同步傳動齒輪在帶式輸送機的應(yīng)用

唐繼東　顧正偉

【摘 要】帶式輸送機在現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)的地面運輸、井下運輸和斜井運輸中發(fā)揮著重要作用。帶式輸送機的關(guān)鍵部件是同步傳動齒輪。煤礦井下現(xiàn)場處理問題時為了節(jié)約時間，因?qū)υ摬考淖饔貌涣私?，往往被卸下后不再安裝了，其實這種做法是錯誤的，下面以SPJ-800型帶式輸送機為例，分析使用傳動齒輪的重要性和必要性。

【關(guān)鍵詞】同步傳動齒輪；帶式輸送機；運輸

1 帶式輸送機機頭驅(qū)動部分的結(jié)構(gòu)

主驅(qū)動部分由2臺電動機、2臺減速器和2個主傳動滾筒分別通過聯(lián)軸器（SPJ-800型帶式輸送機大多是使用400型液力偶合器）、內(nèi)齒套和外齒套聯(lián)接而成。

聯(lián)接方式：2臺電動機與2臺減速器之間分別由液力偶合器聯(lián)接；2臺減速器與2個主傳動滾筒之間分別由1對內(nèi)齒套和外齒套組合聯(lián)接。其中內(nèi)齒套的內(nèi)孔和外齒套的內(nèi)孔以花鍵形式分別聯(lián)接在減速器輸出軸上和主傳動滾筒主軸的輸入端上，而內(nèi)齒套與外齒套之間分別通過M4、Z54的內(nèi)、外齒輪嚙合方式聯(lián)接；2個主傳動滾筒主軸的另一端分別以花鍵形式各自聯(lián)接1件傳動齒輪（M8、Z78）相互嚙合，速比為1：1。構(gòu)成了最初由2臺電動機拖動，最終由2件傳動齒輪嚙合、輸出相同力矩剛性聯(lián)接的主驅(qū)動輸出系統(tǒng)，保證了整臺帶式輸送機平穩(wěn)安全地運行。

2 工作原理

由2臺電動機同時以相同的轉(zhuǎn)速（1470～1480r/min）起車，通過液力偶合器帶動2臺減速器工作。同時2臺減速器輸出端通過內(nèi)、外齒套的聯(lián)接，分別將轉(zhuǎn)速傳給2個主傳動滾筒，再通過2個主傳動滾筒的外緣與膠帶接觸面之間的摩擦力帶動整臺帶式輸送機正常運轉(zhuǎn)。

正常工作時，整套主驅(qū)動系統(tǒng)的牽引力在兩件主傳動滾筒上的分配是不同的，但因兩個主滾筒直徑相等具有剛性傳動的雙滾筒轉(zhuǎn)速是相同的。從2（a）看到，膠帶由滾筒2的D點到滾筒1的B點，這兩點之間除有一小段膠帶重量外，張力沒有變化。所以，B點可以看作是D點的延續(xù)。當(dāng)滾筒2傳遞的牽引力達(dá)到極限之后，滾筒1開始傳遞牽引力給膠帶。這時靜止角僅存在于滾筒上，膠帶在兩滾筒上的張力變化曲線（b）。

滾筒2可能傳遞的最大牽引力為：

WIImax=S'-Sτ=Sτ（eμɑ/2-1）

滾筒1可能傳遞的最大牽引力為：

WImax=Symax-S'=Sτeμɑ/2（eμɑ/2-1）

式中S'——兩滾筒之間膠帶的張力

傳動裝置可能傳遞的總牽引力為：

Wzmax=WImax+WIImax=Sτ（eμɑ/2-1）

式中：ɑ=ɑ1+ɑ2

兩滾筒可能傳遞的最大牽引力比為：

WImax/WIImax=eμɑ/2（eμɑ/1-1）/（eμɑ/2-1）

通常情況下：ɑ=ɑ2=ɑ/2

因此可得：WImax/WIImax=eμɑ/2

由上可知，對于具有剛性聯(lián)接的雙滾筒傳動裝置，滾筒1可能傳遞的最大牽引力比滾筒2大eμɑ/2倍。并且兩滾筒之間牽引力的分配還取決于摩擦系數(shù)和圍包角的數(shù)值。當(dāng)輸送機的牽引力一定時，在滾筒1傳遞的牽引力未達(dá)到極限值的情況下，即在λ1=A1-n1的情況下，從2的曲線可以看出，摩擦系數(shù)增大時，滾筒2傳遞的牽引力WII增大，WI減小；反之，減小時，WII減小，WI增大。這是由于輸送機的牽引力Wz=WII+WI為定值。而在剛性聯(lián)接的雙滾筒中，只有滾筒1傳遞的牽引力達(dá)到極限后，滾筒2才傳遞牽引力，具有剛性聯(lián)接的雙滾筒的傳動，其設(shè)計缺點是牽引力的分配比的設(shè)計值只適用一定的載荷及一定的μ值。當(dāng)載荷變化及滾筒表面情況變化時，牽引力的比值也就被破壞了。

由上述的分析可知，帶式輸送機是具有剛性聯(lián)接的主驅(qū)動裝置，實際帶式輸送機主驅(qū)動系統(tǒng)的內(nèi)部的各部件是存有一定差異的，在這個驅(qū)動裝置中，如果沒有這兩件傳動齒輪，一方面，會使帶式輸送機主驅(qū)動系統(tǒng)整套的剛性聯(lián)接發(fā)生破壞。根據(jù)以上的分析判斷，在正常工作情況下滾筒1的牽引力是滾筒2的eμɑ/2倍。若在主驅(qū)動系統(tǒng)失去剛性聯(lián)接情況下，滾筒1和滾筒2之間所分配的牽引力比值也會發(fā)生變化。特別在整機起車瞬間，滾筒1在失去2件傳動齒輪的平衡下，所承載的牽引力急劇增大，會使驅(qū)動裝置系統(tǒng)中聯(lián)接滾筒1的各部件都受到巨大載荷的沖擊。由于疲勞，個別薄弱環(huán)節(jié)就會遭到破壞，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生；另一方面，電機新舊的不同存在輸出扭矩的差異，液力偶合器注入介質(zhì)量直接影響扭矩的傳遞，以及減速器內(nèi)部齒輪間隙的大小等諸多因素。由于這些因素的存在，嚴(yán)重地影響了主驅(qū)動裝置內(nèi)部的剛性聯(lián)接。在主驅(qū)動裝置中安裝使用傳動齒輪，能解決這些問題，使主驅(qū)動裝置最終能以剛性聯(lián)接輸出牽引力。

3 現(xiàn)場應(yīng)用

在部分生產(chǎn)礦井運輸中常有帶式輸送機不安裝傳動齒輪的現(xiàn)象。如在西安煤業(yè)公司第一采煤區(qū)井下SPJ-800型帶式輸送機就有沒安裝傳動齒輪的，在該區(qū)近幾年的時間里，連續(xù)出現(xiàn)多起滾筒1的主軸處的內(nèi)、外花鍵槽打齒事故。尤其是在2005年8月份，一個月內(nèi)31采帶式輸送機打壞3套內(nèi)、外齒，影響生產(chǎn)達(dá)十多個小時。經(jīng)分析，原因就是由于沒有安裝傳動齒輪?，F(xiàn)在每臺SPJ-800型帶式輸送機已經(jīng)全部安裝上傳動齒輪，并定期注油，事故率大大降低。

[責(zé)任編輯：曹明明]