輸送帶驅動裝置劇烈振動的原因分析及處理措施

葉劍橋

（華藍設計（集團）有限公司，廣西 南寧 530011）

0 前言

帶式輸送機是大部分工廠的基本設備，它廣泛用于工廠的各個部分。在糖廠破碎后的甘蔗、提汁后的蔗渣、鍋爐燃料和成品糖輸送等都離不開帶式輸送機。有些輸送機是生產物料的唯一通道，例如糖廠壓榨機組的蔗絲（蔗渣）輸送帶。有些物料設有備用輸送機，例如鍋爐燃料輸送帶。不管是哪種情況，物料輸送機工作的好壞直接影響到工廠的安全穩定運行。物料輸送機在運行過程中可能會出現很多問題，而比較難解決的問題就是輸送機驅動裝置的振動。物料輸送機長時間在劇烈振動下運行，直接影響到輸送帶及附屬設備的安全，進而影響到整個工廠的正常生產。

1 振動原因分析和處理措施

針對輸送帶驅動裝置振動超標問題，可能的原因及相應的處理措施如下。

第一，電動機和減速機找中心是否達標，需經反復復核，確保達標。

第二，液力偶合器本身動平衡是否達標。將液力偶合器送去做動平衡試驗，檢測液力偶合器的動平衡。

第三，驅動架強度是否足夠。可通過加固驅動架，檢測振動值。

第四，設備振動頻率和轉運塔鋼結構固有頻率相近，是否產生共振。請專業單位檢測，實際振動頻率約等于電動機轉速，和轉運塔鋼結構固有頻率相差較大時，可排除是共振的問題。

第五，使用膜片雙支撐連接方式的液力偶合器時，檢查液力偶合器重心是否偏心。液力偶合器的彈性聯軸器螺栓與聯軸器孔及膜片孔有間隙，導致安裝時液力偶合器聯軸器不易與前后設備軸即電機及減速機的聯軸器對中，液力偶合器軸線會在一定范圍內變動，與其實際轉動軸線相距較大，重心容易偏心，從而引起驅動裝置振動。解決辦法是生產廠家配套供應專用的膜片聯軸器和專用安裝工具。

2 液力偶合器的作用

用液力偶合器連接電動機和工作機械如減速機等，能夠顯著改善電動機的啟動性能，避免發生電機過載造成燒毀事故。液力偶合器已廣泛應用于各種機械設備的驅動中。在新建的糖廠中也得到廣泛應用，例如，主給水泵、鍋爐引風、鼓風機、蔗刀機和蔗渣輸送帶等。輸送帶在電動機和減速機之間安裝了限矩型液力偶合器，改善了設備的啟動條件。

2.1 工作原理

液力偶合器主要由殼體、泵輪、渦輪三部分組成。液力偶合器的工作原理是在工作腔內充入一定量的透平油，電動機轉動時帶動泵輪一起轉動；高速轉動的泵輪帶動透平油高速運動；透平油再將動能傳遞給渦輪，全面實現能量從電動機傳到工作機械的傳遞。

2.2 液力偶合器膜片雙支撐連接方式的提出

通常為了便于液力偶合器的加油和維護，液力偶合器的渦輪軸往往設計成與減速機輸入軸連接，液力偶合器殼體與電動機軸連接。這種連接方式使液力偶合器殼體可以隨意用手扳轉，方便維護檢修。但由于減速機輸入軸直徑通常小于電動機軸直徑，當液力偶合器渦輪軸套裝固定在減速機輸入軸時，減速機輸入軸將承擔液力偶合器的全部重量和振動負荷，斷裂的風險較大；而液力偶合器殼體設計固定在電動機軸時，電動機軸要承擔液力偶合器的全部重量和振動負荷，該殼體需要接一個半聯軸器套裝在電動機軸上，這樣會造成液力偶合器的重心和電動機的距離加大，電動機軸的負荷也相應增大。為了減少減速機輸入軸或電動機軸的負荷，有些液力偶合器采用膜片雙支撐的連接方式，就是兩端用彈性膜片聯軸器分別接到電動機軸和減速機輸入軸，由電動機軸和減速機輸入軸共同分擔液力偶合器的重量和振動負荷。

3 應用

由中國機械進出口（集團）總公司EPC總承包的國外項目，有10條煤輸送帶的驅動裝置采用了膜片雙支撐連接方式，在試運行時劇烈振動，因此該公司通過分析輸送帶驅動裝置劇烈振動的可能原因，找到根本原因，進而解決振動問題。

3.1 項目基本情況

改進前的煤輸送帶驅動裝置結構，如圖1所示。

圖1 改進前的煤輸送帶驅動裝置圖

該項目的煤輸送帶和驅動裝置的相關參數，如表1所示。表1中振動允許值是振動超標后廠家放寬要求的數值。

表1 煤輸送帶和驅動裝置的相關參數

試機時發現這10條煤輸送帶驅動裝置的振動值在7 mm/s~30 mm/s之間，超出振動允許值太多。

3.2 劇烈振動原因分析

通過檢查分析電動機和減速機找中心問題以及液力偶合器本身動平衡情況等能引起輸送帶驅動裝置劇烈振動的原因時，發現是液力偶合器重心偏心引起的劇烈振動。

中小型限矩型液力偶合器沒有地腳螺栓，采用膜片雙支撐連接方式的液力偶合器兩端靠兩個彈性膜片聯軸器與電動機和減速機連接，由電動機和減速機共同將其支承。液力偶合器的位置安裝是否合適，完全取決于其兩端的聯軸器的安裝狀況。由于市場上售賣的彈性膜片聯軸器為通用件，柱銷與法蘭孔及膜片孔之間有較大間隙，在電動機和減速機找好中心后，如果直接將液力偶合器安裝上去，液力偶合器軸線和實際轉動軸線一般較難重合，重心偏離較大。液力偶合器與聯軸器間隙示意圖，如圖2所示。

圖2 液力偶合器與聯軸器間隙示意圖

這10條輸煤帶的液力偶合器的重量在150 kg~300 kg之間，重心偏離零點幾毫米就能引起很大的振動。安裝時在收緊聯軸器螺栓前調整液力偶合器使其軸線與實際轉動軸線重合，但液力偶合器靠電動機這側的半聯軸器是直接設計在殼體上的，而且沒有用于校正液力偶合器軸線的圓，印度的液力偶合器供貨方也找不到可行的校正液力偶合器軸線的辦法，因而在現場校正不了。

為了驗證劇烈振動是否是由于液力偶合器偏心引起的，加工一根鋼軸代替液力偶合器，用這根鋼軸直接連接電動機和減速機。啟動后幾乎感覺不到振動，用測振儀測得振動值為0.1 mm/s。由此可以判斷，劇烈振動是因為液力偶合器偏心引起的。

3.3 處理措施

由于難以調整液力偶合器軸線在合理位置，就難將振動值控制在允許范圍，可使用其他連接方式的液力偶合器取代原有液力偶合器。新的液力偶合器的渦輪軸直接套裝在電動機軸上，這樣可以確保液力偶合器和電動機同軸，重心偏心極小，同時液力偶合器的重心和電動機的距離不遠，電動機軸能承受液力偶合器的重量和振動負荷，如圖3所示。為了方便維護液力偶合器，在液力偶合器上開了8個盤車孔，維修人員用鋼棒插入盤車孔可以盤動液力偶合器機殼，方便進行加油或維修。

圖3 改進后的煤輸送帶驅動裝置

10條煤輸送帶驅動裝置的液力偶合器由膜片雙支撐改為電動機軸支撐，改進之后，煤輸送帶的驅動裝置振動值在允許范圍內，運行至今，效果良好。

4 改進膜片雙支撐液力偶合器的建議

液力偶合器采用膜片雙支撐連接方式，由電動機軸和減速機輸入軸共同分擔液力偶合器的重量和振動應力，可以減少電動機或減速機斷軸的風險。沒有專用聯軸器和安裝工具，液力偶合器兩端彈性膜片聯軸器較難可靠對中，導致液力偶合器重心偏心是煤輸送帶驅動裝置振動超標的根本原因。

改進膜片雙支撐液力偶合器的建議如下。

第一，圖4是本文設計的專用彈性膜片聯軸器和專用支架及使用方法。專用彈性膜片聯軸器和專用支架建議由液力偶合器廠家配套供應。聯軸器的外圓要求和軸孔在同一次裝夾中加工出來，以保證聯軸器外圓和軸孔同軸。粗實線部分是專用安裝支架，用于安裝液力偶合器。加工時圓A和圓B在同一次裝夾中加工出來，確保這兩個圓同軸。圓A直徑和電動機側或減速機側半聯軸器外圓直徑按間隙配合加工。專用支架加工好后切成兩半，安裝時使用其中半邊。電動機和減速機找正好后將專用支架固定在電動機或減速機側半聯軸器上。安裝專用支架時要確保圓A和電動機或減速機側半聯軸器外圓充分接觸。收緊專用支架螺栓后，將液力偶合器從上方吊在專用支架上，將膜片聯軸器裝好，然后拆除專用支架。

圖4 專用支架示意圖

第二，如果液力偶合器有一側的半聯軸器直接加工在殼體上時，可加工一個與專用支架配套的校正圓。安裝時將此圓擱在專用支架上，液力偶合器與專用支架配合位置示意圖，如圖5所示。

圖5 液力偶合器與專用支架配合位置示意圖

5 結語

液力偶合器雖然不是工廠的核心設備，但它安全正常運行往往會對項目能否按時移交以及工廠能否正常運行產生重大影響。用膜片雙支撐方式的液力偶合器應用還不多，廠家沒有配套供應專用聯軸器和安裝工具，現場安裝時就難以保證液力偶合器重心不偏心。如果生產廠家提供專用的聯軸器和安裝工具，確保液力偶合器安裝時軸線能處在合理的位置，從而保障液力偶合器重心不偏心，最終解決輸送帶驅動裝置振動值嚴重超標的問題，這樣更有利于推廣采用膜片雙支撐的連接方式的液力偶合器。