理以及優(yōu)缺點等進行了詳細的比較和分析，并根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用情況，指出了各種軟啟動裝置在使用中存在的問題，提出了各種軟啟動裝置選型和使用建議，從而為用戶合理選擇和使用軟啟動裝置提供參考依據(jù)。
2、調(diào)速型液力耦合器
調(diào)速型液力耦合器是通過調(diào)節(jié)工作腔液體的充滿度來改變輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩圓。
2.1工作原理
其主要由泵輪、渦輪、旋轉(zhuǎn)外殼和導(dǎo)管等組成，結(jié)構(gòu)原理如圖l所示。
泵輪5通過輸入軸3與電動機相連，渦輪4通過輸出軸7與減速器相連；泵輪5和渦輪4均為具有徑向直葉片的葉輪，由泵輪5和渦輪4葉片的凹腔部分所形成的空腔稱為工作腔，導(dǎo)管6設(shè)在輔助腔l中，其開度及頂端與旋轉(zhuǎn)外殼間距的百分值可調(diào)節(jié)。
工作時，耦合器工作腔內(nèi)沖入定量的工作液，當(dāng)輸入軸帶動泵輪旋轉(zhuǎn)時，葉片帶動工作液旋轉(zhuǎn)，由于離心力的作用將會使工作液沿泵輪內(nèi)側(cè)流向外側(cè)，形成高壓高速環(huán)流沖擊渦輪（即將機械能轉(zhuǎn)換為液能），使渦輪隨泵輪同向轉(zhuǎn)動。而工作液在渦輪中由外側(cè)流向內(nèi)側(cè)的過程中減壓減速，又將液能轉(zhuǎn)換成機械能，通過輸出軸帶動減速器工作。周而復(fù)始，實現(xiàn)了從電動機到減速器之間的能量傳遞。而通過調(diào)節(jié)輔助腔中導(dǎo)管的開度，可以改變工作腔中的充液量，從而可實現(xiàn)對輸出力矩和轉(zhuǎn)速的無級控制和調(diào)節(jié)。
2.2主要優(yōu)點
(1)可以保證輸送機起動加速度值在0.1-0.3m/s：范圍內(nèi)；(2)既能使電動機空載起動，又能實現(xiàn)滿載啟動；(3)用于多機驅(qū)動時，可以實現(xiàn)多機功率平衡，平衡精度為±5%; (4)易于實現(xiàn)輸送機遙控和自動控制；(5)沒有電控系統(tǒng)，故障率低；(6)能實現(xiàn)多機順序起動，減少對外界電網(wǎng)的沖擊；(7)操作簡單，性價比高。
2.3主要缺點
(l)軟啟動性能較液粘方式稍差；(2)輸入與輸出軸不能同步運行；(3)安裝精度高，電機，耦合器和減速器要求同心度非常高；(4)調(diào)速精度和傳動效率不及變頻調(diào)速和CST; (5)電機啟動電流仍然較大（5～8倍額定電流）。
3、液體粘性軟啟動裝置
液體粘性軟啟動裝置是集機、電、液于一體的新型裝置，其傳動機理是基于牛頓內(nèi)摩擦定律，利用粘性油膜原理，在動、靜摩擦片之間傳遞動力，通過調(diào)節(jié)摩擦片的間隙改變傳動力矩、輸出轉(zhuǎn)速。
3.1工作原理
其結(jié)構(gòu)主體由主、從動軸，動、靜摩擦片，控制油缸，殼體，彈簧及密封件等組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。
輸入軸l的一端與電動機相連，另一端與太陽輪9相連，靜摩擦片4與殼體2相連，動摩擦片5與差動的內(nèi)齒圈6相連，控制油缸2用于控制動、靜摩擦片5和4之間的距離。
開始T作時，輸入軸帶動太陽輪旋轉(zhuǎn)，太陽輪驅(qū)動行星輪，從而行星輪帶動內(nèi)齒圈自由旋轉(zhuǎn)，由于動、靜摩擦片之間存在較大的間隙，因此，動摩擦片將隨內(nèi)齒圈差動空轉(zhuǎn)，而此時，輸出軸保持靜止。隨后，通過控制油缸的作用使動、靜摩擦片之間的間隙逐漸減小，由于兩者之間潤滑油膜粘性剪切力的存在，將使靜摩擦片隨著動摩擦片一同旋轉(zhuǎn)。當(dāng)改變控制油缸中油壓大小時即可調(diào)節(jié)動、靜摩擦片之間油膜的厚度，進而改變靜摩擦片輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的大小，實現(xiàn)輸送機的可控軟啟動。
3.2主要優(yōu)點
(1)具有無級調(diào)速和驗帶功能；(2)輸送機過載時，能夠?qū)崿F(xiàn)自動過載保護；(3)電動機可以空載啟動，從而減少對機械和電器設(shè)備的沖擊；(4)多電機驅(qū)動功率相互平衡，不平衡度不超過3%; (5)能夠?qū)崿F(xiàn)可控減速，減速時間可長于自然停車時間，降低膠帶張力；(6)具有主、從動軸同步運行，傳動比1的特點；(7)與電動機具有良好的匹配特性，可以充分利用電機的最大轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)負載的軟啟動。
3.3主要缺點
(1)摩擦片磨損嚴重，發(fā)熱量大；(2)使用油液傳動，易因漏油污染環(huán)境；(3)電液系統(tǒng)較復(fù)雜，維護要求較高；(4)制造和維護成本也較高。
4、CST裝置
CST裝置是由美國DODGE公司研制開發(fā)的一種新型機電一體化產(chǎn)品。
4.1工作原理
其主要由輸入部分、輸出部分和離合器組件三部分組成。輸入部分由一對傘齒輪及一對斜齒輪組成。輸出部分由太陽輪、行星輪及環(huán)形齒圈組成，行星齒輪架與輸出軸相連。離合器組件由兩組帶槽的離合片組成，靜摩擦片與機殼相連，動摩擦片與環(huán)形齒圈相連，其結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。
電機啟動后，帶動輸入軸1轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪2、3傳到行星輪系的太陽輪10后，由于輸出軸6和行星架7相連，環(huán)形齒圈4與離合器的轉(zhuǎn)動摩擦片5相連，靜止摩擦片8與活塞相連，當(dāng)連接離合器組件的液壓缸不加壓時，轉(zhuǎn)動摩擦片和靜止摩擦片之間有較大的間隙，轉(zhuǎn)動摩擦片可以自由轉(zhuǎn)動，行星輪只能白轉(zhuǎn)，輸出軸則保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速后，通過液壓缸向離合器組件加壓，使離合器接合，從而帶動負載啟動。
需要指出的是：CST裝置的傳動原理與液體粘性軟啟動裝置基本相同，只是后者的液粘離合器設(shè)置在減速器的高速軸上。
4.2主要優(yōu)點
(1)可使電機的功率和尺寸減小到最小，減少初期投資；(2)啟動平穩(wěn)，傳動效率高；(3)可以實現(xiàn)低速驗帶和多機功率平衡功能；(4)可精確控制輸送機的運行狀態(tài)；(5)具有過載保護功能；(6)在輸送機短時停車時，可以不停電動機；(7)能夠?qū)崿F(xiàn)多臺電機分時空載啟動，大大減小啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。
4.3主要缺點
(1)調(diào)速系統(tǒng)與減速器合為一體，體積大；(2)控制系統(tǒng)復(fù)雜，制造難度大；(3)對潤滑油的質(zhì)量要求高；(4)維護復(fù)雜，費用高。
5、變頻調(diào)速裝置
隨著變頻控制理論的不斷發(fā)展，變頻技術(shù)在國民經(jīng)濟中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，被認為是一種最有前途的交流調(diào)速方式。
5.1工作原理
變頻調(diào)速裝置主要由智能控制電路、整流電路、濾波電路，逆變電路、CPU及附件等組成。其原理如圖4所示。
整流器將工頻交流電（50Hz或60Hz）變換成直流電，脈動的直流電壓經(jīng)平滑濾波后在智能控制電路的調(diào)控下，用逆變器將直流電再逆變?yōu)殡妷河行е岛皖l率均可調(diào)的三相交流電源，輸出到需要調(diào)速的電動機上。，為交流電源頻率、p為電動機極數(shù)、s為轉(zhuǎn)差率）可知：電動機轉(zhuǎn)速與交流電源頻率成正比關(guān)系。因此，只要控制頻率變化范圍和時間，即可使輸送機按照設(shè)定的速度曲線平穩(wěn)起動，實現(xiàn)軟啟動。
5.2主要優(yōu)點
(1)真正實現(xiàn)帶式輸送機軟啟動，并且軟啟動、軟制動性能好；(2)調(diào)速精度高；(3)不存在漏油問題；(4)能夠?qū)崿F(xiàn)多臺電機驅(qū)動時的功率平衡；(5)可以變速運行，調(diào)速范圍寬；(6)安裝方便，維護量小且操作簡單；(7)由于功率因數(shù)運行時高達0.99，節(jié)能效果明顯，因此，列為國家節(jié)能減排措施之一。
5.3主要缺點
(1)對環(huán)境溫度及清潔要求高；(2)變頻器的輸入、輸出側(cè)若不加電抗器或抗干擾裝置，將對電網(wǎng)有所污染；(3)在礦井下使用時，散熱及防爆問題較難解決；(4)價格昂貴，控制復(fù)雜，使用維護要求高。
6、結(jié)論
分析現(xiàn)場使用情況，調(diào)速型液力耦合器被選用的次數(shù)最多。但使用過程中存在運行油溫偏高，以及漏油等問題。因此，建議在使用過程中，油箱內(nèi)的油不要過多，并及時清理冷油器內(nèi)的污垢，及時檢查更換損壞元件。同時，建議在軟啟動性能要求不高的中型帶式輸送機上選用，而對于礦用帶式輸送機，最好單機功率在500kW以下。
液體粘性軟啟動裝置應(yīng)用并不十分普遍，且在使用中發(fā)熱量非常大，經(jīng)常出現(xiàn)溢流閥調(diào)節(jié)不靈活，以及油溫過高等現(xiàn)象。因此，建議在使用過程中，選用能夠適應(yīng)更高溫度的優(yōu)質(zhì)油種，并及時清洗油雜質(zhì)和換熱器。同時，建議應(yīng)用于調(diào)速精度要求比較高的大型帶式輸送機上。
CST裝置在煤礦井下得到了廣泛的應(yīng)用。但在使用過程中，故障率相當(dāng)高，主要原因是此裝置對日常維護要求非常嚴格，所以，維護費用非常高，而一般用戶不會完全按照廠家的要求進行維護。因此，建議在使用過程中，根據(jù)自身情況進行現(xiàn)場分析，總結(jié)出實際經(jīng)濟的維護周期，以達到節(jié)省費用的前提下盡可能保證裝置正常運行的目的。同時，建議資金充足，場地允許的用戶選用，尤其是距離較長，線路復(fù)雜，單機功率大于500kW的帶式輸送機。
變頻調(diào)速裝置在使用過程中，存在噪聲及發(fā)熱等問題。因此，建議電抗器與變頻器不共用同一個箱體，且要保持安裝地點通風(fēng)良好，選用性能良好的保護元件，合理設(shè)置各項參數(shù)。同時，建議地面上運距長、運量大、功率大的帶式輸送機選用。
總之，各種軟啟動裝置各有特點，用戶在選擇時，應(yīng)根據(jù)觀場情況，除滿足功能要求外，同時綜合考慮經(jīng)濟實用、穩(wěn)定可靠、安裝方便等。
相關(guān)輸送機產(chǎn)品：
1、刮板輸送機
2、螺旋輸送機
3、皮帶輸送機
