選煤設備上聯軸器應用分析

魯艷青

（陽泉煤業（集團）股份有限公司一礦選煤廠，山西陽泉 045000）

0 引言

聯軸器是聯接兩軸或回轉件，用來傳遞運動和轉矩的一種裝置，在各類礦山機械上運用很廣泛，皮帶運輸機、刮板運輸機、各類泵、鼓風機、破碎機、壓濾機等設備上都需要使用聯軸器。聯軸器除傳遞轉矩或運動外，還要求具有補償兩軸相對偏移、減振、緩沖、提高傳動效率、提高傳動精度、降低噪聲、節能、改善傳動系統工作等性能；并要求聯軸器結構簡單、工藝性好、可靠性高、便于制造、價格低、維護方便、裝拆容易，更換易損件（彈性元件）時，半聯軸器不需作軸線移動等綜合要求。隨著科技和工業的發展，選煤廠使用的高速聯軸器也從普通的柱銷聯軸器、液力偶合器擴展到蛇形彈簧聯軸器、永磁聯軸器等型式，本文從這些聯軸器的結構、工作原理、性能、使用情況等方面進行分析，根據聯軸器各自的優缺點科學、嚴謹選用，使設備在低成本投入條件下，驅動裝置達到最佳運行狀態。

1 聯軸器結構及工作原理

1.1 彈性套柱銷聯軸器

彈性套柱銷聯軸器由兩個半聯軸節（一半連接電動機軸，一半連接減速器軸或泵、鼓風機的主軸）、多個橡膠套和柱銷螺栓組成。將一端套有橡膠套的柱銷螺栓安裝在2個半聯軸節的凸緣孔中將兩半聯軸節聯接，從而傳遞運動、動力。本廠泵、鼓風機上均使用彈性套柱銷聯軸器。

1.2 柱銷聯軸器

柱銷聯軸器由兩半聯軸節（一半連接電動機軸，一半連接減速器軸）、多個尼龍柱銷、2個擋盤組成。將尼龍柱銷安裝在兩半聯軸節凸緣孔中，通過尼龍柱銷使兩半聯軸節聯接來傳遞運動、動力。本廠部分皮帶機、刮板機上使用這種聯軸器。

1.3 蛇形彈簧聯軸器

蛇形彈簧聯軸器由凸緣上有多個齒的兩半聯軸節（一半連接電動機軸，一半連接減速器軸）、一組或幾組蛇形彈簧、安全罩組成。將一組或幾組蛇形彈簧安裝在兩半聯軸節凸緣上的齒間內，聯接兩半聯軸節，依靠兩半聯軸節上的齒和彈簧間的相互擠壓傳遞運動、動力[1]。為防止蛇形彈簧在離心力作用下甩出，外部設有封閉的安全罩，蛇形彈簧在使用中需加注鈣基潤滑脂，彈簧與齒面接觸處就不會出現干摩擦現象，還可延長彈簧和聯軸節的使用壽命，在部分新安裝的皮帶機和刮板機上應用較多。

1.4 液力偶合器

液力偶合器由渦輪、泵輪、外殼及輔助殼、彈性聯接盤等組成。泵輪為主動部分，與主動軸（電動機軸）相接，渦輪為從動部分，與從動軸（減速器軸）相接。泵輪和渦輪是主要工作件，有平面徑向葉片，兩者組成環形工作腔傳遞扭矩。在偶合器工作腔內注入適當的工作液體，泵輪在電動機帶動下旋轉時，泵輪葉片驅動工作液體，通過離心力，液體沿泵輪工作腔的曲面流向渦輪并沖擊渦輪葉片帶動減速器軸旋轉，完成機械能到液體動能和勢能再到機械能的一個能量傳遞過程[2]。本廠在大功率設備（75 kW以上）皮帶機、刮板機、破碎機上應用較多。

1.5 永磁聯軸器

永磁聯軸器由導電盤轉子、永磁盤轉子、無鍵聯軸套、脹緊套4個主要部件組成。導電盤轉子與電動機軸聯接，起主動軸的作用；永磁盤轉子與負載（減速器軸）聯接，起從動軸的作用。主、從動軸之間無接觸，不存在剛性連接機構；永磁轉子平面上分布有多極稀土高能磁鋼，導電盤轉子上固定有環形銅圈或環形鋁圈，磁鋼和銅圈或鋁圈之間的間隙稱為磁場氣隙。通過改變磁場氣隙的大小來調節輸出軸的轉速和扭矩。在主、被動轉子之間相對轉動的情況下，導電轉子上銅圈或鋁圈上感應出渦電流，根據電磁感應原理，渦電流又會生成感應磁場與永磁轉子上的磁鋼相互作用，帶動被動轉子盤異步同向旋轉，實現轉矩傳遞[3]。本廠在較大功率設備（75 kW以上）皮帶機、鼓風機上應用。

2 聯軸器特點

2.1 彈性套柱銷聯軸器

彈性套柱銷聯軸器結構簡單，制造容易，與軸采用鍵連接，熱烘裝配，拆除時需用拔輪器。具有一定補償兩軸線相對偏移能力[4]，適于安裝在底座剛性好，對中精度較高，沖擊載荷較小，對減振情況要求不高的中小功率（55 kW以下）軸系傳動。在某廠每天運轉16 h的泵、鼓風機等設備，彈性套和柱銷每月檢查、更換1次。聯軸節根據磨損情況進行更換，可使用0.5～3年，維修費用較低。繪制圖紙訂做配件，互換性較好。

2.2 柱銷聯軸器

柱銷聯軸器結構簡單，制造容易，與軸采用鍵連接，熱烘裝配，拆除時需用拔輪器。有微量補償兩軸線偏移能力，尼龍銷在工作時受剪切力，工作可靠性極差，僅在要求很低的中速傳動情況下使用，工作可靠性要求較高的工況不適用。在本廠每天運轉16 h的皮帶機、刮板機上，尼龍銷每月更換1次。聯軸節根據磨損情況更換，可使用2～5年，維修費用較低。繪制圖紙訂做配件，互換性較好。

2.3 蛇形彈簧聯軸器

蛇形彈簧聯軸器結構簡單，制造較容易，與軸采用鍵連接，熱烘裝配，拆除聯軸節時需用拔輪器。蛇簧聯軸器變動載荷范圍大，可承受較大的扭矩，允許有較大的安裝偏差，一般兩軸相對的許用位移量：軸向4～20 mm，徑向0.5～3 mm，角位移1°15′′。適于聯接兩同軸線的中、大功率的傳動情況。有一定補償兩軸相對偏移、減震、緩沖能力，適于在重型機械和通用機械場合使用。蛇形彈簧需每半年檢查、加注1次油脂。在使用中蛇簧聯軸器的蛇形簧易斷裂，齒塊易磨損影響聯軸器的使用壽命[5]，某些設備上蛇形彈簧半年需要更換一次，半聯軸節可使用2～5年，維修費用較高，因制作標準不完全統一，不同的廠家，外形尺寸和聯接件的安裝尺寸有區別，既增加了成本，又增加了更換難度，因此配件需繪制圖紙訂做。

2.4 液力偶合器

液力偶合器結構復雜，制造部件多。與軸采用鍵連接，YOX普通限矩型液力偶合器從動端爪聯軸節需采用熱烘裝配。拆除偶合器體時需用拔輪器，特別是偶合器體，體積大又笨重，拆裝較困難；安裝時允許兩軸線有稍微偏心；通過液體傳輸提供過載保護；難以精確設置所需性能；皮帶機、刮板機上每半年更換1次橡膠連接件；破碎機上每月更換1次橡膠連接件，液力偶合器故障率較高，偶合器體使用壽命大約0.5～1年，維修費用較高。因標準欠統一，不同的廠家，外形尺寸和聯接件的安裝尺寸不同，既增加了成本，又增加了更換難度。

2.5 永磁聯軸器

永磁聯軸器結構簡單，安裝方便，主從動軸端用漲套連接，拆除時擰開兩頭的螺栓即可。水平安裝偏差最大可達5.08 mm，軸向夾角0.5°。無易損零配件、更換件、潤滑件。維修費用為0。正常情況下使用壽命可達25年。

3 聯軸器使用性能

3.1 彈性套柱銷聯軸器和柱銷聯軸器

彈性套柱銷聯軸器和柱銷聯軸器直接啟動，對電網和驅動裝置的沖擊大。驅動裝置振動現象較嚴重。振動造成驅動裝置運行工況差，電動機、減速器損壞情況較多。故障處理時間較長。彈性套柱銷聯軸器產生橡膠圈，柱銷聯軸器產生尼龍銷等易損件，易損件更換對環境造成污染。運行中驅動裝置噪聲大。

3.2 蛇形彈簧聯軸器

蛇形彈簧聯軸器可直接啟動，對電網和驅動裝置的沖擊大。驅動裝置振動現象較嚴重。振動造成驅動裝置運行情況差，電機損壞，減速損壞情況多。故障處理時間較長。蛇形彈簧需要油脂潤滑，蛇形簧也需要定期更換，對環境造成污染。

3.3 液力偶合器

液力偶合器具有軟啟動的功能，可減小對電網的沖擊[6]，但驅動裝置振動較大。需常對偶合器工作腔及供油情況進行維護、檢查。半年需要更換下來檢修一次。處理故障時間較長。工作一段時間需更換工作液，工作液影響環境衛生。

3.4 永磁渦流偶合器

永磁渦流偶合器可靠性高、運行穩定，可起到軟起動、過載保護設備及電動機的作用[7]。降低電機起動電流、減小對電機沖擊負荷，同時也可降低對電網的沖擊。驅動裝置幾乎無振動現象。處理故障時間短。無潤滑脂及易損件，使用中不產生污染物，對環境無特殊要求，可在各種惡劣環境下使用。

4 幾種聯軸器使用情況對比

幾種聯軸器使用情況對比如表1所示。將表中設備各類聯軸器更換為永磁聯軸器后，對比情況如表2所示。

表1 幾種聯軸器使用情況對比Table 1 Comparison of several kinds of couplings

表2 永磁聯軸器與其他聯軸器使用情況對比Table 2 Comparison between permanent magnet coupling and other couplings

5 結束語

從聯軸器使用性能及使用情況對比可得出：某些設備在更換為永磁聯軸器后，電動機的起動電流明顯下降，減少了對電網的沖擊。減輕了設備的振動現象，電動機噪聲下降，有效改善了驅動裝置的運行工況，提高了使用設備的安全穩定性[8]，對延長設備使用壽命起到了很好的作用。永磁聯軸器自投用以來基本沒有發生過問題，運行正常率100%，維護費用0元，改善了現場工作環境。從使用成本及使用性能考慮，在75 kW以上的皮帶機、鼓風機上應用較好。其他聯軸器根據各自的優缺點科學、嚴謹選用，使設備在低成本投入條件下，驅動裝置達到最佳運行狀態。