皮帶機液力耦合器故障分析及解決方案

葉正華，黃斌，朱宏學

（大冶有色機電設(shè)備修造有限公司，湖北黃石435005）

皮帶機液力耦合器故障分析及解決方案

葉正華，黃斌，朱宏學

（大冶有色機電設(shè)備修造有限公司，湖北黃石435005）

通過電機功率計算及傳動滾筒扭矩校核，判定YOXⅡ450型液力耦合器可以滿足現(xiàn)場使用要求。聯(lián)軸器不同軸是故障的主要原因，針對問題給出解決方案。

液力耦合器；故障分析；解決方案

1 故障現(xiàn)象

與皮帶機配套使用的YOXⅡ450型液力耦合器在運行過程中出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，油從液力耦合器側(cè)面螺孔中間流出，減速機輸入軸不旋轉(zhuǎn)，輸出軸無動力輸出，導致皮帶機停車。由于使用方首次在皮帶機上使用液力耦合器，設(shè)備運行不到半年，對其性能不十分了解，認為是液力耦合器功率選擇過小所致，要求設(shè)備制造方更換大一個規(guī)格的液力耦合器。

設(shè)備制造方技術(shù)人員到達現(xiàn)場后經(jīng)初步檢查發(fā)現(xiàn)，液力耦合器內(nèi)僅剩余少量油，大量油液污染了地面，發(fā)現(xiàn)當耦合器易熔塞旋轉(zhuǎn)到低處時，工作油從易熔塞孔中泄漏，易熔塞中低熔點合金已經(jīng)融化，失去了封堵作用（圖1）；同時發(fā)現(xiàn)皮帶機運輸膠帶上載滿了礦石，部分礦石已散落在皮帶機周邊地面，初步判斷故障原因是皮帶機負載過大。

2 皮帶機系統(tǒng)

（1）皮帶機驅(qū)動裝置。皮帶機驅(qū)動裝置由電機、減速機、液力耦合器、逆止器、彈性柱銷齒式聯(lián)軸器和驅(qū)動裝置架體等部件組成。裝置布置組成見圖2。

（2）B4號皮帶機系統(tǒng)布置見圖3。

3 電機功率計算及傳動滾筒扭矩校核

3.1 已知原始參數(shù)及物料特性

皮帶機輸送能力Q=450 t/h，礦石粒度≤30 mm，堆積密度ρ=1960 kg/m3，靜堆積角α=37°，機長Ln=90.6 m，提升高度H=19.25 m，傾斜角度δ=16°，帶寬B=1000 mm，帶速v=1.6 m/s，上托輥間距a0=1000 mm，下托輥間距aU=3000 mm，托輥直徑Φ=133 mm，托輥槽角λ=35°，托輥前傾角ε=1°23＇。

3.2 輸送能力核算

根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》皮帶機輸送能力公式Q=3.6svkρ，由α=37°查表得θ= 25°，s=0.1227 m2，根據(jù)δ=16°查表得k= 0.89，代入公式計算得出Q＝1232.8 t/h＞450 t/h，滿足使用要求。

圖1 易熔塞處油液流出

圖2 皮帶機驅(qū)動裝置布置

圖3 皮帶機系統(tǒng)布置簡圖

3.3 圓周驅(qū)動力和傳動效率

（1）主要阻力FH。根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》FH= fLg［qRO+qRU+（2qB+qG）cosδ］，查表得f=0.03（多塵，過載），查表計算得qRO=18.9 kg/m，qRU=5.36 kg/m，qG=78.125 kg/m，qB=13 kg/m，(Ln=90.6 m)，Lε=94.25 m，代入公式計算得出FH=3449.2 N。

（2）主要特種阻力FS1。根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》FS1=Lε+LgL，查表計算得Fε=255.26 N，F(xiàn)gL=230 N，代入公式計算得出FS1=485.26 N。

（3）附加特種阻力FS2。根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》FS2=n3·Fr+Fa，式中，n3=3.5，包括2個清掃器和1個空段清掃器（1個空段清掃器相當于1.5個清掃器）。查表計算得Fr=600 N，F(xiàn)a=0，代入公式計算得出FS2=2100 N。

（4）傾斜阻力FSt。根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》FSt=qG·g·H，計算得FSt=14 753 N。

（5）圓周驅(qū)動力Fu。根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》Fu=C·FH+FS1+FS2+FSt，計算得FU=23 650.3 N。

（6）傳動功率P。根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》傳動滾筒軸功率PA=FU·v/1000=37.8 kW，電動機功率PM=PA/(η·η′·η″)=45.2 kW。查表選電機型號為Y250M-4，55 kW。

3.4 張力計算

（1）輸送帶不打滑條件校核。輸送帶不打滑條件為F2（s1）min≥FUmax/（euφ-1），式中FUmax=KA·FU=35 475.45 N，跟據(jù)給定條件，取u=0.4，φ=190°，查表得euφ=3.75，則F2（s1）min≥35475.45/ (3.75-1)=12 900 N。

（2）傳動滾筒合力Fn。根據(jù)《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》Fn=FUmax+2·F2（s1）min=61275.48≈61.28 kN。根據(jù)Fn查表選滾筒直徑D=630 mm，輸送機代號10063.2，許用合力73 kN，滿足使用要求。

3.5 傳動滾筒扭矩Mmax

傳動滾筒扭矩Mmax=Fumax·D/2000=11.2 kN·m＜12 kN·m，滿足使用要求。

4 液力耦合器結(jié)構(gòu)組成及工作原理

4.1 結(jié)構(gòu)組成

皮帶機配備的YOXⅡ450型限矩型液力耦合器屬于柔性傳動，在電機與減速機之間起減少啟動過程中的沖擊與振動、隔離扭振、防止動力過載等作用。主要由主動與從動兩部分組成，主動部分包括主動半聯(lián)軸節(jié)、彈性塊、從動半聯(lián)軸節(jié)、后輔腔、泵輪和外殼等；從動部分包括渦輪、軸等，主動部分與電機聯(lián)接，從動部分與減速機聯(lián)接。

4.2 工作原理

液力耦合器工作腔中充有一定量的工作油（一般為32#透平油），用來保證電動機和減速機間的柔性聯(lián)接。當泵輪從電機中得到能量，并使泵輪內(nèi)的工作油獲得泵輪葉片給予的能量后，在離心力的作用下，工作油被迫向泵輪內(nèi)腔外緣流動，使工作油的速度和壓力增大，把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)楸幂唭?nèi)工作油的勢能和動能。當工作油被迫沿著渦輪腔葉片間的流道流動過程中，沖擊渦輪葉片，迫使渦輪（連同軸）跟著泵輪同向旋轉(zhuǎn)，渦輪把工作油的能量轉(zhuǎn)變成機械能輸出，帶動減速機運轉(zhuǎn)。工作油從泵輪獲得能量，對渦輪作功，降低能量后，又回到泵輪重新吸收能量，如此循環(huán)不斷，實現(xiàn)泵輪（主動）與渦輪（從動）之間的能量傳遞。

4.3 適用條件

皮帶機配置的YOXⅡ450型限矩型液力耦合器，傳遞功率范圍為50～90 kW，電機功率為55 kW，可以滿足設(shè)備運行要求。

5 故障分析及解決措施

為查清故障原因，需要開機觀察整臺設(shè)備運行狀況。由于液力耦合器工作腔只有少量的工作油，不符合正常運轉(zhuǎn)的基本要求。重新更換新易熔塞，按照規(guī)定要求加油14 L，充油量大于總?cè)莘e的40%，但不能超過80%。因為當充油量超出總?cè)莘e的80%或者充滿，會使耦合器在運轉(zhuǎn)時因過載而急劇升溫升壓，耦合器內(nèi)壓增大會引起漏液，甚至造成機械損壞；而充液量少于容積的40%，會使軸承得不到充分的潤滑而產(chǎn)生噪聲，進而過早的損壞。

將運輸膠帶上的礦石清理干凈，對電機進行空轉(zhuǎn)檢查運轉(zhuǎn)正常。經(jīng)現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)減速機輸出端與主傳動滾筒之間的ZL9彈性聯(lián)軸器不同軸度嚴重偏離，主傳動滾筒側(cè)半聯(lián)軸節(jié)高出減速機側(cè)半聯(lián)軸節(jié)3 mm，尼龍柱銷已被卡死，部分柱銷已折斷。重新調(diào)整兩側(cè)半聯(lián)軸節(jié)軸向間隙，用直角尺測量兩半聯(lián)軸節(jié)的同軸度（徑向位移），保證聯(lián)軸器的同軸度（圖4），再裝新尼龍柱銷。啟動電機達到耦合器的額定轉(zhuǎn)速后，減速機和傳動滾筒旋轉(zhuǎn)，整條運輸膠帶隨之運轉(zhuǎn)。經(jīng)過1 h空載運轉(zhuǎn)再進行2 h負載試車，設(shè)備運行正常，維修后投入使用至今1年多，再未出現(xiàn)故障。

圖4 檢查聯(lián)軸器

［1］DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

［2］黃寶靜.液力偶合器故障分析［J］.冶金動力，2008，（6）.

［3］崔麗娟.基于軸向、徑向間隙測量的聯(lián)軸器找正方法［J］.磚瓦，2004，（4）.

〔編輯 李波〕

TN622

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.26