永磁限矩减速驱动的刮板输送机冲击动态特性研究

煤炭科学技术
网络首发时间：2024-09-14 14:21:19

作者

冯浩帅崔红伟廉自生师理智
单位

太原理工大学机械与运载工程学院太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室山西维达传动科技有限公司
摘要

刮板输送机作为煤矿综采工作面核心装备，不断向大运量、长运距、大功率方向发展，传统的刮板输送机驱动系统多采用“异步电机+软启动装置+减速器”的方式来实现低速大扭矩驱动，智能化程度的提高及极端恶劣的工作环境使得其发生故障的概率显著增加，严重影响开采效率。因此，设计研发了一种新型的永磁限矩减速装置，高度集成了永磁同步电机、二级行星减速器和柱面摩擦限矩器，运用ADAMS和MATLAB/Simulink软件建立了刮板输送机及行星减速器的动力学仿真模型、柱面摩擦限矩器关键部件的刚柔耦合模型和永磁电机的控制模型，实现了机电耦合系统的联合仿真。仿真分析了新型永磁限矩减速装置驱动的刮板输送机在冲击载荷工况下永磁同步电机的转速、转矩、三相电流和刮板机链传动系统的速度、张力、转矩以及行星传动的转速、转矩、啮合力等动态响应。结果表明，有无限矩器保护下的冲击负载电流分别为稳定运行时的2.9倍和7.7倍，冲击故障下电机输出功率降低约48%，柱面摩擦限矩器的存在很好的降低了负载端冲击载荷对电机的影响；当冲击载荷过大时，链传动系统各部件之间受到较大的力作用，此时限矩器会立刻打滑，系统进行卸载，对各传动部件起到过载保护作用；过大的冲击载荷也会导致减速器齿轮之间冲击增大，限矩器能起到快速、准确的保护，传动系统所受负载冲击减少约78%，证明该永磁限矩减速装置能很好地满足低速大扭矩的工程应用。研究内容可为提高刮板输送机传动系统的可靠性及推进煤机装置智能化奠定基础。
关键词

永磁限矩减速驱动刮板输送机冲击载荷动态特性机械保护
文章目录

0引言
1 刮板输送机驱动系统结构与原理
2 机电耦合模型
2.1 永磁电机双闭环矢量控制模型
2.1.1 永磁电机数学模型
2.1.2 永磁电机矢量控制策略
2.2 刮板输送机动力学模型
2.2.1 接触力的计算
2.2.2 运行阻力的计算
2.3 柱面摩擦限矩器模型
2.4 机电耦合模型
3 冲击载荷工况动态特性结果分析
3.1 永磁电机的电气特性
3.2 柱面摩擦副接触变形及载荷特性
3.3 刮板输送机链传动系统动力学特性
3.4 行星传动系统动态特性
4 结论
引用格式

冯浩帅,崔红伟,廉自生,等.永磁限矩减速驱动的刮板输送机冲击动态特性研究[J/OL].煤炭科学技术,1-16[2024-09-14].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.TD.20240914.1343.001.html.
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