可控起动传输CST系统原理.docx

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可控起动传输CST系统原理
可控起动传输（CST）系统
第一节 CST系统的结构及工作原理
为了保证重型输送机的平稳、安全、经济、高效运行，必须对其起、制动过渡过程、运行状态及性能进行合理的调节与控制，实行软特性可控起动与制动，延长起、制动时间，减小速度变化率及其引起的动载荷，改善输送机的运行条件，使驱动装置、牵引构件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。
美国道奇（DODGE）公司制造的可控起动传输系统（CONTROLLED START TRANS-MISSION SYSTEM，以下简称CST系统）是80年代初研制的机械减速与液压控制相结合的软特性可控传输系统，它具有优良的起动、停车、调速和功率平衡性能，是重型刮板输送机和长大带式输送机上较理想的动力传输装置。
主机结构及运动分析
CST系统是一个可进行微机闭环控制的机—液传动系统，其主机部分是一个带有反应盘湿式摩擦离合器的齿轮减速箱，如图4—6—1所示。减速器由输入轴、一对外啮合齿轮（斜齿圆柱齿轮或圆锥齿轮）和一套行星轮系的二级变速装置及与行星轮托架固接的输出轴组成。液控反应盘湿式摩擦离合器（见图4—6—2）由动摩擦片组、静摩擦片组及环行液压控制油缸组成。动摩擦片以圆周外齿嵌于行星轮系环形内齿轮一侧的内环齿中，与内齿轮同步旋转；静摩擦片中心的花键孔，可沿固定于机壳离合器座上的花键轴滑移。
牵引电动机起动时，输入轴与电动机轴同步旋转，经外啮合齿轮驱动太阳轮、行星轮转动。因与带式输送机驱动滚筒轴相联接的CST输出轴上承受很大负载力矩，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，从而带动内齿轮和动摩擦片旋转。这时环形油缸活塞未挤压摩擦片，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。当电动机空载起动，达到额定转速后，液压控制器使环形液压缸工作，其环形活塞的挤压作用，使动、静摩擦片间隙减小，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，这时行星轮则不仅自转，且绕太阳轮公转，其托架和CST输出轴转动，输出力逐渐驱动负载。输出力矩值与环形液压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，行星轮托架和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输出轴和输送带驱动滚筒的转速，达到控制带式输送机加、减速率及运行速度的目的，实现软特性起、制动和高、低速运行。
软起动控制特性分析
反应盘湿式摩擦离合器传递力矩方程：
（4—6—1）
式中 ——摩擦副数；
——油膜的等效动力粘度，N·s/m2 ；
——摩擦面面积，m2；
——摩擦面内、外圆半径，m；
——主动摩擦片的（等于内齿轮的）旋转角速度，rad/s；
——从动、主动摩擦片转速比；
——油膜平均厚度，m。
一定型号的CST软起动传输系统中，主机各零部件结构尺寸已定；从动摩擦片不旋转，；在一定工况下，油液的等效动力粘度基本恒定，则：
（4—6—2）
式中为一常数，可称为CST湿式摩擦离合器力矩传输系数。
在系统等加速起动过程中，电动机输出功率基本不变，行星轮架输出力矩，即CST主机输出力矩：
（4—6—3）
式中 ；
—— 内齿轮与太阳轮齿数比。

根据能量守恒定律：
（4—6—4）
令（4—6—2）式中，即：

控制起动过程中为某一常数，则：
（4—6—5）
在系统起