DBT公司工作面运输机CST技术.doc

KP-45型CST可控起动传输系统在DBT公司PF4-1132型工作面运输机中，为保证输送机的平稳、安全、经济、高效运行，其减速器采用由DBT公司自行研制的KP-45型CST减速器。KP-45型减速器通过对其起动、制动过渡过程、运行状态及性能进行合理的调节与控制，实现软特性可控起动与制动，延长起动、制动时间，减小速度变化率及其引起的动载荷，改善运输机的运行条件，使驱动装置、牵引机构及张紧装置的负载能力与强度得到充分利用，达到最佳的技术状态和经济效果。KP-45型CST主要有以下几个特点：1、电动机空载循序起动；2、机头、机尾驱动部之间的载荷平均分配；3、卡链过载保护；4、高达电动机极限转矩的惯性起动。其主要技术参数如下：KP：行星伞齿轮 垂直布置方式45：最大输出扭矩：450KNm (3sec)最大允许驱动转速：1800rpm最大工作能力：700KW输出转速：37.6rpm速比：39：1（：31：12 ：66：51 ：61：28 5.4）齿轮间隙：DIN3990，3991润滑方式：飞溅与强迫相接合冷却水：25L/min max.30bar，max.25冷却水杂质粒度：最大=0.5冷却水出口和入口连接螺纹：G3/4减速箱容积：1650L保护：过载保护、油温、 过滤器保护等通过PROTEC可实现机头、机尾功率平衡控制电压：12V直流KP-45型CST是一个可进行微机闭环控制的机液传动系统，为适应综采工作面恶劣、复杂的工作环境，所有的液压系统、润滑系统、冷却系统、部分电控系统均内置于减速器箱体内，使得结构紧凑，大大减小了整个CST的体积。下面将分别对KP-45型CST的主机部分、液压系统、润滑系统、冷却系统、电气控制系统分别进行介绍。（1）主机部分。其主机部分是一个带有摩擦离合器的行星齿轮减速箱，如下图1所示。1、环形内齿轮 2、摩擦离合器 3、太阳轮 4、行星轮 5、输出行星托架 6、输入轴7、箱体图1 主机部分牵引电机起动时，输入轴6与电机轴同步旋转，经过三级减速后，使动力传输到太阳轮3上，驱动太阳轮3和行星轮4转动。因为与齿轮联轴节相连的CST输出行星托架承受很大的负载力矩，在摩擦离合器不动作有情况下，输出轴和行星轮托架不转动，行星轮只做自转而不绕太阳轮公转。这时环形油缸活塞未挤压摩擦片，摩擦离合器中的动、静摩擦片间隙较大，未形成传递扭矩的油膜，故静摩擦片并不阻碍动摩擦片和内齿轮的旋转运动。当电机空载起动达到额定转速后，液压控制系统使环形液压缸（见图2）工作，其环形活塞的挤压作用使动、静摩擦片的间隙减小，二者间形成传递力矩的油膜，增加行星轮系内齿轮的旋转阻力矩，即将负载力矩逐渐加到内齿轮上，这时行星轮不仅自转，且绕太阳轮公转，其托架和CST输入轴同步转动，输出力矩逐渐驱动负载。输出力矩值与环形油缸中液体压力成正比。随着负载按设置加速度起动，内齿轮亦按相应减速度制动，输出轴与内齿轮转向相反，转速成反比。直至动、静摩擦片间无相对滑移转动，动摩擦片和内齿轮停转，行星轮托和CST输出轴达到最高转速（满速）运行。改变环形液压缸中的压力，移动环形活塞，即可调节动、静摩擦片间隙及滑差，并改变对内齿轮的制动力矩及内齿轮的转速，从而调节行星轮托架及CST输出轴的转速，达到控制运输机加、减速率及运行速度的目的，实现软特性起动、制动和高、低速运行。在输入轴6上，加工有两个齿轮，在输入轴6与电机轴同步旋转时，通过齿轮联轴机构，可分别驱动润滑泵和高压液压泵，使得润滑泵和高压液压泵不再需要额外的动力单元来提供动力，从而使润滑泵和高压液压泵内置于减速器箱体内，有效地减小了整机的体积，也使得减速器的防爆性能更好。这一点与目前应用于带式输送机上的CST减速器有很大不同。下图2为KP-45型CST的输出端的结构图。1、减速器箱体 2、行星托架 3、内齿圈固定端 4、环形油缸 5、动、静摩擦片图2 输出单元 （2）液压系统。液压系统提供控制油液，油泵经伺服阀向环形油缸提供液压油。通过改变油压及环开形活塞的压力，控制和保持动、静摩擦片间隙及压力油膜产生的剪切阻力矩大小，从而获得不同的输出力矩和输出速度。KP-45型CST液压布置图如下图3所示。截止阀图3 液压系统图 压力泵和冷却油泵的动力输入均由通过于减速器输入轴相连的齿轮联轴器传递而来。从下图4减速器箱体剖视图中可以清楚地看到此结构。1、冷却泵联轴节 2、冷却泵 3、高压泵联轴节 4、输入轴 5、高压泵 6、输入转速脉冲发射器 7、MSI数据扫描器 8、箱体 9、MSI数据传输接口 10、11、MSI安装座 12、手动泵 13、14、冷却水入口 图4 主机输入端剖视图从图4中可以看到，在减速器的输入端，箱体被分为上、下两个相互隔离的腔窒，在上腔中，安装有MSI数据扫描器、液压控制盘、输入转速脉冲发射器等液压和电气系统元件。下腔中安装有减速器输入轴、冷却泵、高压泵、动力传递机构、液压管路等。由此图中可看到，冷却泵和高压泵是随着电机轴的旋转而同步旋转的。下图5是输入端箱体上腔的示意图。图6为打开上腔后右腔室中的液压控制盘。1、手动泵液管 2、 3、液压表 4、 5、6、 7、 8、输入轴 9 、冷却水入口 10、冷却器 15、MSI数据扫描器 16、过滤器 图5 输入端部视图伺服阀手动控制阀截止阀图6 液压控制盘KP-45型减速器的摩擦离合器是靠油压来控制的，为此，配备了一套单独的液压控制回路和专用的油箱。专用的油箱安装地减速器的底部，低于减速器油液的灌满高度。在控制油箱的后面的几个补偿油孔，用来保证当减速器在第一次注油和以后更换液压油时，油箱能随时充满油液，这样，即使控制回路中发生小量漏油或减速箱中油液不足时，油箱还能保持灌满。从图6中可看到，当系统正常工作时，由高压泵排出的高压油经一个10m的过滤器后，进入伺服阀，此时伺服阀P端口与B端口接通，再经过手动阀进入CST环形油缸后腔，推动环形活塞向前运动，逐渐压紧动、静摩擦片，使输出转速逐渐增大，当系统压力达到100bar时，输出转速达到最大。这就是KP-45型减速器正常工作时的液压回路。此外，此液压回路还可在以下几种工作模式下工作。紧急模式：当回路中由于种种原因，伺服阀不能工作时，液压回路中高压油可经过滤器截止阀手动控制阀，进入环形油缸，在短时间内维持系统的正常工作，但在此模式下，系统只能在短时间内运转，且在此模式下不能起动因过载而停顿的运输机。因为处于紧急模式时，PROTEC电脑不能监测减速器，监测不到系统压力、冷却油压力、油温和离合器打滑。如长时间在此模式下运转，可能发生下列损坏：1、如果冷却油失效，当输送机起动时离合器摩擦片得不到冷却，就可能损坏。2、如果系统压力下降，离合器用于传递扭矩的接触压力也下降，由于监测不到重载下的连续打滑，则由于过热可能破碎摩擦片组件。3、如果减速器过热，油液失去润滑功能，可能损坏花键和滚子轴承。所以，在转换到紧急模式前，让电动机至少停止90秒，确保系统压力完全卸除。手动模式：当需要对运输机进行紧链时，此时，电气系统完全断开，减速器摩擦离合器处于分离状态，液压紧链马达不能将动力传递给链轮，此时则要将图6中的截止阀关闭，手动控制阀换向至图中的左位，使用手动泵，将高压油经单向阀手动控制阀进入环形油缸，当压力达到100bar时，即可锁紧摩擦离合器，此时，由液压马达传递的动力即可驱动运输机低速运转，进行紧链。在紧急情况下，使用手动泵也可进行短时间的工作。使用手动泵还可从减速箱中提取油样，以便对油样进行分析。（3）冷却系统KP-45型CST的冷却系统包括一台大流量的液压泵、油冷却器、液压管路等组成。在减速器工作时，在系统内部，尤其是摩擦离合器内部，将产生大量的热能，使减速器箱体内的温度不断升高，严重影响系统的正常运转，必须对其进行有效的冷却。当驱动电机转动时，通过输入端的齿轮联轴器，驱动冷却液压泵，大流量的液压油在液压泵的驱动下，以喷洒的方式喷洒到摩擦离合器上，使其迅速降温，同时，不断地将油箱中的工作热油送至油冷却器中进行冷却。使系统中液压油的温度保持在正常范围内。油冷却器由外部提供的冷却水来对送来热油进行冷却。（4）润滑系统KP-45型CST的润滑系统采用飞溅与强迫相结合的方式。通过冷却泵冷却管路的小分支，同时向各级减速轴齿轮及轴承处提供不断循环的液压油，使系统各部位得到良好的润滑。（5）电控系统KP-45型CST的控制系统包括一个微型PROTEC电控箱、电源、MSI数据扫描器、各种数据传输电缆等组成。数据扫描器MSI能够纪录并处理多达17程不同的电子信号，依靠输出通讯系列，可以向连接的主电脑查找这些信号。此外，6种模拟输出或转换输出控制着不同的外围设备。数据扫描器MSI包括三块印刷电路板，用柔性电缆相互连接。印刷电路板安装在不锈钢箱体内，外部连接则采用终端块终插销连接头。如下图7所示。图7数据扫描器MSI接口说明PROTEC微型电脑由一个