论文部分内容阅读
摘要：首先简单介绍了液力偶合器的工作原理。通过分析研究，阐述了液力偶合器在邢台矿选煤厂带式输送机上的应用特点。并且根据实际经验，总结了其在生产应用中容易出现的问题和解决方法。
关键词：液力偶合器 带式输送机 问题的解决
1 概述
液力偶合器又称液力联轴器。由于它在改善传动品质、简化驱动器结构、过载保护以及节能减排方面有着独特的优点。所以在各行各业的应用都很广泛。邢台矿选煤厂目前在用的液力偶合器共有21台。分别应用在带式输送机、刮板输送机、渣浆泵、破碎机这些设备上。其中有11台应用在带式输送机上。
2 液力偶合器的原理及使用特点
当电机带动偶合器泵轮旋转时，泵轮工作腔内的工作液体受离心力作用由半径较小的泵轮入口处被加速加压抛向泵轮出口，同时液体的动量矩产生增量，即泵轮将输入的机械能转化成液体动能。当携带液体动能的工作液体从泵轮出口冲向对面的涡轮时，液流便沿涡轮叶片所形成的流道向心流动，同时释放液体动能转化成机械能，驱动涡轮并动带负载旋转做功。于是，输入与输出在没有直接机械连接的情况下，仅靠液体动能便柔性地连接起来了[1]。
其使用特点如下：①保护电机，提高电机启动能力。②减少起动的冲击和振动，具有过载保护作用。③有显著的节电效果，缩短电机启动时间，改善起动性能，减少起动平均电流。节电率可达20%～40%。④提高工作机的使用寿命，减小噪音，改善了劳动环境；投资少，简化电器设备，降低运行费用。
3 液力偶合器在带式输送机上的应用特点分析
3.1 长距离、大负荷带式输送机的驱动系统要求 以我厂的2209带式输送机为例。参数为：DTⅡ B=1200、L=232M。这个带式输送机胶带长、负荷大、惯性大。它的起动力n要求大，按动力学分析，在载荷起动瞬间作用在电机轴上的起动力n与载荷加速时间t呈反比。也就是起动力随着载荷加速时间的减少而逐增大。电机直连传动起动时形成冲击载荷，加速用时越少，瞬间起动力就越大，直接作用在皮带机上，这么极短时间内产生巨大能量会会造成皮带机的胶带起动张力就会过大，会大大降低皮带机胶带的使用寿命，甚至拉断胶带，或者烧毁电机。过载的瞬间的作用力与上述的情景原理是一样的。另一方面，对于长距离、大功率带式输送机有多个导向滚筒。再加上胶带的变形，各处散装物料不均匀，导致带式输送机运行时跑偏。因此，带式输送机在驱动运行过程中必须要达到下列几点基本要求，以免上述状况发生：一是限起动力n值起动。二是过载保护。三是起动运行均衡。要满足这些要求，目前普遍推行的、经济耐用的方式就是加设液力偶合器。该方法可有效改善电机和皮带机的起动状况，是现阶段避免带式输送机运行跑偏的一种行之有效的解决办法。
3.2 液力偶合器在带式输送机上应用的特点
3.2.1 电机起动能力分析。在电机+液力偶合器联合运行时，液力偶合器的输入、输出两种特性就相当于电机的外特性及其负载特性。一般情况下，电机的起动力远小于最大值，配装液力偶合器以后，大幅度提升了其联合工作的起动力，使其近似于电机最大值，电机起步瞬间与空载起动相差无几。
图1 2209带式输送机驱动示意图
如图1所示，2209工作机所选用的电机型号为：YB2-315L1-4，160KW。偶合器是大连营城液力偶合器厂生产的限矩型产品。型号为：YOXF560，Φ80 Φ55，充液量80%，易熔塞：M18×1.5。使用这种驱动组合，直接负载由原来的电机轴转为偶合器泵轮，因偶合器泵轮作用力与其转速的2次方呈正比，因此驱动系统与带偶合器泵轮空载起动十分相似，可以实现快速、稳定地起动。涡轮起动时，起动用时少，起动电流均值低，不会对电网产生较大的冲击，有助于提高起动性能。起动后，输出力迅速升高。启动、运行的效果和安全性明显好于电机直连方式。
皮带机在电机与液力偶合器的联合拖动下，在空载、满载、超载的状况下起动和运行情况并无太大差别。涡轮在起动或运行过程中，多数情况下电机不会出现尖峰电流。这表明，采用液力偶合器可以有效提高电机起动能力，并且可以确保整机稳定、快速地起动，从而可降低胶带拉伸力，延长胶带的使用年限[2]。
3.2.2 机械系统过载防护分析。经分析，笔者发现在以下三种情况下机械系统会出现过载的现象：①工作机阻力负载急剧增加或缓慢增加，超出限定范围。②异步电机运行时，电网电压骤然下降使电机外特性跌落，导致电机的输出转速无法达到限定值。③电机运行时，因突发故障被卡住导致动力过载。
针对情况①，在由电机直接驱动的机械系统中，当工作负载增大至超出电机额定值，或比电机尖峰转的点值高的情况下，皮带机和电机都失速造成堵转，电机在较大电流的冲击下，电机绝缘发热及电网电压下降，甚至烧毁。加装偶合器时，偶合器传动与机械没有直接连接，因此在负载增大至超出额定值以后，泵轮力矩不会再上升。在这种情况下，电机会正常输出减速，直至停转，不会受到太大的影响。损失的功率将转化成热能，提高偶合器的温度，熔化易熔塞，工作液喷出，切断联接。保护了电机、皮带机不受损坏。
对于第二种情况，在拥有偶合器的情况下。当电压意外下降，电机输出转速低时，偶合器调整工作液，改变力矩，保护联轴器不被损坏。对于第三种情况，动能受制动系统惯性的影响瞬间释放，在电机至工作机的过程中生成较大的动力载荷冲击，破坏系统的薄弱环节。若加装上液力偶合器，即使工作机突然制动，液力偶合器迅速停转，与此同时电机持续运行，不会失速堵转。不会对轴等传动系统产生很大的冲击力。因此。液力偶合器能起到动力过载保护的作用[2]。
3.2.3 节能作用的分析。在带式输送机上配装液力偶合器，带式输送机的限力起动、过载保护、运行平稳等技术难题都可以迎刃而解，同时还有助于节能。①两步起动改善了起动性能，降低了工作机起动力。②降低了启动电流及其持续时间。配装液力偶合器后的两步起动使电机与载荷的启动电流相互错开、不叠加。与电机直连传动相比，明显的起到了节电作用。
4 应用中容易出现的问题及解决方法
上面论述了液力偶合器的原理及在带式输送机上应用的优越性。當然，任何一种设备都会发生故障。一般常见的问题有以下几个方面：
4.1 工作机达不到额定转数 工作机达不到额定转数，主要原因是偶合器功率不足、造成功率不足的因素80%的可能跟偶合器内的油量有关。油量太满或者太少都会造成这样的结果。应该检查油位、或者检查是否有漏油的部位。油量应不能超过容积的80%。
4.2 易熔塞熔化频繁喷液 易熔塞熔化，频繁喷液。其主要原因是工作机有故障、偶合器充油太少、工作机长时间超载、起动频繁、匹配不合理、以及偶合器漏油等，要针对不同原因，逐一排除。
4.3 设备运转不平稳 设备运转不平稳的情况是安装精度差、偶合器平衡精度低、底座固定装置松动、轴承损坏、联接部位磨损、联轴器弹性块磨损或损坏等。
4.4 漏油 偶合器漏油，其主要原因是密封圈或者油封失效，找准部位，予以更换。
4.5 偶合器腔内声响异常或卡住不动 偶合器腔内声响异常或卡住不动，一般情况是偶合器腔内固定螺栓松动或脱落；偶合器叶轮损坏等，应立即停车检修[3]。
5 结语
通过以上的分析，可以了解到液力偶合器应用在带式运输机上有诸多的优越性，是目前普遍认可和得到推广的一种驱动连接方式。并且指出了生产过程中容易出现的机械故障，并逐一分析了原因及解决方法。相信液力连接技术在不久的将来会更上一个台阶。
参考文献：
[1]《限矩型液力偶合器使用说明书》.大连营城液力偶合器厂P6.
[2]潘志勇，妇蓉，妇冰.液力偶合器在带式输送机上应用的优越性分析[J].采矿技术，2010年7月，第10卷，第4期，P33-35.
[3]李斌.液力耦合器的使用与维护[J].山西煤炭，2005年9月，VOL25 NO.3，P20-22.
作者简介：白哲（1986-），男，河北邢台人，毕业于河北科技师范学院，现任邢台矿选煤厂机械技术员，机械助理工程师。
关键词：液力偶合器 带式输送机 问题的解决
1 概述
液力偶合器又称液力联轴器。由于它在改善传动品质、简化驱动器结构、过载保护以及节能减排方面有着独特的优点。所以在各行各业的应用都很广泛。邢台矿选煤厂目前在用的液力偶合器共有21台。分别应用在带式输送机、刮板输送机、渣浆泵、破碎机这些设备上。其中有11台应用在带式输送机上。
2 液力偶合器的原理及使用特点
当电机带动偶合器泵轮旋转时，泵轮工作腔内的工作液体受离心力作用由半径较小的泵轮入口处被加速加压抛向泵轮出口，同时液体的动量矩产生增量，即泵轮将输入的机械能转化成液体动能。当携带液体动能的工作液体从泵轮出口冲向对面的涡轮时，液流便沿涡轮叶片所形成的流道向心流动，同时释放液体动能转化成机械能，驱动涡轮并动带负载旋转做功。于是，输入与输出在没有直接机械连接的情况下，仅靠液体动能便柔性地连接起来了[1]。
其使用特点如下：①保护电机，提高电机启动能力。②减少起动的冲击和振动，具有过载保护作用。③有显著的节电效果，缩短电机启动时间，改善起动性能，减少起动平均电流。节电率可达20%～40%。④提高工作机的使用寿命，减小噪音，改善了劳动环境；投资少，简化电器设备，降低运行费用。
3 液力偶合器在带式输送机上的应用特点分析
3.1 长距离、大负荷带式输送机的驱动系统要求 以我厂的2209带式输送机为例。参数为：DTⅡ B=1200、L=232M。这个带式输送机胶带长、负荷大、惯性大。它的起动力n要求大，按动力学分析，在载荷起动瞬间作用在电机轴上的起动力n与载荷加速时间t呈反比。也就是起动力随着载荷加速时间的减少而逐增大。电机直连传动起动时形成冲击载荷，加速用时越少，瞬间起动力就越大，直接作用在皮带机上，这么极短时间内产生巨大能量会会造成皮带机的胶带起动张力就会过大，会大大降低皮带机胶带的使用寿命，甚至拉断胶带，或者烧毁电机。过载的瞬间的作用力与上述的情景原理是一样的。另一方面，对于长距离、大功率带式输送机有多个导向滚筒。再加上胶带的变形，各处散装物料不均匀，导致带式输送机运行时跑偏。因此，带式输送机在驱动运行过程中必须要达到下列几点基本要求，以免上述状况发生：一是限起动力n值起动。二是过载保护。三是起动运行均衡。要满足这些要求，目前普遍推行的、经济耐用的方式就是加设液力偶合器。该方法可有效改善电机和皮带机的起动状况，是现阶段避免带式输送机运行跑偏的一种行之有效的解决办法。
3.2 液力偶合器在带式输送机上应用的特点
3.2.1 电机起动能力分析。在电机+液力偶合器联合运行时，液力偶合器的输入、输出两种特性就相当于电机的外特性及其负载特性。一般情况下，电机的起动力远小于最大值，配装液力偶合器以后，大幅度提升了其联合工作的起动力，使其近似于电机最大值，电机起步瞬间与空载起动相差无几。
图1 2209带式输送机驱动示意图
如图1所示，2209工作机所选用的电机型号为：YB2-315L1-4，160KW。偶合器是大连营城液力偶合器厂生产的限矩型产品。型号为：YOXF560，Φ80 Φ55，充液量80%，易熔塞：M18×1.5。使用这种驱动组合，直接负载由原来的电机轴转为偶合器泵轮，因偶合器泵轮作用力与其转速的2次方呈正比，因此驱动系统与带偶合器泵轮空载起动十分相似，可以实现快速、稳定地起动。涡轮起动时，起动用时少，起动电流均值低，不会对电网产生较大的冲击，有助于提高起动性能。起动后，输出力迅速升高。启动、运行的效果和安全性明显好于电机直连方式。
皮带机在电机与液力偶合器的联合拖动下，在空载、满载、超载的状况下起动和运行情况并无太大差别。涡轮在起动或运行过程中，多数情况下电机不会出现尖峰电流。这表明，采用液力偶合器可以有效提高电机起动能力，并且可以确保整机稳定、快速地起动，从而可降低胶带拉伸力，延长胶带的使用年限[2]。
3.2.2 机械系统过载防护分析。经分析，笔者发现在以下三种情况下机械系统会出现过载的现象：①工作机阻力负载急剧增加或缓慢增加，超出限定范围。②异步电机运行时，电网电压骤然下降使电机外特性跌落，导致电机的输出转速无法达到限定值。③电机运行时，因突发故障被卡住导致动力过载。
针对情况①，在由电机直接驱动的机械系统中，当工作负载增大至超出电机额定值，或比电机尖峰转的点值高的情况下，皮带机和电机都失速造成堵转，电机在较大电流的冲击下，电机绝缘发热及电网电压下降，甚至烧毁。加装偶合器时，偶合器传动与机械没有直接连接，因此在负载增大至超出额定值以后，泵轮力矩不会再上升。在这种情况下，电机会正常输出减速，直至停转，不会受到太大的影响。损失的功率将转化成热能，提高偶合器的温度，熔化易熔塞，工作液喷出，切断联接。保护了电机、皮带机不受损坏。
对于第二种情况，在拥有偶合器的情况下。当电压意外下降，电机输出转速低时，偶合器调整工作液，改变力矩，保护联轴器不被损坏。对于第三种情况，动能受制动系统惯性的影响瞬间释放，在电机至工作机的过程中生成较大的动力载荷冲击，破坏系统的薄弱环节。若加装上液力偶合器，即使工作机突然制动，液力偶合器迅速停转，与此同时电机持续运行，不会失速堵转。不会对轴等传动系统产生很大的冲击力。因此。液力偶合器能起到动力过载保护的作用[2]。
3.2.3 节能作用的分析。在带式输送机上配装液力偶合器，带式输送机的限力起动、过载保护、运行平稳等技术难题都可以迎刃而解，同时还有助于节能。①两步起动改善了起动性能，降低了工作机起动力。②降低了启动电流及其持续时间。配装液力偶合器后的两步起动使电机与载荷的启动电流相互错开、不叠加。与电机直连传动相比，明显的起到了节电作用。
4 应用中容易出现的问题及解决方法
上面论述了液力偶合器的原理及在带式输送机上应用的优越性。當然，任何一种设备都会发生故障。一般常见的问题有以下几个方面：
4.1 工作机达不到额定转数 工作机达不到额定转数，主要原因是偶合器功率不足、造成功率不足的因素80%的可能跟偶合器内的油量有关。油量太满或者太少都会造成这样的结果。应该检查油位、或者检查是否有漏油的部位。油量应不能超过容积的80%。
4.2 易熔塞熔化频繁喷液 易熔塞熔化，频繁喷液。其主要原因是工作机有故障、偶合器充油太少、工作机长时间超载、起动频繁、匹配不合理、以及偶合器漏油等，要针对不同原因，逐一排除。
4.3 设备运转不平稳 设备运转不平稳的情况是安装精度差、偶合器平衡精度低、底座固定装置松动、轴承损坏、联接部位磨损、联轴器弹性块磨损或损坏等。
4.4 漏油 偶合器漏油，其主要原因是密封圈或者油封失效，找准部位，予以更换。
4.5 偶合器腔内声响异常或卡住不动 偶合器腔内声响异常或卡住不动，一般情况是偶合器腔内固定螺栓松动或脱落；偶合器叶轮损坏等，应立即停车检修[3]。
5 结语
通过以上的分析，可以了解到液力偶合器应用在带式运输机上有诸多的优越性，是目前普遍认可和得到推广的一种驱动连接方式。并且指出了生产过程中容易出现的机械故障，并逐一分析了原因及解决方法。相信液力连接技术在不久的将来会更上一个台阶。
参考文献：
[1]《限矩型液力偶合器使用说明书》.大连营城液力偶合器厂P6.
[2]潘志勇，妇蓉，妇冰.液力偶合器在带式输送机上应用的优越性分析[J].采矿技术，2010年7月，第10卷，第4期，P33-35.
[3]李斌.液力耦合器的使用与维护[J].山西煤炭，2005年9月，VOL25 NO.3，P20-22.
作者简介：白哲（1986-），男，河北邢台人，毕业于河北科技师范学院，现任邢台矿选煤厂机械技术员，机械助理工程师。