刘明涛
（淮北矿业股份有限公司杨柳煤矿，安徽淮北 235129）
摘要：本文分析介绍大型带式输送机对驱动系统的要求、采用CST软启动系统的设计特性、结构与工作原理，以及运用CST改进传统的驱动系统技术方法。
关键词：大型带式输送机；CST软驱动；技术
引言：对于CST软驱动系统来说，它就是带电-液反馈控制及齿轮减速器。其低速轴端装有湿性离合器，是一种机电一体化的高技术驱动系统。CST中的电液反馈系统，决定了驱动力是可调的。一般CST软驱动系统都应用在长距离、高强度带式输送机之中，它能成功地解决大型带式输送机起动和停车时的动力学问题。由于带强的降低，使得输送机的投资相应小些。近年来，CST软驱动系统在大中型煤矿应用较为广泛。若运用CST软驱动系统改造原液力偶和器与减速器老系统，则可增加功率，提高设备运行效率。
1.一般大型带式输送机对驱动系统的要求
一般对大型带式输送机的驱动系统来说，必须便于全面控制，更要能保证运行的安全可靠性。驱动系统应满足如下要求:①要有理想的加速度曲线形状，能使胶带的动载张力减到最小；②有较长的起动加速时间；③在停车时可以使驱动器和电机仍与胶带相连，以延长停车的时间；④有10%左右带速的验带速度；⑤要能准确地实现过载保护和负载平衡；⑥要具有较高的可靠性和高传递效率；⑦要求不增加其它机械部件的安全系数；⑧在整机短时间停止时不必停止电动机。
2.大型带式输送机采用CST系统的设计特性
①胶带的最小张力和最大驱动圆周力。输送机的最小张力由下式确定:F2min≥Fumax，式中:Fumax为启动或制动时最大驱动圆周力；μ为传动滚筒摩擦系数；α为传动滚筒包角。而Fumax=Ka×FM，其中:FM为正常运行时的圆周力；Ka为启动系数；当电机直接启动时，Ka=2.0；采用液力偶合器时，Ka=1.5；采用CST时，Ka=1.05。它与采用液力偶合器比较，采用CST后带式输送机的最小胶带张力可降低幅度为:(1.5-1.05)/1.5=30%。②胶带的安全系数。对稳定运行的胶带，其安全系数取决于三个因素:接头强度、胶带的附加伸长和性能降低、动态载荷。一般在不考虑动载荷时，胶带的可用强度为20.8%，安全系数为4.8。在DTⅡ固定式带式输送机设计手册中也规定:胶带的安全系数为7～9。采用CST时，在同样安全度的条件下，胶带安全系数可降低1.9，所以采用CST后胶带的安全系数为5.1～7.1之间。③一般CST的加速度曲线可调节成理想的抛物线型，加速度可控制在0.05m/s2，起动时间在40～120s，甚至更长。主要靠输入端的飞轮延长停车时间。④每小时的起动次数可无限制，二次起动的间隙，主驱动电机可以不停机。⑤由液压粘性离合器把力距限制到用户规定的数值，力距限制在起动和运行时都能起作用。⑥对电力系统、电动机和齿轮减速装置、胶带和胶带接头、滚筒等主要组件，可提供过载保护。⑦驱动系统传递效率为:CST+电机为0.93；液力偶合器+电机为0.79；减速器+绕线电机为0.89。⑧驱动系统的可靠性A要求较高，A=平均无故障工作时间/（平均无故障工作时间+维修时间）。CST系统的A≥99%。
3.CST软启动系统结构及工作原理
1）CST系统结构。CST系统是一种可控启动减速装置，它由机械传动系统、电液控制系统、风冷热交换器、油泵控制系统和冷却控制系统所组成。在CST内部，主要有输入部分、输出部分和离合片组件三部分组成（见图1）。而平行轴结构的输入部分，则为一级或二级斜齿轮减速器，直交轴结构的输入部分为一对锥齿轮和一对斜齿轮，其输出部分由一个太阳轮1与行星轮托架3联接的行星轮2和齿圈4组成离合片组件由两组相配合的离合片组成，静止板与机壳连接，动片（和环齿轮）则是自由旋转的。而当对离合器组片施加液压时，动片的运动受到阻碍，如果把液压压力加大到足够大时，动片将与静止板“锁住”了。CST的其他主要部件是冷却系统、液力动作器和电气控制。冷却系统则是为了消除离合片相对运动所散发的热量；液力动作器用来控制离合片的压力；电气控制用来监视及控制它的运行，并与中央控制室相连。
2）CST系统工作原理。电机轴的转动通过输入轴，进而传递到输出端的太阳轮1，太阳轮再带动3个行星轮2旋转。当离合片组件无液压时，齿圈做自由旋转，行星轮使自由浮动的齿圈旋转，行星轮托架不动，组成行星轮托架的输出轴也保持不动。在对离合器组片施加压力时，此时齿圈的运动受到阻碍，3个行星轮开始在齿圈上作公转，以补偿受到限制的环齿轮的运动。只要通过控制离合器组片的压力，电机输出至CST输出轴的运动和力矩就能准确的被控制。操作者可根据需要，通过控制器设置所需要的加速度曲线和启动时间。当收到启动信号后，电机空载启动达到额定速度，液压系统开始增加离合器反应盘系统的压力。当反应盘相互作用时，此时输出力矩将与液压系统的压力成正比。设在输出轴上的速度传感器检测出转速，并反馈给控制系统。此速度信号将与控制系统设定的加速度曲线进行比较，差值将用于调整反应盘压力，从而确保稳定的加速度斜率。产生的热量将由流经反应盘的冷却液带走，并经热交换系统散热。
.png)
3）CST与可调的液力偶合器相比较。利用CST可降低30％的基本张力。而使用CST后传动效率可提高13％，输送带的安全系数又可降低1.9，但安全度是不变的。
4.运用CST改进传统的驱动系统方法
1）改进方法。运用CST系统，可以改进原有带式输送机的液力偶合器和减速器，能增大功率，提高效率。在原有设备基础上加一块基础，即可形成新的基础。方法如下：①在不停产期间，可在需要增加基础的一边开挖，并将旧基础侧打毛，在其侧面打间距为300mm、层距300mm、深4OOmm、直径20mm的锚杆孔，然后再浇灌新基础。该方法可节约大量的时间，减少停产的损失。②在改进前做好全部准备工作，然后再拆除旧设备和安装新设备，最后调试。改造加调试3-5d即可。
2）改进后的应用效果。①实现软启动。在改造前启动过程中输送带的带速曲线不好。带速的变化除了随驱动的振动进行振动外，还在按输送带本身的固有频率进行振动。改后启动非常平滑，速度由零逐渐缓慢上升，加速度为连续的，实现了无冲击的软启动。如此也可延长输送带及电机的使用寿命，减少对电网的冲击。②减少故障影响。很多的在改造前每月故障影响时间都在30h左右，改造后仅为10h以下。故障时间的降低，进而生产效率得以提高。
结束语：CST系统在大型长距离带式输送机上应用，驱动系统能在起、制动过程中最大限度的降低系统惯性力，并能实现过载保护和负载平衡。其加速、停车和运行时的胶带张力及瞬态值也能减到最小。显然，其输送机的性能也能达到最好状态。运用它还可改造传统的液压驱动系统，进而提高效率。
参考文献:
[1]文赫岩，等.CST软驱动在长距离带式输送机中的应用[J].水力采煤与管道运输，2007，2:49-51.
[2]刘世君.CST在大柳塔煤矿主井带式输送机技术改造中的应用[J].煤炭科学技术，20O2，1：50-51.