1、CST簡(jiǎn)介
1.1 CST定義
    CST即Controlled Start Transmission.
    假如給CST下一個(gè)定義，則CST是帶有電液反饋控制及齒輪減速器，在低速軸端裝有線性、濕性離合器的機(jī)電一體化的高技術(shù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
1.2 CST的控制原理
    電流反饋系統(tǒng)決定了驅(qū)動(dòng)力是可控的，驅(qū)動(dòng)力是為了跟蹤用戶(hù)所設(shè)定的啟動(dòng)、停車(chē)曲線。而液力耦合器不能提供可控的啟動(dòng)曲線，更無(wú)法提供可控的停車(chē)曲線。
    圖1是兩臺(tái)CST的控制原理圖，CSTi為主驅(qū)動(dòng)，CSTz為從驅(qū)動(dòng)，控制信號(hào)包括有：速度PID（比例+積分+微分）回路為主PID回路，壓力PID回路及功率PID回路。后者是用作多臺(tái)CST間的功率平衡。
1.3 CST的特點(diǎn)
    CST和所有驅(qū)動(dòng)器都不一樣，是非常特別的產(chǎn)品。其獨(dú)特的力矩控制器是裝在低速軸處而不是高速軸處，在CST的離合片之間的流動(dòng)是層流而不是紊流。紊流帶來(lái)不穩(wěn)定，帶來(lái)非線性。①層流流動(dòng)的濕式離合器，充分的潤(rùn)滑從而使離合片無(wú)磨損；②層流流動(dòng)，從而粘滯力和離合片間距離之間的關(guān)系為線性，可以進(jìn)行精確控制；③離開(kāi)負(fù)載最近+從而動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，對(duì)負(fù)載可進(jìn)行精確控制；④把減速器和負(fù)載隔開(kāi)，從而使減速機(jī)的工作條件良好，提高了減速器的壽命。
1.4 CST系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
    CST軟啟動(dòng)裝置主要由啟動(dòng)裝置、數(shù)字執(zhí)行裝置、工作油泵、潤(rùn)滑油泵、油箱、壓力開(kāi)關(guān)、油溫傳感器、潤(rùn)滑油冷卻器等組成。啟動(dòng)裝置由主動(dòng)部分、被動(dòng)部分、加壓分離部分等組成。加壓分離部分包括油缸、活塞、彈簧等。加壓活塞在高壓彈簧作用下，通過(guò)油壓的調(diào)節(jié)來(lái)控制油膜的厚度，使主動(dòng)與被動(dòng)之間產(chǎn)生不同滑差。萬(wàn)一控制部分出現(xiàn)故障時(shí)，該裝置在高壓彈簧作用下，仍能保證輸出軸與輸人軸同步運(yùn)行。
2、CST的工作原理
    可根據(jù)實(shí)際需要，通過(guò)控制器設(shè)置所需要的加速度曲線和啟動(dòng)時(shí)間。在收到啟動(dòng)信號(hào)后，電機(jī)空載啟動(dòng)，達(dá)到額定速度后，液壓系統(tǒng)開(kāi)始增加離合器反應(yīng)盤(pán)系統(tǒng)的壓力。當(dāng)反應(yīng)盤(pán)相互作用時(shí)，其輸出力矩將與液壓系統(tǒng)的壓力成正比。設(shè)在輸出軸上的速度傳感器，檢測(cè)出轉(zhuǎn)速并反饋給控制系統(tǒng)，該速度信號(hào)將與控制系統(tǒng)設(shè)定的加速度曲線比較，其差值將用于高速反應(yīng)盤(pán)壓力，從而確保靛的加速率斜率。
    在啟動(dòng)過(guò)程中，離合器滑差所產(chǎn)生的熱量將由流經(jīng)反應(yīng)盤(pán)的冷卻液帶走并經(jīng)熱交換系統(tǒng)散熱。冷卻液、減速器潤(rùn)滑液以及液壓控制系統(tǒng)的液壓油采用相同的油。
    反應(yīng)盤(pán)系統(tǒng)為一線性濕式離合器，傳遞到輸出軸的力矩完全由壓力控制閥的壓力控制。在加速過(guò)程中冷卻油通過(guò)反應(yīng)盤(pán)上的溝槽將熱量帶到熱交換器散熱�？刂葡到y(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出軸轉(zhuǎn)速并隨時(shí)調(diào)整液壓系統(tǒng)壓力以保證跟蹤所要求的加速度斜率。
    與液力耦合器不同，在穩(wěn)定運(yùn)行階段，CST的反應(yīng)盤(pán)像液壓制動(dòng)器一樣完全鎖住，此時(shí)，不產(chǎn)生滑差，沒(méi)有效率損失。
3、使用CST軟啟動(dòng)可以解決帶式輸送機(jī)潛在的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
    (1)膠帶是彈性體，應(yīng)力傳播速度約1 km/s，對(duì)于1=1 500 m的膠帶機(jī)，應(yīng)力波約1.5 s后到達(dá)機(jī)尾，緊邊應(yīng)力與松邊應(yīng)力重疊而引起激振，如果激振頻率與膠帶機(jī)固有頻率重合，將引起設(shè)備共振，并造成破壞。
    (2)  突然停車(chē)會(huì)對(duì)膠帶機(jī)系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害。
    (3)最嚴(yán)重的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題（動(dòng)應(yīng)力波造成的振動(dòng)）發(fā)生在突然斷電時(shí)，CST通過(guò)三個(gè)途徑來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題：①在CST輸入軸安裝飛輪，使得電機(jī)在斷電后的一段時(shí)間內(nèi)，依靠慣性，對(duì)膠帶機(jī)提供動(dòng)力；②在液壓系統(tǒng)通向高壓控制腔的管道中增加閉鎖閥，一旦斷電，閉鎖閥從開(kāi)路變?yōu)閱蜗蜷y，高壓腔內(nèi)油壓能保持一段時(shí)間；③對(duì)電控系統(tǒng)提供不間斷電源，使得反饋信號(hào)繼續(xù)存在，控制繼續(xù)存在。
    CST是唯一的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能保證在緊急停車(chē)時(shí)及突然斷電時(shí)，提供可控停車(chē)。
4、 CST的優(yōu)點(diǎn)
    (1)采用CST可大幅度降低膠帶的張力。在CST啟動(dòng)曲線中，延遲段速度為10%v（額定速度），在延遲段內(nèi)，下垂膠帶被張緊，在延遲段結(jié)束后，按最小加速度或最小沖擊的方式完成膠帶機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，從而最大程度地降低了膠帶機(jī)的啟動(dòng)張力。
   通過(guò)計(jì)算，與采用耦合器比較，采用CST膠帶的基本張力可降低30%。
    (2)與耦合器相比，采用CST后，傳動(dòng)效率提高13%。
    (3)  采用CST后，膠帶的安全系數(shù)可降低1.9，但安全度不變。膠帶運(yùn)行安全系數(shù)的確定，取決于以下因素：①接頭強(qiáng)度；②橡膠的附加伸長(zhǎng)和性能降低；③動(dòng)態(tài)載荷。
5、效益分析
    以漳村礦主2#膠帶機(jī)為例。
5.1節(jié)省電能
    主2#膠帶機(jī)安裝功率3x 20 kW，日運(yùn)行20 h．電費(fèi)按0.55元計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)（按10個(gè)月計(jì)算）：
    20×30×10×600×0.55×0.13= 257 400元。
5.2節(jié)約材料
    主2#膠帶機(jī)安裝長(zhǎng)度為1500m，共有8道卡口，未采用CST以前卡口更換周期為1個(gè)月，采用CST后，卡口更換周期為4個(gè)月，年節(jié)約費(fèi)用為二 (12-3) x8×418 -30096元(480元／盒)。
  節(jié)約膠帶：未采用CST以前膠帶的更換周期為1a，采用CST后膠帶更換周期為2a，年節(jié)約膠帶：
    1 500×390= 585 000元(膠帶390元/m)。
5.3降低了事故率，提高了產(chǎn)量
    采用CST后由于該膠帶機(jī)運(yùn)行可靠，事故少，影響生產(chǎn)的時(shí)間與其他膠帶機(jī)相比年減少50～70 h，年多生產(chǎn)原煤20 000 t左右，年增產(chǎn)值200余萬(wàn)元。