淺析液力偶合器在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某礦選煤廠帶式輸送機上的應用特點。并且根據(jù)實際經(jīng)驗，總結了其在生產(chǎn)應用中容易出現(xiàn)的問題和解決方法。

【關健詞】液力偶合器;帶式輸送機

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。某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(nèi)的工作液體受離心力的作用由半徑較小的泵輪入口處被加速加壓拋向半徑較大的泵輪出口處，同時液體的動量矩產(chǎn)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。

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

以該礦選煤廠的2209帶式輸送機為例，參數(shù)為：DT II B=1200、L=232M。該帶式輸送機由于膠帶長、負荷大、慣性大。它的起動電流要求大，如果電機選型不當或者電壓波動較大時就難以起動，甚至燒毀電機。按動力學分析，在載荷起動瞬間作用在電機軸上的起動電流與載荷加速時間t成反比。即載荷加速時間t越短，起動電流值就越大。當電機直連傳動起動時構成沖擊載荷，加速時間極短，起動力瞬間很大，直接作用在工作機上，這么極短時間內(nèi)產(chǎn)生巨大能量會對工作機不利。帶式輸送機的膠帶起動張力就會過大，會大大降低帶式輸送機膠帶的使用壽命，甚至拉斷膠帶，或者燒毀電機。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，各處散裝物料的不均勻，必然會引起帶式輸送機運行的不均衡，發(fā)生跑偏現(xiàn)象。綜上分析，帶式輸送機在驅動運行中應該滿足以下要求：

（1）限起動電流值起動;

（2）過載保護;

（3）起動運行均衡。

要滿足這些要求，目前普遍流行、經(jīng)濟耐用的方式就是加裝液力偶合器，可改善電機和工作機的起動狀況，是解決上述問題的有效辦法。

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

在電機與液力偶合器聯(lián)合工作時，電機的外特性就是液力偶合器的輸入特性，液力偶合器的輸出特性就是電機的負載特性。通常電機的起動電流值遠小于最大值，配以液力偶合器后，使其聯(lián)合工作的起動電流大為增加，甚至接近電機的最大電流，并且使電機起步瞬間接近空載起動。

如圖1所示，2209工作機所選用的電機型號為：YB2-315L1-4，160KW。偶合器型號為：YOXF560，充液量80%，易熔塞： M18x1.5。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次方成反比，故驅動系統(tǒng)近似等于帶偶合器泵輪空載起動，所以起動輕快平穩(wěn)，起動時間短，起動電流均值低，對電網(wǎng)沖擊小，起動性能得以改善。渦輪起動后，輸出力矩立即升高，啟動、運行的效果和安全性明顯好于電機直連方式。

圖1 2209帶式輸送機驅動示意圖

如圖2所示，由電機和液力偶合器聯(lián)合拖動的帶式輸送機在空載、滿載和超載的情況下起動、運行都是一樣的，電機的尖峰電流在起動和運行中幾乎不存在。這樣就達到了液力偶合器增大電機起動能力的效果，而且使整機平穩(wěn)起動，從而可降低膠帶拉伸力，延長膠帶壽命。

圖2 裝與不裝液力偶合器電動機啟動特性分析

3.2.2 機械系統(tǒng)過載防護分析

機械系統(tǒng)過載的原因，有三種情況：第一、工作機阻力負載緩慢或突然增加而超過額定工況的情形，第二、異步電機運行中因電網(wǎng)電壓突然下降而使電機外特性跌落，從而使電機的輸出轉速低于額定工況的情形，第三、工作機運行中因故突然卡住而造成的動力過載。在電機直接驅動的機械系統(tǒng)中，工作負載增加超過電機的額定點，但低于尖峰轉數(shù)的點值時，電機仍能短期穩(wěn)定工作，但電流較額定值增大。因此，這種情況允許工作的時間范圍由電機的發(fā)熱時間決定，一般采用熱繼電保護。當工作負載增加超過電機的額定點，甚至高于尖峰轉的點值時，就會出現(xiàn)電機與工作機一起失速直到堵轉，電機則受到較大電流沖擊而使電機絕緣發(fā)熱和電網(wǎng)電壓下降，甚至燒毀。若在運行中工作機卡住或者意外被制動時，一方面電機因堵轉產(chǎn)生很大電流沖擊。另一方面，在制動系統(tǒng)慣性的影響下的動能在一瞬間釋放出來會在電機到工作機的環(huán)節(jié)中產(chǎn)生很大的動力載荷沖擊，造成系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié)損壞。若加裝上液力偶合器，即使工作機突然制動，工作機迅速降到零速，即液力偶合器停止運轉，但是電機仍可以持續(xù)狀態(tài)運行，不會發(fā)生失速堵轉現(xiàn)象。不會對軸等傳動系統(tǒng)產(chǎn)生很大的沖擊力。因止液力偶合器能起到動力過載保護的作用。

3.2.3 節(jié)能作用的分析

液力偶合器應用在帶式輸送機上，不僅能夠解決帶式輸送機的限電流起動、過載保護、運行平穩(wěn)等技術難題，而且具有一定的節(jié)能作用。

（1）兩步起動改善了起動性能，降低了工作機起動電流。

（2）降低了啟動電流及其持續(xù)時間。加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(nèi)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(nèi)聲響異常或卡住不動

偶合器腔內(nèi)聲響異常或卡住不動，一般情況是偶合器腔內(nèi)固定螺檢松動或脫落偶合器葉輪損壞等，應立即停車檢修。

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。指出了生產(chǎn)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]潘志勇，婦蓉，等.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，2010，7.

[2]李斌.液力藕合器的使用與維護[J].山西煤炭，2005，9.

作者簡介：郭樹情（1965—），現(xiàn)供職于陜煤集團神木紅柳林礦業(yè)公司。