长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的研究与设计.doc

《长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的研究与设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的研究与设计.doc（23页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、南京航空航天大学工程硕士学位论文摘 要煤炭是我们国家当前最基础的生产能源，在国民生产总值中占有相当大的份额，矿井的安全生产与国家财产、人民生命安全直接相关。在倾斜巷道内，通常使用带式输送机来运送煤炭，它特点是运送量大、运输距离长并且可以实现连续运输，便于实现集中化和自动化，对于保障矿山的安全生产起到了非常重要的作用。本文通过研究枣庄矿业集团柴里煤矿-80m水平至-490m水平斜井长运距、大倾角、高强度带式输送机项目的具体实例，为矿用带式输送机的参数计算和结构设计提供了新方法，在煤矿的安全生产中具有重要的意义。本文通过对矿用带式输送机进行选型计算，确定出了矿用带式输送机的相关技术参数和选型结果；

2、在机械结构中，主要对驱动装置、钢丝绳芯输送带、张紧装置和机架进行了深入的研究设计，其中对带式输送机驱动装置的选择进行了十分详细阐述；在保护系统中，根据需要分别安设了防跑偏、急停、温度、速度、烟雾报警、纵撕、喷雾降尘以及堆煤保护八种保护装置；在电控系统中，对供电电缆校验、变压器校验、高防开关选择与整定、变频器选型以及PLC编程流程图进行了系统性地阐述和分析；在集控系统中，对集控软件的开发环境进行了说明，并详细介绍了集控软件的结构、功能以及组态界面的设计方法。经过设备现场的运行和调试，本文的长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的研究与设计是切实可行的，该装置具有检测监控精度高、性能优良、实用性强等

3、特点。关键词：带式输送机，保护系统，电控系统ABSTRACTCoal is the most basic production energy in our country at present, and occupies a considerable share in the gross national product. The safety of coal mines in the production process is closely related to the security of national wealth and publiclife. In the inclined

4、roadway, the belt conveyor is usually used to transport coal, which is characterized by large transport volume, long transport distance and can achieve continuous transport, facilitating the realization of centralization and automation, which plays a very important role in ensuring the safety of min

5、ing production. This paper studies the concrete examples of the design project of 80m horizontal to 490m horizontal inclined shaft long haul distance, large dip Angle and high strength belt conveyor in zaozhuang mining group, It provides a new method for the parameter calculation and structure desig

6、n of the belt conveyor used in mine.In this paper, various technical parameters and requirements of belt conveyor for mining are calculated by model selection. On the mechanical structure, the selection of driving device, the selection of steel wire rope belt, the selection and design of tensioning

7、device, and the design of frame and roller are studied.The protection system is provided with 8 kinds of protection, including common off-tracking protection, pull line emergency stop protection, spray dust protection, temperature protection, speed protection, smoke alarm protection, longitudinal te

8、ar protection and coal piling protection.On the belt control system, the selection of electrical equipment explosion insulation, cable specification, transformer capacity, KBZ switch, QBZ switch, PLC and frequency converter controller and PLC program are discussed in detail.On the centralized contro

9、l system, the development environment of the centralized control software is explained, and the structure, function and design method of configuration interface of the centralized control software are introduced in detail.After operation and debugging, the research and design of the belt conveyor fo

10、r long haul distance, large dip Angle and high strength mine is feasible. This device is characterized by high detection and monitoring accuracy, excellent and reliable equipment performance, and strong practical performance.Keywords: mine belt conveyor, protection system, electronic control systemI

11、I目 录第一章 绪论11.1课题研究的目的和意义11.2矿用带式输送机国内外研究现状及发展趋势11.3课题研究的内容4第二章 矿用带式输送机选型计算52.1基本数据52.1.1原始参数：52.1.2托辊的结构62.2相关计算62.2.1基本参数确定计算62.2.2线路阻力和输送带张力计算72.2.3牵引力和电动机功率的计算82.2.4制动装置和拉紧装置的选择92.3设备选型结果92.4本章小结10第三章 矿用带式输送机的机械结构设计113.1驱动装置的选择113.1.1驱动系统的选择113.1.2联轴器的选择143.1.3制动器的选择153.1.4驱动滚筒的选择163.2钢丝绳芯输送带的选择1

12、73.3张紧装置的选择183.4机架和托辊的设计183.5本章小结19第四章 各项保护设置及设计204.1防跑偏保护和拉线急停保护204.2温度保护和烟雾报警保护254.3速度保护和纵撕保护274.4喷雾降尘保护和堆煤保护304.5本章小结31第五章 矿用带式输送机电控系统设计325.1供电设计325.1.1供电电缆、变压器的校验335.1.2高压开关柜、高防开关的选择与整定：365.1.3低压设备和电缆的选择计算415.2控制部分选择及设计455.2.1 PLC的简单介绍455.2.2变频器的简单介绍465.2.3 PLC软件编程设计495.3本章小结52第六章 集控系统设计536.1组态软

13、件的基本介绍536.1.1组态软件的基本组成536.1.2组态王软件的基本结构546.1.3组态王软件的工作方式2526556.2集控系统组态界面的设计556.2.1新建工程：矿用带式输送机控制系统556.2.2创建数据库566.2.3建立动画连接576.2.4系统的调试与运行576.3本章小结57第七章 结论58参考文献59致 谢61附 图62II第一章 绪论1.1课题研究的目的和意义 煤炭作为我们国家当前基础的生产能源，在国民生产总值中占有相当大的份额，矿井的安全生产与国家财产、人民生命安全直接相关。在倾斜巷道内，通常使用带式输送机来运送煤炭，它特点是运送量大、运输距离长并且可以实现连续运

14、输，便于实现集中化和自动化，对于保障矿山的安全生产起到了非常重要的作用。但是，原有的带式输送机在生产运输过程中会出现跑偏、打滑、过热等常见故障，轻则会影响矿山的正常生产秩序，严重则会危机职工的人身安全，探究其原因，主要在于控制方法的不得当以及在设备故障监控方面还有待提高。随着科学技术的不断发展，新技术在煤炭开采、巷道掘进、机电运输系统中的应用，矿井高产、高效综采工作面不断增多，原有的带式输送机已经无法满足现行的运输要求。因此，长运距、大倾角、高强度的大型带式输送机设备逐渐成为时代发展的需求，本课题主要研究枣庄矿业集团柴里煤矿-80m 水平至-490m 水平斜井长运距、大倾角、高强度矿用带式输送

15、机的设计和安装。本课题主要是从研究大型矿用带式输送机的选型计算出发，以大型矿用带式输送机关键机械部件的设计为起始点，充分吸收国内外领先的经验及技术，重点就矿用带式输送机的电控部分采用PLC和变频技术等新技术，并提升机械结构设计、保护系统设置以及矿用带式输送机的集中控制能力，努力研究和设计出一种技术领先、性能可靠、操作方便的大型固定矿用带式输送机，提高煤矿的生产运输水平，对国民经济和国防建设具有非常重要的意义。1.2矿用带式输送机国内外研究现状及发展趋势 从上个世纪90年代开始，我国不断地学习和吸收国外先进的技术，矿用带式输送机开始逐步朝长运距、大倾角、高强度以及大运量方向进行发展。虽然，我国当

16、前的矿用带式输送机基本能够满足现有生产需要，但是与国外相比而言仍有一定的差距。1.国外矿用带式输送机的研究现状国外矿用带式输送机输送距离长、输送量大、运行速度快并且使用范围广、功能较完备，同时为增强矿用带式输送机在工作时的稳定性和可靠性，国外的技术专家将矿用带式输送机的动态分析和监控做了较为深入地研究。综合地说，国外矿用带式输送机使用的相关技术主要体现在以下三个方面：（1）为满足当前的高产高效工作模式，国外矿用带式输送机的功能结构不断向大型化发展，从而可以保证每年300500t的生产量。（2）为进一步增强矿用带式输送机的性能和输送能力，提升设备稳定性，国外将电气自动化技术、动态分析技术和自动监

17、测技术运用到了矿用带式输送机中，同时在这基础之上，又使用了变频启动技术、自动张紧技术，不仅能够增强矿用带式输送机的启动能力而且还可以提升动态监控水平。（3）随着现代科学技术的不断发展，国外的矿用带式输送机也使用了一些新型的重要技术，例如在矿用带式输送机上装有大功率的驱动和调速装置，其中比较有代表性的为CST软启动装置。2.国内矿用带式输送机的研究现状在二十多年的发展进程中，我国在矿用带式输送机的研究上取得了一定的成果，特别是在大功率、长运距矿用带式输送机的技术水平上有较大地提升，并且对矿用带式输送机的关键部件和技术做了较为系统地研究，研发出了具有自主知识产权的制动装置、变频器、可编程控制器。然

18、而，国内的矿用带式输送机和国外的进行对比来看，国内的运行速度一般不高于4m/s，并且国内的矿用带式输送机可靠性不高，其研发和制造的能力还有待提高。3.国内外矿用带式输送机的差别（1）在关键技术上的差别国内与国外矿用带式输送机在关键技术上的差别，重点表现为变频启动和功率均衡技术等关键技术上的差别。长运距、大运量、高强度矿用带式输送机因输送距离远、电动机功率高、多台电动机同时驱动，所以应该使用变频启动技术以减少矿用带式输送机的制动张力，尤其当数台电动机同时驱动时。变频启动时可以分时慢速启动，还能控制矿用带式输送机的启动机速度，尽可能地降低对电网的冲击伤害。因制造误差和电机特性误差的存在，就可能导致

19、驱动点的功率不均衡，如果电动机功率的太大就可能造成电动机被烧毁，所以应控制好电机之间功率的平衡，同时还要提升其平衡精度。目前，国内变频控制技术的精度和可靠性与国外相比较还是有很大的差距，这就需要我们学习和借鉴国外先进的变频控制技术，积极推进我国的矿用带式输送机向变频启动控制方向的发展。（2）在控制系统上的差别国内与国外的矿用带式输送机在控制系统上的差别，重点表现为监控系统和保护系统等方面的差别。就监控系统而言，国外采用的是基于PLC控制器的自动监控系统，而在国内只是使用PLC来控制矿用带式输送机的启动、停止和正常运行；就保护系统而言，国外的矿用带式输送机除了安设堆煤、速度、防跑偏、纵撕保护装置

20、之外，近几年来还研制出一些新型的监测保护装置：烟雾报警及自动洒水灭火系统、滚筒及托辊组的温度监测系统。相比较来讲，国内目前的堆煤、速度、防跑偏、纵撕、喷雾降尘保护装置，它们的灵敏性、稳定性和使用年限相对较低。4.矿用带式输送机未来的发展方向（1）设备的大型化为满足我国矿山开采技术迅速发展的需要，矿用带式输送机应该朝设备大型化的趋势上发展，大型化矿用带式输送机能够具备长运距、大功率、高强度的特点，可以大大地提高矿山开采运输的效率。（2）功能的多元化功能的多元化是未来的发展趋势，如具有双向运输功能的矿用带式输送机，可以实现原煤和物料的双向双速运输，增强矿用带式输送机的运输功能，能够为煤矿生产创造出

21、更多的经济效益；除此之外，还有针对井下的恶劣地质条件，专门研制的适用于复杂开采环境的矿用带式输送机，其中大倾角矿用带式输送机增强了其运输功能。（3）高稳定性和智能化设备稳定性的高低会对矿用带式输送机工作效率产生很大的影响，提高矿用带式输送机设备的稳定性将会是矿用带式输送机的发展方向之一，并且我们还要在当前的技术水平上，学习外国的先进的技术经验，积极促进我国的矿用带式输送机设备向智能化领域不断地努力。1.3课题研究的内容本课题重点涉及以下几个方面的内容：1.长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的选型计算：主要是对柴里煤矿第一暗斜井巷道的数据进行分析，获取矿用带式输送机参数计算的初始数据值，并根据

22、初始数据来确定矿用带式输送机设计的相关参数值，通过胶带强度以及托辊间胶带垂度校核、电动机功率计算、制动力矩和逆止力矩的计算、拉紧行程的计算，最终确立了矿用带式运输机的选型。2.长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的机械结构设计：主要是从矿用带式输送机驱动装置的选择、钢丝绳芯胶带的选择、张紧装置的选择及设计、机架和托辊的设计这4个方面出发，对矿用带式输送机的机械构造进行了系统具体地论述。其中，怎样科学地选用驱动装置，一直都是矿用带式输送机设计的核心问题，同时它还是维护工作量能不能降低的关键所在。3.长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的各项保护设置及设计：主要是对矿用带式输送机8种保护进行了介绍

23、，具体地论述了矿用带式输送机每种保护的结构、原理以及安装方法。对保护装置进行选型时，要结合生产地点具体情况，详细考虑矿用带式输送机的功能特点，根据需要对矿用带式输送机的功率、长度、带宽以及驱动方式等参数进行监测，科学地配备保护传感器的类型和数量，保证矿用带式输送机的安全运转。4.长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的电控系统设计:主要是以煤矿安全规程和煤矿电工手册为依据，对长运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的供电系统进行设计，对电缆、变压器进行校验，对高压开关柜和高防开关进行选择和整定。控制部分对变频器、PLC控制箱进行选型，并分别设计出电机启动、停止和保护系统工作的PLC编程流程图。5.长

24、运距、大倾角、高强度矿用带式输送机的集控系统设计:主要是对集控系统中软件的开发环境进行了介绍，详细说明了集控软件的结构和功能，并按照系统的要求设计出了该部矿用带式输送机的集控设计界面，构造了皮带系统的数据库，建立了与远程的动画连接。第二章 矿用带式输送机选型计算普遍的煤矿生产企业中，井下的主运输系统一般使用钢丝绳芯带式输送机或者是钢丝绳牵引带式输送机来承担原煤输送任务。枣庄矿业集团柴里煤矿的这部矿用带式输送机安装在第一暗斜井巷道中，它的主要任务是将-490m水平的原煤运输至-80m水平的主井煤仓中。柴里煤矿第一暗斜井全长1550m，巷道倾斜角度为15.3，运输原煤的能力为800t/h，这使得新

25、设计的带式输送机铺设距离比较长并且运输能力也比较大。这部新设计的带式输送机是一、二水平的原煤运输的唯一通道，是柴里煤矿的主要运输皮带机，若该皮带发生故障，将导致整个二水平无法进行正常的生产作业，这会给整个矿井带来巨大经济损失。因此，本章节对该部皮带机的选型计算就显得尤为重要，根据带式输送机设计的原始数据来确定皮带机设计需要的相关参数，通过输送带校验、电动机功率计算、制动力矩和逆止力矩计算、拉紧行程计算，最终确立了带式运输机的选型4 5。2.1 基础数据1.使用地点：柴里煤矿第一暗斜井2.物料特性：原煤；最大粒度a= 300 mm；松散密度0.9t/m3；在输送带上的运行堆积角20。3.输送系统

26、相关参数：（1）机身长度L1550m；巷道倾角16o ,上山；端部卸载。（2）第一暗斜井为主要运输巷道，输送能力要求为Q800t/h，带速要求为V3.5m/s。4.初步确定带式输送机布置方式，如图2.1所示：图2.1 带式输送机布置方式图2.2 相关计算2.2.1带宽的选择初选带宽为B1200mm。据公式Q3600SVk得出：SQ/(3600Vk)800/(36003.50.890.9)0.079m2 0.163m2，选用输送带的宽度满足运输要求式中：S-物料横截面积，m2；k输送机的倾角系数，16时取k0.89；按最大粒度校核输送带宽度：B=1200mm2a+200=2300200800 m

27、m 因此满足输送最大块度要求。2.2.2驱动滚筒的牵引力（圆周力）计算1.主要阻力FH与附加阻力FN ：FH+FN CfLg(2qB+qG)cos+qRO+qRU 1.060.0315509.8(251.6+63.5)cos16+16.7+6.788707 N式中：C-计入附加阻力的系数，与输送机长度有关,查表取C1.06；f-模拟摩擦系数，取f0.03；qB-每米长输送带的质量，qB43Kg/m21.2m=51.6Kg/m；qG-每米长输送物料的质量，qGQ/3.6V800/（3.63.5）63.5Kg/m；qRO-承载分支托辊每米长旋转部分的质量，qROmRO/LR025/1.516.7K

28、g/m；qRU-回程分支托辊每米长旋转部分的质量，qRUmRO/LRU20/36.7Kg/m；2.特种主要阻力FS1FS1FsaFsbC0L(qBqG)g cos sin+00.50.41550(51.663.5)9.8cos16sin211731 N式中：Fsa-托辊前倾的摩擦阻力，重载段等长三托辊，前倾角2,回程段为平托辊；Fsb-导料挡板摩擦阻力，无导料挡板，取FSb0；3.特种附加阻力FS2FS22FscFsdAp3020.036600000.62596 N 式中：Fsc-输送带清扫器的摩擦阻力，N; Fsd-犁式卸料器的摩擦阻力,无犁式卸料器，Fsd0；4.倾斜阻力FStFStqGH

29、gqGLsing 63.51550sin16o9.8265870 N5.牵引力（圆周力）FU：FUFH+FN+FS1+FS2+FSt88707+11731+2596+265870368904 N2.2.3电动机传动功率计算1.驱动滚筒所需轴功率NANAFU V/10003689043.5/1000 1291.2KW2.电动机所需功率NNA /m1286.7 /0.851519.02KW式中：m 传动效率，0.85-0.95，取m0.85。实际选取电动机应留有1.15-1.2的富裕系数，则:N选1519.021.21822.82 KW根据以上计算的总驱动功率，选取4630kW电机，型号为TBVF

30、-630/80YC，电压等级1140V。2.2.4、胶带张力、托辊间垂度及胶带强度校核1.胶带张力（1）相遇点的最大张力FymaxFUn/（e-1）13689041.5/（e0.32.5-1）1368904（1.5/9.51）427152 N分离点的最小张力FlminFymax /e427152/10.540681 N式中：n-启动系数，1.3-1.7，取n1.5-滚筒与胶带间的摩擦系数，滚筒包胶，取0.3-围包角，取12450o2.5e-自然常数，取e2.72（2）正常运行时各点张力空段阻力FkFk（qBcosqRU）Lfg- qBLgsin (51.6cos16o+6.7）15500.03

31、9.8-51.615509.8sin16o 25656-216045-190389 N重段阻力FzhFzh（qBqG）（fcossin）LgqRO Lfg(51.6+63.5)(0.03cos16o+sin16o)15509.8+16.715500.039.8 531504+7610539114 N由于Flmin|Fk|，无法满足垂度要求，因此应由垂度要求来确定最小张力。空段垂度所需的最小张力为：FminqBg LRU/（8fmax/ LRU）51.69.83/（80.02） 9481.5N式中：fmax空段最大垂度，ISO规定fmax/ LRU0.02对各点受力分析可知，空段最小张力点在S2

32、 ，因此令S29500N，则：S1S2-FK9500-(-190389)199889 NS5S1+FU199889+368904568793 NS4S5568793 NS3S4-Fzh568793-53911429679 N2.重段垂度校核重段垂度所需的最小张力为S3Fmin（qBqG）g LR0/（8fmax/ LR0）（51.663.5）9.81.5/（80.02） 10574.8N式中：fmax空段最大垂度，ISO规定fmax/ LR00.023.胶带强度选择初选胶带为钢丝绳芯阻燃输送带，硫化接头。bmFmax /B10568793/12004740 N/mm式中：b-胶带抗拉强度，N/

33、mm；m-许用安全系数，钢丝绳芯胶带不小于10，取m10.选定胶带型号为ST/S5000-1200，公称抗拉强度为5000 N/mm，实际安全系数为： m实 b B/Fmax50001200/56879310.52.2.5制动装置和拉紧装置的选择1.制动装置的选择Mz1.5R/1000gLqGsin-(qG+2qB+qRO+qRU)wcos1.5625/10009.8155063.5sin16-(63.5+251.6+16.7+6.7)0.012cos16218023Nm式中：R-传动滚筒半径，625mm； w-阻力系数，按最不利考虑取0.012。计算逆止力矩：Mn=2/1.5Mz=29069

34、7 Nm选取制动器型号：KPZ1400/4*80，2台。选取逆止器型号：NJZ330，2台。2.拉紧装置的选择（1）拉紧力的计算：HS2S3950029679 39179 N（2）拉紧行程的计算：LKL(12)BLCLj0.0021550+11.2+3.39+3=10.69m式中:K伸长系数，钢丝绳芯带取0.002；Lc拉紧装置拉紧车长度，3.39m；Lj接头长度，3m。取L=12m。2.3设备选型结果根据柴里煤矿第一暗斜井巷道的数据分析情况，对带式输送机进行了选型计算，通过选型计算可知：选用矿用ST/S 5000钢丝绳芯阻燃输送带，带宽B=1200mm，驱动滚筒宽1400mm，滚筒直径125

35、0mm，带速v=3.5m/s，电动机功率630kW，上托辊间距L1=1500mm，下托辊间距L2=3000mm，托辊槽角b=35，托辊辊径133mm，输送带上胶厚9mm，下胶厚7mm。该部带式输送机的具体选型结果详见表2.2所示：表2.2 带式输送机设计结论表参 数 名 称设 计 结 果输 送 带型号ST/S 5000带宽1200mm线质量51.6kg/m静力学计算安全系数10.5滚筒直径(mm)驱动滚筒f1250 2个永磁电机功率配比1：1计算轴功率1390kW电压等级1140V选用电机型号TBVF-630/80YC4电机功率630kW变频器型号BPJ-800(1140) 4功率800kW电

36、压等级1140V额定频率50Hz逆止器型号NJZ3302单台逆止力矩330 kNm制动器型号KPZ1400/4*802单台制动力矩118 kNm拉紧系统拉紧方式尾部重锤车拉紧拉紧力40KN拉紧行程12m2.4本章小结 本章主要内容为矿用带式输送机的选型计算，主要是对柴里煤矿第一暗斜井巷道的数据进行分析，获取矿用带式输送机参数计算的初始数据值，并根据初始数据来确定矿用带式输送机设计需要的相关参数，通过输送带校验、电动机功率计算、制动力矩和逆止力矩的计算、拉紧行程的计算，最终确立了矿用带式运输机的选型。第三章 矿用带式输送机的机械结构设计矿用带式输送机的机械设备和部件主要包括有驱动单元、联轴器、制

37、动和逆止器、主传动滚筒、输送胶带、张紧装置、机架和托辊。它的运行原理是：输送胶带通过缠绕传动滚筒和尾部滚筒形成闭式环形带，由托辊支撑着输送带运转，能够降低输送带运行时的摩擦力；张紧装置用来向输送带提供必要的张紧力，确保在驱动滚筒上能够产生足够的摩擦力，从而保证驱动滚筒可以带动输送带正常运行。当矿用带式输送机启动运行时，首先在驱动装置的带动下驱动滚筒转动，然后驱动滚筒再依靠足够的摩擦力来带动输送带连续地运转，物料被放在上输送带上面并与其同步运行。3.1驱动装置的选择驱动装置通常包括驱动系统、联轴器、制动器以及驱动滚筒。它为矿用带式输送机提供运行动力，怎样科学地来选用驱动装置，一直是矿用带式输送机

38、设计中最为核心的问题，同时它还是输送机能否运转顺畅、维修量能否减少以及维护费能否降低的关键所在。3.1.1驱动系统的选择传统矿用带式输送机的驱动系统是将异步电动机产生的动力通过液力耦合器和减速器传送给了驱动滚筒，从而带着整个输送带转动。该驱动系统的缺点比较突出，例如：驱动效率不高、启动平稳性较差、重载不易启动等都会影响到整个驱动系统的效率，并且日常对液力耦合器和减速器的保养、修理和更换也会比较频繁。永磁同步电动机变频驱动系统是由永磁同步电动机、变频器以及输送机机头组成，将其和传统矿用带式输送机驱动系统进行对比发现，其能够省掉减速机和液力耦合器，一般在井下空间有限的情况下，永磁同步电动机变频驱动

39、系统部件更少，体积更小，更加适合现场的空间环境。永磁同步电机变频驱动系统去除掉了减速机和液力耦合器，从而能够消除减速机和液力耦合器的效率损耗，能够减少矿井的设备投入和设备运行环节的故障几率，能够大大提高设备的运行可靠性。永磁同步电动机在转子内嵌入永磁体之后，便自动形成了转子磁场。正常运转时，定、转子磁场是同步的，转子内部没有感应电流，其内部也就没有电阻所产生的损耗，因而电动机的工作效率能够提高10%左右。永磁同步电动机的转子内部无电阻损耗，定子内也几乎不产生无功电流，因而电动机的温升会比较低，这样就可以延长电动机的寿命。而异步电动机正常运行时，转子绕组内会存在一定的电流，但该电流是以热量的形式

40、被损耗了，因而转子绕组内就会积聚较高的热能，使得电动机的温度升高，缩短电动机的使用寿命。低压交流变频器可以实现电动机的缓慢匀速启动，能够有效避免启动时的瞬间大电流对电网造成的冲击，同时还可以避免因转矩瞬间猛增而对传动系统造成的机械冲击，因此，永磁同步电动机变频驱动系统的使用能够降低系统的电网故障率和机械故障率。当多台电动机主从控制运行时，永磁同步电动机变频驱动系统可以实现功率平衡，能够避免多台电动机因功率不平衡而导致的电动机损坏。综上分析可知，我们应采用“永磁同步变频电动机和低压交流变频器”来替代传统的驱动模式（性能对比详见表3.1.）。表3.11.矿用隔爆型永磁同步变频电动机技术数据（详见表

41、3.2）表3.2规格型号TBVF-630/80YC(660/1140)额定转矩66850Nm额定电压1140/660V额定转速54r/min调速范围5-54r/min功率因数0.96额定效率96%过载转矩倍数2启动转矩倍数2.22.矿用隔爆型永磁同步变频电动机相关技术要求：（1）永磁体采用钕铁硼N38UH，采用内置式结构；电磁线采用杜邦耐电晕漆包线；（2）定子绕组采用“环氧树脂真空灌封工艺”整体灌封，温升不大于40K，具有很好的耐电晕性能，能够防尘防污耐腐蚀，机械强度高，适合在极端恶劣的环境条件下工作；（3）电机转子永磁体采用内置式结构，电机可长时间低速运行；（4）定子绕组预埋三相三线制PT1

42、00测温装置，通过变频器监测温度，电机具有温度保护；（5）变频电机具有很好地调速功能，在额定频率范围内具有恒转矩调速特性，可无极调速，；3.矿用隔爆型永磁同步变频电动机的外部形状图3.1 矿用隔爆型永磁同步变频电动机的外部安装尺寸图4.低压交流变频器运用了变频和微电子技术，对其工作频率进行调整用以达到控制交流电机启动和运转的目的，该类设备一般包括整流、滤波、逆变、制动电路以及控制电路五大部分。低压交流变频器通过控制IGBT的通断，来对输出电源中的电压、频率这两种参数进行相应的调整，同时还要根据电动机真实情况，为其提供相应的电源电压，从而可以起到节能和调速的作用。5.低压交流变频器的技术要求：（

43、1）输入电源电压为交流1140V，频率为50Hz；电压正常的幅动范围为20%；频率正常的幅动范围为2.5%；（2）输出频率可以从0一直调到电机额定频率；变频器频率调节精度精确到0.1Hz，稳定精度精确到0.1%，控制器具备弱磁扩速的功能；（3）变频器具有CAN总线接口，将其中1台变频器设成主机，其余变频器均设成从机，主从机之间通过变频器的CAN总线接口进行通讯，从而实现多电机之间的功率平衡，功率平衡误差在4%以下；（4）当矿用带式输送机慢速运转时，变频器的输出转矩必须满足负载工况要求，慢速时能够保证大转矩输出，变频器具备低速验带功能；（5）变频器可以在以下规定的环境中正常运行:最大湿度不得高于

44、95%；25时相对湿度变化率不得高于5%/h，并且不会凝露；工作温度在1040之间。3.1.2联轴器的选择联轴器是用来连接电动机和驱动滚筒的，电动机通过联轴器来拖动驱动滚筒转动，从而带动整个带式输送机运行。联轴器的类型主要有蛇形弹簧联轴器、棒销联轴器、柱销联轴器、十字滑块联轴器以及齿轮联轴器。我们根据现场实际，一般应选用蛇形弹簧联轴器（如图3.2）与矿用隔爆型永磁同步变频电动机配套使用。蛇形弹簧联轴器的传递扭矩比较高，同时可承受变动载荷的范围也比较大，短时的超载能力可以达到额定扭矩的2倍，不仅如此，它还具有启动性能安全可靠、传递效率高、减振性能好、使用时间长、整机零件少、重量轻、体积小等优点。

45、图3.2 蛇形弹簧联轴器结构原理图3.1.3制动器的选择制动器的主要作用是能够使运动部件进行降速、停止或者是维持静止不动。矿用带式输送机通常采用盘式或者液压电磁式制动器，但是盘式制动器（如图3.3）的制动力矩性能要比液压电磁闸瓦制动器更加可靠，并且盘式制动器散热性能好，油压能够进行调节，制动力矩比较大且能够作无极变化，结合实际情况应采用盘式制动器。对于大倾角上运矿用带式输送机，当其停止运行时，原煤沿输送带方向的重力分力在克服摩擦力后可能会出现拖动矿用带式输送机逆向运行的情况，因此要在驱动滚筒上加装逆止器，防止带式输送机停车时产生倒转，大运距、大倾角矿用皮带系统一般选用接触式楔块逆止器（如图3.4）。该逆止器的主要特点是可以承受较大的冲击力，具有很好的耐磨性，安装精度要求不高，结构比较紧凑，制动性能安全可靠，是大型矿用带式输送机最理想的防倒车保护装置。图3.3 盘式制动器图3.4 接触式楔块逆止器3.1.4驱动滚筒的选择驱动滚筒是矿用带式输送机上的主要部件，对其进行合理的选择可以提升输送系统运行状态，防止打滑现象的发生，保持输送带和驱动滚筒的同步，确保矿用带式输送机安全高效地运行。在规格尺寸上面，由2.3章节设备的选型结果可知，驱动驱动滚筒宽1400mm，滚筒直径1250mm