關(guān)于使用頂針式扭力限制器代替進(jìn)口柔性聯(lián)軸器的實(shí)用論證

閆宇光

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司，河北 唐山 063000)

1 使用頂針式扭力限制器代替進(jìn)口柔性聯(lián)軸器的背景

目前國(guó)內(nèi)很多大中型礦山企業(yè)為滿足自身使用需求，在基建初期引進(jìn)了國(guó)際上先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)預(yù)設(shè)備來進(jìn)行生產(chǎn)。但在引用設(shè)備的使用過程中，備件問題常常制約著其效能的發(fā)揮。引進(jìn)進(jìn)口備件，不僅采購(gòu)周期長(zhǎng)，而且采購(gòu)成本高，有時(shí)事關(guān)設(shè)備順行急需情況下，還沒有快速的備件引進(jìn)渠道，導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)等嚴(yán)重后果。因此，為了保證設(shè)備順行，縮短備件供貨周期，減低備件采購(gòu)費(fèi)用，最大程度減少設(shè)備正常維修時(shí)間，進(jìn)口設(shè)備備件的國(guó)產(chǎn)化工作勢(shì)在必行。

2 使用頂針式扭力限制器代替進(jìn)口柔性聯(lián)軸器的必要性

司家營(yíng)研山鐵礦是隸屬于河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司的大型露天鐵礦，位于河北省灤州市，年產(chǎn)鐵精粉超400 萬噸。目前，該礦破碎工藝采用的是三段破碎工藝，主體設(shè)備均引進(jìn)大型進(jìn)口設(shè)備。其中，粗碎選用兩臺(tái)德國(guó)克虜伯KB54-75 旋回破碎機(jī)，中碎選用四臺(tái)瑞典山特維克CH870 圓錐破碎機(jī)，細(xì)碎選用兩臺(tái)德國(guó)洪堡RPS-16-170/180B 高壓輥磨機(jī)。

目前，研山鐵礦CH870 電機(jī)與破碎機(jī)之間聯(lián)軸器使用的是美國(guó)進(jìn)口聯(lián)軸器柔性單元（如圖1 所示），該聯(lián)軸器的作用主要用于連接和保護(hù)電機(jī)。.每年按照使用壽命消耗量為2 套/臺(tái)，四臺(tái)破碎機(jī)正常年消耗數(shù)量為8 臺(tái)，此外由于過鐵等情況損壞的柔性體無法修復(fù)，因上述情況意外損壞的數(shù)量約為2 臺(tái)，年總消耗數(shù)量約為10 臺(tái)。另因全球疫情問題，進(jìn)口設(shè)備備件運(yùn)輸情況受影響較大，聯(lián)軸器柔性單元采購(gòu)價(jià)格漲幅較大，相比于以前1.8 萬元/臺(tái)左右的采購(gòu)價(jià)格，近期采購(gòu)價(jià)格已突破2.2 萬元/臺(tái)，采購(gòu)周期較以往更長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)到7 個(gè)月左右。因此盡快選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備備件代替原聯(lián)軸器柔性單元成為當(dāng)務(wù)之急，經(jīng)過借鑒行業(yè)內(nèi)其他單位的經(jīng)驗(yàn)以及市場(chǎng)調(diào)研，選用了頂針式扭力限制器作為替代型號(hào)設(shè)備。

圖1 萊克諾斯彈性體聯(lián)軸器Omega/Viva

3 用頂針式扭力限制器工作原理及特點(diǎn)

頂針式扭力限制器如圖2 所示。相比于普通扭力聯(lián)軸器，該限制器使用頂針珠作為連接體，采用平行軸傳動(dòng)，配備鏈輪、齒輪或滑輪，扭力范圍為1000～160000nm，最大開孔為290mm，通過該連接體將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運(yùn)動(dòng)的部件并補(bǔ)償兩軸偏移的能力，并具有緩沖減震性能，減少了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、降低沖擊尖峰載荷的影響。設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，遇到功率、壓力突然升高，比如過鐵時(shí)，限制器內(nèi)頂針珠立即縮回，限制器脫開，避免電機(jī)、破碎機(jī)內(nèi)部件受損，清除故障后，將限制器對(duì)正，頂針珠彈出，即可繼續(xù)使用。

圖2 頂針式扭力限制器

相較于過去的聯(lián)軸器柔性單元，頂針式扭力限制器的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

（1）頂針式扭力限制器發(fā)生過載后主動(dòng)端和從動(dòng)端迅速完全脫開，避免破碎機(jī)、電機(jī)內(nèi)部零件受損。

（2）頂針式扭力限制器采用集成軸承支撐傳動(dòng)，產(chǎn)品大小可調(diào)，電機(jī)不需后移，重量在 200kg 以下，和現(xiàn)用聯(lián)軸器相差不大，對(duì)軸承和軸承座沒有損傷。

（3）頂針式扭力限制器密閉嚴(yán)，密封效果良好，對(duì)環(huán)境要求不高，適合礦山粉塵較大的地方使用.

（4）頂針式扭力限制器最大支持160000nm 的扭力，適合鐵礦山用破碎機(jī)使用。

（5）頂針式扭力限制器在安裝過程中能容忍較大的對(duì)中誤差，安裝調(diào)試簡(jiǎn)單。

（6）頂針式扭力限制器帶過載信號(hào)摩擦盤，可以輸出電子信號(hào)，強(qiáng)制對(duì)電機(jī)保護(hù)性停車。

（7）相較于聯(lián)軸器柔性單元發(fā)生過載后難以修復(fù)的問題，頂針式扭力限制器再發(fā)生過載后限制器脫開，清除故障后，將限制器對(duì)正，頂針珠彈出，即可繼續(xù)使用，使用壽命可達(dá)5～6 年，使用壽命長(zhǎng)，性價(jià)比高。

頂針式扭力限制器的設(shè)計(jì)缺點(diǎn)為每次需要手動(dòng)復(fù)位，因此在每次發(fā)生過載保護(hù)后要及時(shí)復(fù)位方可繼續(xù)使用，但同時(shí)手動(dòng)復(fù)位操作比較簡(jiǎn)單。此外，每一年頂針式扭力限制器需換一次彈性體，但價(jià)格僅為幾百元，可以忽略不計(jì)。

4 頂針式扭力限制器安裝及運(yùn)行方式

頂針式扭力限制器安裝在電機(jī)和減速機(jī)之間，可配備成孔，公差H7，鍵槽按照（GB/T1095-2003）,公差JS9，在聯(lián)軸器本體上通過平頭螺絲固定，若軸比較長(zhǎng)沒有完全伸進(jìn)到軸空，可在軸上做軸套進(jìn)行固定。

圖3 頂針式扭力限制器安裝示意圖

頂針式扭力限制器在安裝后，可通過調(diào)整其調(diào)節(jié)螺母來設(shè)定扭矩，扭矩的調(diào)整方法是先松開緊定螺釘，再調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺母獲得想要的扭矩值。使用工具順時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺母即扭力增大，逆時(shí)針調(diào)節(jié)即扭力減小。

在發(fā)生過載后限制器脫開，清除故障后復(fù)位的嚙合需手動(dòng)進(jìn)行，當(dāng)機(jī)器固定時(shí)才可操作。復(fù)位過程如圖4 所示，轉(zhuǎn)動(dòng)固定的底座（c）或活動(dòng)的底座（d），使得兩個(gè)參照的槽口在一條直線上，此時(shí)采用橡膠錘或其他工具均勻穩(wěn)固的壓力將銷件插入。

圖4 頂針式扭力限制器復(fù)位示意圖

5 頂針式扭力限制器在設(shè)備上的實(shí)用效果及經(jīng)濟(jì)效益

2019 年底，研山鐵礦已在一臺(tái)CH870 圓錐破碎機(jī)上用頂針式扭力限制器替代原進(jìn)口聯(lián)軸器柔性單元進(jìn)行試用，正常生產(chǎn)中，CH870 發(fā)生過載時(shí)，頂針式扭力限制器承受扭力達(dá)到5787.87nm 時(shí)可以迅速完全脫開，可以有效保護(hù)電機(jī)及破碎機(jī)。截止到2020 年10 月，運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，各項(xiàng)指標(biāo)正常，僅因過鐵發(fā)生設(shè)備過載一次，針式扭力限制器承受扭力達(dá)到5787.87nm 時(shí)迅速完全脫開，電機(jī)和破碎機(jī)狀況良好，未因設(shè)備過載發(fā)生設(shè)備內(nèi)部損傷，故障修復(fù)后，對(duì)聯(lián)軸器進(jìn)行復(fù)位，設(shè)備嚙合時(shí)間20 分鐘，比較及時(shí)的恢復(fù)了設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。且在近一年內(nèi)，除了更換一次彈性體（采購(gòu)價(jià)格500 元），其他備件均正常使用無更換，整體使用效果良好。

在使用效益方面，聯(lián)軸器柔性單元按此前的采購(gòu)價(jià)格約為1.87 萬元/套，每年每臺(tái)圓錐破碎機(jī)費(fèi)用約3.74 萬元/臺(tái)，頂針式扭力限制器采購(gòu)費(fèi)用11 萬元/臺(tái)，使用壽命廠家保證在5 年以上（為保障能達(dá)到壽命，使用單位與廠家協(xié)商按使用壽命進(jìn)行驗(yàn)收付款），易損件為彈性體，每年更換一次費(fèi)用500 元/臺(tái)，每年每臺(tái)設(shè)備費(fèi)用約2.25 萬元，每年每臺(tái)設(shè)備約計(jì)生1.5 萬元，4臺(tái)CH870 圓錐破碎機(jī)合計(jì)節(jié)省費(fèi)用約為6 萬元。同時(shí)，使用頂針式扭力限制器在故障恢復(fù)后，復(fù)位時(shí)間要遠(yuǎn)低于更換柔性聯(lián)軸器的時(shí)間，對(duì)精礦產(chǎn)量的影響也很明顯。上述分析還不包括因疫情造成的進(jìn)口備件漲價(jià)及供貨周期變長(zhǎng)、因設(shè)備過載導(dǎo)致聯(lián)軸器柔性單元意外損壞等多方面因素的影響，性價(jià)比已遠(yuǎn)超出聯(lián)軸器柔性單元。

6 頂針式扭力限制器的推廣應(yīng)用

目前，頂針式扭力限制器已在一臺(tái)CH870 上試用，試用效果良好，將盡快安排在其他三臺(tái)CH870 上替代原聯(lián)軸器柔性單元使用。下一步，將比對(duì)其他進(jìn)口設(shè)備的電機(jī)端聯(lián)軸器，對(duì)于符合條件的進(jìn)行頂針式扭力限制器的推廣使用，如克虜伯旋回破碎機(jī)、洪堡高壓輥磨機(jī)、山特維克顎式破碎機(jī)、美卓圓錐破碎機(jī)、伯特利振動(dòng)篩等，針對(duì)這些大型進(jìn)口設(shè)備，即便該型號(hào)頂針式扭力限制器不適合原設(shè)備使用，也將逐步開展市場(chǎng)考察、調(diào)研工作，尋找其他型號(hào)可替代的國(guó)產(chǎn)備件設(shè)備。

7 頂針式扭力限制器代替進(jìn)口聯(lián)軸器柔性單元實(shí)用論證的意義

進(jìn)口設(shè)備備件國(guó)產(chǎn)化是設(shè)備管理方向的大趨勢(shì)，但在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中，因?yàn)閲?guó)產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)對(duì)比進(jìn)口還有一定的差距，國(guó)產(chǎn)化推進(jìn)工作經(jīng)過詳細(xì)的理論和上機(jī)試用，切忌主觀臆斷、按部就班的全面推廣，要建立國(guó)產(chǎn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)體系對(duì)設(shè)備備件國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目進(jìn)行充分論證后方可實(shí)施。在經(jīng)過多次設(shè)備備件國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)工作以及外部調(diào)研的情況下，我們建立了如下的設(shè)備備件國(guó)產(chǎn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)體系：

一是在進(jìn)口備件國(guó)產(chǎn)化工作開展過程中，我們堅(jiān)持以綜合評(píng)價(jià)為原則：一是國(guó)產(chǎn)化不是簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化，是否真正消化、吸收引進(jìn)設(shè)備基本功能和技術(shù)性能，通過對(duì)備件性能分析、尺寸測(cè)繪、圖紙轉(zhuǎn)化和設(shè)計(jì)、制造工藝選擇、材質(zhì)改代、產(chǎn)品替代，這些在立項(xiàng)申請(qǐng)中就要有明確的表述。二是國(guó)產(chǎn)化備件的綜合性價(jià)比應(yīng)超過進(jìn)口備件，其價(jià)格比照原進(jìn)口備件價(jià)格下降30%以上；主要技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到或超過進(jìn)口設(shè)備備件水平；使用壽命不低于進(jìn)口備件的使用壽命。三是國(guó)產(chǎn)化的備件做到“四保持”，即保持進(jìn)口設(shè)備原有的精度、原有的性質(zhì)、原有的功能和整體性。四是組織好國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目的實(shí)施轉(zhuǎn)化、研制和試用，對(duì)國(guó)產(chǎn)化備件主要技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)效益和綜合性價(jià)比進(jìn)行攻關(guān)。

在后續(xù)工作中，管理人員將緊跟落實(shí)進(jìn)度情況，適時(shí)調(diào)整思路，針對(duì)進(jìn)口設(shè)備的易耗常耗物資，根據(jù)物資消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，落實(shí)國(guó)產(chǎn)化質(zhì)量評(píng)價(jià)體系跟蹤情況，實(shí)現(xiàn)性價(jià)比招標(biāo)，拓展物資采購(gòu)渠道，降低采購(gòu)價(jià)格，推行新設(shè)備、新材料、新技術(shù)，向科技創(chuàng)新要效益。最大限度的杜絕廠家壟斷、價(jià)格居高不下的局面。從而保證了設(shè)備的正常運(yùn)行，提高了設(shè)備現(xiàn)代化管理水平。同時(shí)做好設(shè)備技術(shù)引進(jìn)與交流，對(duì)設(shè)備進(jìn)行有效測(cè)試和檢測(cè)，依照設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況，充分論證設(shè)備備件國(guó)產(chǎn)化的可行性與可靠性，通過設(shè)備備件國(guó)產(chǎn)化工作實(shí)現(xiàn)企業(yè)管理效益的提升。