皮帶輸送機(jī)電動(dòng)滾筒組成及應(yīng)用分析

電動(dòng)滾筒作為皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置在20世紀(jì)60年代就出現(xiàn)了，結(jié)構(gòu)上具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，技術(shù)發(fā)展上具有很大的潛力，但作為驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)分支，自應(yīng)用以來(lái)，這種驅(qū)動(dòng)裝置始終未能取得突破性的發(fā)展，主要原因是大功率的電動(dòng)滾筒一直未能設(shè)計(jì)、制造出來(lái)。皮帶輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置傳統(tǒng)上一直采用由電機(jī)、高速端聯(lián)軸器、減速器、低速端聯(lián)軸器、驅(qū)動(dòng)滾筒組成的敞開(kāi)式布置方式。顯然，這種布置方式的驅(qū)動(dòng)裝置布置靈活，故障易檢測(cè)。但也具有明顯的缺點(diǎn)：如設(shè)備多，占用空間大，安裝工藝要求高。特別是當(dāng)高速端內(nèi)側(cè)軸承有故障需更換或減速器大修時(shí)，均需移動(dòng)減速器位置，當(dāng)檢修完畢裝復(fù)時(shí)，需重新調(diào)整減速器位置、間隙，即俗稱聯(lián)軸器找正。這種情況往往檢修時(shí)間長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

由于電動(dòng)滾筒是將傳統(tǒng)的電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、驅(qū)動(dòng)滾筒整合組成一個(gè)驅(qū)動(dòng)總成，它大大減小了布置空間，簡(jiǎn)化了連接方式，從而形成了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：即占用空間小，出現(xiàn)故障時(shí)，一般都是整機(jī)進(jìn)行更換，不需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)減速器開(kāi)蓋吊裝，不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整減速器軸向間隙，不需要現(xiàn)場(chǎng)對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行找正，整機(jī)更換的施工工藝要求不高，安裝快捷、簡(jiǎn)便。這種安裝快捷、簡(jiǎn)便意味著可以對(duì)設(shè)備的快速更換和修復(fù)能力，從而大大提高系統(tǒng)、設(shè)備的安全性和可靠性。這種特點(diǎn)在某些行業(yè)上具有極大的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，如火力發(fā)電廠的輸煤系統(tǒng)皮帶輸送機(jī)、煤炭碼頭的皮帶輸送機(jī)等對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置可靠性要求高的場(chǎng)合，若使用電動(dòng)滾筒作為驅(qū)動(dòng)裝置，確實(shí)可以大大增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)裝置的快速可修復(fù)能力，提高系統(tǒng)的可靠性與安全性。

雖然電動(dòng)滾筒具有很多優(yōu)點(diǎn)，但卻未如預(yù)期那樣在輸送機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。目前，碼頭、礦山、發(fā)電廠的各種物料輸送機(jī)基本都是采用由電機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、驅(qū)動(dòng)滾筒組成的敞開(kāi)式布置驅(qū)動(dòng)裝置，而電動(dòng)滾筒主要局限于用在重型機(jī)械，如斗輪堆取料機(jī)、卸船機(jī)等空間狹小的小功率皮帶輸送機(jī)上，完全是一種被動(dòng)的應(yīng)用方式，即用在那些確實(shí)無(wú)法使用常規(guī)的敞開(kāi)式布置的皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上，這種狀況一方面除了是由于輸送機(jī)行業(yè)缺乏一種市場(chǎng)機(jī)制和動(dòng)力去推動(dòng)電動(dòng)滾筒在實(shí)際生產(chǎn)上的應(yīng)用原因外，還有一個(gè)重要原因是由于電動(dòng)滾筒確實(shí)存在制約其發(fā)展，即存在著設(shè)計(jì)、制造大功率電動(dòng)滾筒的技術(shù)瓶頸。下面僅就電動(dòng)滾筒存在著制約其發(fā)展的技術(shù)瓶頸及其解決辦法進(jìn)行探討：

1、大功率電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)最大功率的電動(dòng)滾筒僅為55kW，功率再增大，就只能將電機(jī)設(shè)計(jì)成外置式了，這樣也就失去了電動(dòng)滾筒原有的結(jié)構(gòu)緊湊、集成、占用空間小和可快速安裝、修復(fù)的特點(diǎn)，也失去了自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。現(xiàn)在各種輸送機(jī)越來(lái)越向長(zhǎng)距離、大出力方向發(fā)展，很多出力在1500t/h左右的輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的380V電機(jī)功率普遍已經(jīng)達(dá)到300kW，甚至可達(dá)500～600kW，但多數(shù)發(fā)電企業(yè)、港口的帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置功率值主要集中在100～300kW。若利用目前現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)計(jì)、制造功率在300 W范圍內(nèi)的電動(dòng)滾筒應(yīng)是完全可以實(shí)現(xiàn)的，據(jù)此可以預(yù)測(cè)大功率電動(dòng)滾筒在物料輸送行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。大功率電動(dòng)滾筒一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是需設(shè)計(jì)制造配套的大功率專用電機(jī)，它要求專用電機(jī)必須具有功率大、體積小、重量輕和效率高的特點(diǎn)。

2、大功率電動(dòng)滾筒的啟動(dòng)和制動(dòng)問(wèn)題

常規(guī)敞開(kāi)式布置的皮帶輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)輸出端由于配置了獨(dú)立的液力耦合器和制動(dòng)器，所以皮帶輸送機(jī)大功率情況下的啟、制動(dòng)問(wèn)題可以容易通過(guò)這些專用的輔助設(shè)備解決。而電動(dòng)滾筒的電機(jī)、減速齒輪組都裝在滾筒內(nèi)腔，由于滾筒內(nèi)腔空間有限，若想在大功率的電動(dòng)滾筒內(nèi)腔再增設(shè)、布置機(jī)械類(lèi)的耦合器、制動(dòng)器等輔助設(shè)備來(lái)解決啟制動(dòng)問(wèn)題，這點(diǎn)即使技術(shù)上可以實(shí)現(xiàn)，但制造出來(lái)的電動(dòng)滾筒卻是龐然大物，所以這種思路顯然行不通。

解決辦法：基于上述分析，大功率電動(dòng)滾筒的啟動(dòng)與制動(dòng)只能利用電氣方面的技術(shù)手段，而電氣方面有成熟的技術(shù)：如變頻啟動(dòng)、軟啟動(dòng)；制動(dòng)方面有帶電磁制動(dòng)器、反接制動(dòng)或安裝逆止器等；制動(dòng)方面還可以在滾筒輪轂上外裝機(jī)械制動(dòng)器，所以大功率電動(dòng)滾筒的啟動(dòng)與制動(dòng)在技術(shù)上完全是現(xiàn)成的，不需要另作技術(shù)開(kāi)發(fā)。

3、大速比、大功率電動(dòng)滾筒內(nèi)部齒輪組的設(shè)計(jì)與配置問(wèn)題

在設(shè)計(jì)、制造出大功率電動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)電機(jī)后，還必須解決設(shè)計(jì)、制造與大功率電動(dòng)滾筒內(nèi)部電機(jī)相配套的大速比齒輪傳動(dòng)裝置的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題，若還是采用常規(guī)的定軸漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方式布置，將使電動(dòng)滾筒體積龐大，甚至難以滿足大功率滾筒的傳動(dòng)需要。

解決辦法：實(shí)際上齒輪傳動(dòng)技術(shù)由于發(fā)展得早，技術(shù)非常成熟、可靠，這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)在電動(dòng)滾筒內(nèi)應(yīng)用“行星齒輪傳動(dòng)”或“擺線針輪傳動(dòng)”技術(shù)加以解決。行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)電動(dòng)滾筒具有體積小、重量輕、承載能力大和工作平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在歐美運(yùn)用很普及；擺線針輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)電動(dòng)滾筒可實(shí)現(xiàn)很小的線速度和很大功率，在亞洲運(yùn)用廣泛。

4、大功率電動(dòng)滾筒運(yùn)行中電機(jī)冷卻問(wèn)題

在設(shè)計(jì)、制造大功率電動(dòng)滾筒時(shí)，必須重視解決大功率電動(dòng)滾筒內(nèi)部驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行中發(fā)熱的冷卻問(wèn)題。目前各種電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要采用以下有3種冷卻方式：風(fēng)冷式、油冷式、浸油式。

大功率電動(dòng)滾筒若應(yīng)用風(fēng)冷式，必須解決電動(dòng)滾筒內(nèi)腔的進(jìn)氣和排氣問(wèn)題，這將使電動(dòng)滾筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，而且冷卻效果有限。由于大功率電動(dòng)滾筒內(nèi)部齒輪傳動(dòng)輪系工作時(shí)需要潤(rùn)滑，所以應(yīng)該在綜合考慮其內(nèi)部齒輪的潤(rùn)滑需要的同時(shí)去解決大功率電動(dòng)滾筒運(yùn)行中電機(jī)冷卻的問(wèn)題。電動(dòng)滾筒若應(yīng)用“行星齒輪傳動(dòng)”結(jié)構(gòu)的，即其具備濺油潤(rùn)滑條件的應(yīng)采用油冷式的冷卻方式；電動(dòng)滾筒若應(yīng)用“擺線針輪傳動(dòng)”結(jié)構(gòu)的，由于不具備濺油潤(rùn)滑條件，宜采用浸油式潤(rùn)滑。

大功率電動(dòng)滾筒運(yùn)行中電機(jī)冷卻方式無(wú)論采用油冷式還是浸油式，滾筒內(nèi)的潤(rùn)滑油液位一般不超過(guò)滾筒直徑的1/3，對(duì)于大功率電動(dòng)滾筒長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后可能要面對(duì)一個(gè)如何降低滾筒內(nèi)的油溫持續(xù)升高的問(wèn)題。

解決辦法：這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)滾筒內(nèi)設(shè)計(jì)、布置冷卻水管，用傳統(tǒng)的換熱冷卻方法進(jìn)行潤(rùn)滑油強(qiáng)制冷卻，冷卻水母管可設(shè)置在電動(dòng)滾筒的中心軸內(nèi)，在電力或港口的輸煤系統(tǒng)中，還可以再利用經(jīng)過(guò)在滾筒內(nèi)換熱后的冷卻水進(jìn)行皮帶輸送機(jī)的頭部噴淋抑塵，通過(guò)這樣的綜合應(yīng)用，可以收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。

綜上所述，大功率電動(dòng)滾筒原先存在制約其發(fā)展的技術(shù)瓶頸，利用現(xiàn)在的工業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備已完全可以克服，可以這樣說(shuō)，國(guó)內(nèi)已完全具備了大功率電動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能力，缺少的僅僅是一種市場(chǎng)意愿和設(shè)計(jì)單位對(duì)電動(dòng)滾筒巨大應(yīng)用價(jià)值的認(rèn)識(shí)。隨著輸送機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，可以預(yù)計(jì)，更大功率電動(dòng)滾筒必將很快在生產(chǎn)中出現(xiàn)，且將越來(lái)越多地應(yīng)用于各行各業(yè)的皮帶輸送機(jī)輸送系統(tǒng)中。