液力偶合器在選煤廠帶式輸送機上的應用

摘要：首先簡單介紹了液力偶合器的工作原理。通過分析研究，闡述了液力偶合器在邢臺礦選煤廠帶式輸送機上的應用特點。并且根據(jù)實際經驗，總結了其在生產應用中容易出現(xiàn)的問題和解決方法。

關鍵詞：液力偶合器 帶式輸送機 問題的解決

1 概述

液力偶合器又稱液力聯(lián)軸器。由于它在改善傳動品質、簡化驅動器結構、過載保護以及節(jié)能減排方面有著獨特的優(yōu)點。所以在各行各業(yè)的應用都很廣泛。邢臺礦選煤廠目前在用的液力偶合器共有21臺。分別應用在帶式輸送機、刮板輸送機、渣漿泵、破碎機這些設備上。其中有11臺應用在帶式輸送機上。

2 液力偶合器的原理及使用特點

當電機帶動偶合器泵輪旋轉時，泵輪工作腔內的工作液體受離心力作用由半徑較小的泵輪入口處被加速加壓拋向泵輪出口，同時液體的動量矩產生增量，即泵輪將輸入的機械能轉化成液體動能。當攜帶液體動能的工作液體從泵輪出口沖向對面的渦輪時，液流便沿渦輪葉片所形成的流道向心流動，同時釋放液體動能轉化成機械能，驅動渦輪并動帶負載旋轉做功。于是，輸入與輸出在沒有直接機械連接的情況下，僅靠液體動能便柔性地連接起來了[1]。

其使用特點如下：①保護電機，提高電機啟動能力。②減少起動的沖擊和振動，具有過載保護作用。③有顯著的節(jié)電效果，縮短電機啟動時間，改善起動性能，減少起動平均電流。節(jié)電率可達20%～40%。④提高工作機的使用壽命，減小噪音，改善了勞動環(huán)境；投資少，簡化電器設備，降低運行費用。

3 液力偶合器在帶式輸送機上的應用特點分析

3.1 長距離、大負荷帶式輸送機的驅動系統(tǒng)要求 以我廠的2209帶式輸送機為例。參數(shù)為：DTⅡ B=1200、L=232M。這個帶式輸送機膠帶長、負荷大、慣性大。它的起動力n要求大，按動力學分析，在載荷起動瞬間作用在電機軸上的起動力n與載荷加速時間t呈反比。也就是起動力隨著載荷加速時間的減少而逐增大。電機直連傳動起動時形成沖擊載荷，加速用時越少，瞬間起動力就越大，直接作用在皮帶機上，這么極短時間內產生巨大能量會會造成皮帶機的膠帶起動張力就會過大，會大大降低皮帶機膠帶的使用壽命，甚至拉斷膠帶，或者燒毀電機。過載的瞬間的作用力與上述的情景原理是一樣的。另一方面，對于長距離、大功率帶式輸送機有多個導向滾筒。再加上膠帶的變形，各處散裝物料不均勻，導致帶式輸送機運行時跑偏。因此，帶式輸送機在驅動運行過程中必須要達到下列幾點基本要求，以免上述狀況發(fā)生：一是限起動力n值起動。二是過載保護。三是起動運行均衡。要滿足這些要求，目前普遍推行的、經濟耐用的方式就是加設液力偶合器。該方法可有效改善電機和皮帶機的起動狀況，是現(xiàn)階段避免帶式輸送機運行跑偏的一種行之有效的解決辦法。

3.2 液力偶合器在帶式輸送機上應用的特點

3.2.1 電機起動能力分析。在電機+液力偶合器聯(lián)合運行時，液力偶合器的輸入、輸出兩種特性就相當于電機的外特性及其負載特性。一般情況下，電機的起動力遠小于最大值，配裝液力偶合器以后，大幅度提升了其聯(lián)合工作的起動力，使其近似于電機最大值，電機起步瞬間與空載起動相差無幾。

圖1 2209帶式輸送機驅動示意圖

如圖1所示，2209工作機所選用的電機型號為：YB2-315L1-4，160KW。偶合器是大連營城液力偶合器廠生產的限矩型產品。型號為：YOXF560，Φ80 Φ55，充液量80%，易熔塞：M18×1.5。使用這種驅動組合，直接負載由原來的電機軸轉為偶合器泵輪，因偶合器泵輪作用力與其轉速的2次方呈正比，因此驅動系統(tǒng)與帶偶合器泵輪空載起動十分相似，可以實現(xiàn)快速、穩(wěn)定地起動。渦輪起動時，起動用時少，起動電流均值低，不會對電網產生較大的沖擊，有助于提高起動性能。起動后，輸出力迅速升高。啟動、運行的效果和安全性明顯好于電機直連方式。

皮帶機在電機與液力偶合器的聯(lián)合拖動下，在空載、滿載、超載的狀況下起動和運行情況并無太大差別。渦輪在起動或運行過程中，多數(shù)情況下電機不會出現(xiàn)尖峰電流。這表明，采用液力偶合器可以有效提高電機起動能力，并且可以確保整機穩(wěn)定、快速地起動，從而可降低膠帶拉伸力，延長膠帶的使用年限[2]。

3.2.2 機械系統(tǒng)過載防護分析。經分析，筆者發(fā)現(xiàn)在以下三種情況下機械系統(tǒng)會出現(xiàn)過載的現(xiàn)象：①工作機阻力負載急劇增加或緩慢增加，超出限定范圍。②異步電機運行時，電網電壓驟然下降使電機外特性跌落，導致電機的輸出轉速無法達到限定值。③電機運行時，因突發(fā)故障被卡住導致動力過載。

針對情況①，在由電機直接驅動的機械系統(tǒng)中，當工作負載增大至超出電機額定值，或比電機尖峰轉的點值高的情況下，皮帶機和電機都失速造成堵轉，電機在較大電流的沖擊下，電機絕緣發(fā)熱及電網電壓下降，甚至燒毀。加裝偶合器時，偶合器傳動與機械沒有直接連接，因此在負載增大至超出額定值以后，泵輪力矩不會再上升。在這種情況下，電機會正常輸出減速，直至停轉，不會受到太大的影響。損失的功率將轉化成熱能，提高偶合器的溫度，熔化易熔塞，工作液噴出，切斷聯(lián)接。保護了電機、皮帶機不受損壞。

對于第二種情況，在擁有偶合器的情況下。當電壓意外下降，電機輸出轉速低時，偶合器調整工作液，改變力矩，保護聯(lián)軸器不被損壞。對于第三種情況，動能受制動系統(tǒng)慣性的影響瞬間釋放，在電機至工作機的過程中生成較大的動力載荷沖擊，破壞系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。若加裝上液力偶合器，即使工作機突然制動，液力偶合器迅速停轉，與此同時電機持續(xù)運行，不會失速堵轉。不會對軸等傳動系統(tǒng)產生很大的沖擊力。因此。液力偶合器能起到動力過載保護的作用[2]。

3.2.3 節(jié)能作用的分析。在帶式輸送機上配裝液力偶合器，帶式輸送機的限力起動、過載保護、運行平穩(wěn)等技術難題都可以迎刃而解，同時還有助于節(jié)能。①兩步起動改善了起動性能，降低了工作機起動力。②降低了啟動電流及其持續(xù)時間。配裝液力偶合器后的兩步起動使電機與載荷的啟動電流相互錯開、不疊加。與電機直連傳動相比，明顯的起到了節(jié)電作用。

4 應用中容易出現(xiàn)的問題及解決方法

上面論述了液力偶合器的原理及在帶式輸送機上應用的優(yōu)越性。當然，任何一種設備都會發(fā)生故障。一般常見的問題有以下幾個方面：

4.1 工作機達不到額定轉數(shù) 工作機達不到額定轉數(shù)，主要原因是偶合器功率不足、造成功率不足的因素80%的可能跟偶合器內的油量有關。油量太滿或者太少都會造成這樣的結果。應該檢查油位、或者檢查是否有漏油的部位。油量應不能超過容積的80%。

4.2 易熔塞熔化頻繁噴液 易熔塞熔化，頻繁噴液。其主要原因是工作機有故障、偶合器充油太少、工作機長時間超載、起動頻繁、匹配不合理、以及偶合器漏油等，要針對不同原因，逐一排除。

4.3 設備運轉不平穩(wěn) 設備運轉不平穩(wěn)的情況是安裝精度差、偶合器平衡精度低、底座固定裝置松動、軸承損壞、聯(lián)接部位磨損、聯(lián)軸器彈性塊磨損或損壞等。

4.4 漏油 偶合器漏油，其主要原因是密封圈或者油封失效，找準部位，予以更換。

4.5 偶合器腔內聲響異常或卡住不動 偶合器腔內聲響異常或卡住不動，一般情況是偶合器腔內固定螺栓松動或脫落；偶合器葉輪損壞等，應立即停車檢修[3]。

5 結語

通過以上的分析，可以了解到液力偶合器應用在帶式運輸機上有諸多的優(yōu)越性，是目前普遍認可和得到推廣的一種驅動連接方式。并且指出了生產過程中容易出現(xiàn)的機械故障，并逐一分析了原因及解決方法。相信液力連接技術在不久的將來會更上一個臺階。

參考文獻：

[1]《限矩型液力偶合器使用說明書》.大連營城液力偶合器廠P6.

[2]潘志勇，婦蓉，婦冰.液力偶合器在帶式輸送機上應用的優(yōu)越性分析[J].采礦技術，2010年7月，第10卷，第4期，P33-35.

[3]李斌.液力耦合器的使用與維護[J].山西煤炭，2005年9月，VOL25 NO.3，P20-22.

作者簡介：白哲（1986-），男，河北邢臺人，畢業(yè)于河北科技師范學院，現(xiàn)任邢臺礦選煤廠機械技術員，機械助理工程師。