同步傳動(dòng)齒輪在帶式輸送機(jī)的應(yīng)用

唐繼東　顧正偉

【摘 要】帶式輸送機(jī)在現(xiàn)代化礦井生產(chǎn)的地面運(yùn)輸、井下運(yùn)輸和斜井運(yùn)輸中發(fā)揮著重要作用。帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵部件是同步傳動(dòng)齒輪。煤礦井下現(xiàn)場處理問題時(shí)為了節(jié)約時(shí)間，因?qū)υ摬考淖饔貌涣私猓恍断潞蟛辉侔惭b了，其實(shí)這種做法是錯(cuò)誤的，下面以SPJ-800型帶式輸送機(jī)為例，分析使用傳動(dòng)齒輪的重要性和必要性。

【關(guān)鍵詞】同步傳動(dòng)齒輪；帶式輸送機(jī)；運(yùn)輸

1 帶式輸送機(jī)機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)

主驅(qū)動(dòng)部分由2臺(tái)電動(dòng)機(jī)、2臺(tái)減速器和2個(gè)主傳動(dòng)滾筒分別通過聯(lián)軸器（SPJ-800型帶式輸送機(jī)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(tái)電動(dòng)機(jī)與2臺(tái)減速器之間分別由液力偶合器聯(lián)接；2臺(tái)減速器與2個(gè)主傳動(dòng)滾筒之間分別由1對(duì)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(dòng)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(gè)主傳動(dòng)滾筒主軸的另一端分別以花鍵形式各自聯(lián)接1件傳動(dòng)齒輪（M8、Z78）相互嚙合，速比為1：1。構(gòu)成了最初由2臺(tái)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，最終由2件傳動(dòng)齒輪嚙合、輸出相同力矩剛性聯(lián)接的主驅(qū)動(dòng)輸出系統(tǒng)，保證了整臺(tái)帶式輸送機(jī)平穩(wěn)安全地運(yùn)行。

2 工作原理

由2臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)以相同的轉(zhuǎn)速（1470～1480r/min）起車，通過液力偶合器帶動(dòng)2臺(tái)減速器工作。同時(shí)2臺(tái)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(gè)主傳動(dòng)滾筒，再通過2個(gè)主傳動(dòng)滾筒的外緣與膠帶接觸面之間的摩擦力帶動(dòng)整臺(tái)帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

正常工作時(shí)，整套主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的牽引力在兩件主傳動(dòng)滾筒上的分配是不同的，但因兩個(gè)主滾筒直徑相等具有剛性傳動(dòng)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(diǎn)到滾筒1的B點(diǎn)，這兩點(diǎn)之間除有一小段膠帶重量外，張力沒有變化。所以，B點(diǎn)可以看作是D點(diǎn)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(shí)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(dòng)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(duì)于具有剛性聯(lián)接的雙滾筒傳動(dòng)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(jī)的牽引力一定時(shí)，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(shí)，滾筒2傳遞的牽引力WII增大，WI減??；反之，減小時(shí)，WII減小，WI增大。這是由于輸送機(jī)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(dòng)，其設(shè)計(jì)缺點(diǎn)是牽引力的分配比的設(shè)計(jì)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(shí)，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(jī)是具有剛性聯(lián)接的主驅(qū)動(dòng)裝置，實(shí)際帶式輸送機(jī)主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部的各部件是存有一定差異的，在這個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置中，如果沒有這兩件傳動(dòng)齒輪，一方面，會(huì)使帶式輸送機(jī)主驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(huì)發(fā)生變化。特別在整機(jī)起車瞬間，滾筒1在失去2件傳動(dòng)齒輪的平衡下，所承載的牽引力急劇增大，會(huì)使驅(qū)動(dòng)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(gè)別薄弱環(huán)節(jié)就會(huì)遭到破壞，最終導(dǎo)致事故的發(fā)生；另一方面，電機(jī)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(dòng)裝置內(nèi)部的剛性聯(lián)接。在主驅(qū)動(dòng)裝置中安裝使用傳動(dòng)齒輪，能解決這些問題，使主驅(qū)動(dòng)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(yùn)輸中常有帶式輸送機(jī)不安裝傳動(dòng)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(jī)就有沒安裝傳動(dòng)齒輪的，在該區(qū)近幾年的時(shí)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(gè)月內(nèi)31采帶式輸送機(jī)打壞3套內(nèi)、外齒，影響生產(chǎn)達(dá)十多個(gè)小時(shí)。經(jīng)分析，原因就是由于沒有安裝傳動(dòng)齒輪?，F(xiàn)在每臺(tái)SPJ-800型帶式輸送機(jī)已經(jīng)全部安裝上傳動(dòng)齒輪，并定期注油，事故率大大降低。

[責(zé)任編輯：曹明明]