液力偶合器在破碎机上的应用

　　DOI和货ni！1耕96液力偶合器在破碎机上的应用潘波（中国有色金属工业第七冶金建设公司，贵州贵阳550000）的电能及人力物力的浪费情况。提出用液力偶合器传动代替皮带传动的改进方法。

　　1改造前的工况及存在的问题成型车间生产所用的原料主要为煅烧后的石油焦和电解返回的残极。进入车间的原料是由不同粒度的物料组成，其颗粒的大小、数量、形状和表面状况等对产品生产工艺过程及制品性能都有很大的影响。进入车间的原料虽经预碎的煅烧，料块的块度有一定程度的减小，但通常仍有10~50mm左右的波动，组成不均，不能直接用于生产配料。要得到高质量、性能稳定的制品，必须再度对原料进行破碎。

　　该车间破碎原料所用的设备为反击式破碎机，国产的大部分电机是采用三角皮带传动（进口设备采用联轴器- -机械式无级变速器进行传动）驱动转子高速回转，迎着物料下落方向进行冲击，使物料在破碎机内以三种方式被破碎的：锤头撞击物料、物料撞向反击板、物料之间相互撞击。

　　反击式破碎机的工作原理是以冲击力来进行破碎，所以转速对于制品粒度的大小影响非常大。转速（圆周速度）越高，破碎粒度越细。但高转速会造成轴、轴承及相关部件消耗增大，特别是部锤磨损加。所以不能把转速调得过高。

　　转子圆周速度通常设定在30~40m/s（573~860m）范围内。

　　1.1皮带传动方式下存在的问题皮带传动时是带料启动，启动负载大、惯性大、启动困难，要求电机启动电流大，起动时间长，容易造成电机烧坏。每年均约烧坏电机两台，维修电机的费用在4000元左右；皮带传动时其启动的瞬间，启动力矩不够，转子易被物料卡死，生产中容易造成堵料；皮带传动其皮带磨损大、损坏较快，每年需更换5次左右，共计消耗7500元左右；轴承温度高，磨损严重，每年更换一次，费用在2000元以上；破碎机的物料粒度不易调整，反击板及锤头损耗快。

　　更换电机时，皮带轮拆卸困难大，给检修人员带来较大的不便。

　　1.2在机械式无级调速器的传动状况下，其传动装置为电机-液离偶合器-机械式无级调速-反击机转子，该方式存在的主要缺陷：液离偶合器在破碎机转子卡死情况下易发生冲保险片，造成漏油，需再次充油才能运转。

　　破碎机所用的无级变速器为50KB或75KB（曰本产），其价格昂贵（32万），摩擦片的寿命周期、润滑管路泄漏或温度过高等原因均可能损坏变速器，平均每两年更换一台，而国内维修困难，只能依赖进口周期较长，对生产造成严重威胁。

　　2皮带传动不足的原因分析三角带传动，带传动依靠摩擦力传递动力。为了保证传动工作的正常进行，套在带轮上的传动带必须先张紧，即在带轮静止时，传动带就预先承受一定的拉力。这一拉力称为初拉力F0.F0使带与带轮接触面间保持一定的正压力，从而在传动中产生摩擦力（所示）。当运转时，传动带在摩擦力的作用下，其紧边的拉力由增大到F，松边拉力由F0减小到F2（所示）主动带轮作用于传动带理助理兼总工程师。

　　上的摩擦力驱使传动带运动，而传动带靠作用于从动带轮电能大。

　　上的摩擦力克服阻力矩使从动带轮回转，从而达到传动目的。3传动方式改造皮带在传递力时，三角带中具有紧边拉应力di、松边拉应力心、弯曲应力db和离心拉应力dc其中大拉应力d为紧边拉应力d/、弯曲应力db和离心拉应力dc之和，即：（mm2）；为带截面的中性层至外层的距离（mm）；E为带材料的弹性模量（MPa）D为带轮的直径（mm）q为每米带长的重量（N/m）；v为带的运动速度m/s；g为重力加速度（m/s2）应力的用另一种形式表示，是传动带的紧边拉力Fi和松边拉力F2对轴产生一个合成作用九此力近似计算为：根带的初拉力（N）从以上分析可知：在皮带传动形式下，皮带预紧适当与否，对轴承使用寿命有很大的影响。适当的初拉力F是保证带传动轴正常工作的重要因素。初拉力过小，则因摩擦力不足而未能发挥带传动能力，而且易打滑；初拉力过大则传动带容易疲劳寿命降低同时增大轴承负荷，致使轴承发热和磨损；皮带及带轮失效的原因，带在工作时处于大应力为dmax的变应力状态，在此力多次循环后，产生疲劳断裂；皮带与带轮之间的相对滑动，使皮带及带轮磨损较大；皮带根数较多，载荷分布不均匀，承受重载的皮带先失效，失效皮带所承受的载荷又加到其它皮带上，直至所有皮带失效。

　　据此，损坏较快的事实就很容易理解了。

　　带传动情况下，启动时电机通过皮带带动转子启动，由于转子重量大，尤其在故障停机后，机内存在大物料，再启动时启动负载增大，转动惯量大，启动困难。要求电机启动电流大，起动时间长，这就很容易造成电机烧坏，消耗为适应生产工艺的要求，将上述传动改为国内能生产的、并具有一定生产规模的调速型液力偶合器传动。

　　调速型液力偶合器传动是液力传动的一种，液力传动是以液体为工作介质、利用叶轮来工作的。其输入轴与输出轴的联接是非刚性的，能量的传递是通过液体动能的转换，扭矩与转速的平方成正比的叶片式转动机械，扭矩的传递靠工作液体的动量矩变化来进行的。液力偶合器中叶轮是液力传动的核心，有泵轮与涡轮之分。泵轮与输入轴相联接，当电机通过液力偶合器输入轴驱动泵轮时，泵轮如一台离心泵，使工作腔中的工作油沿着泵轮叶片流道向外缘流动，把电机输入的机械能变为工作液体的动能和压能，使工作液体的动量矩增加。液流流出后，穿过泵轮和涡轮间的空隙，冲击涡轮叶片以驱动涡轮（涡轮和输出轴相联接），使其象涡轮机一样把液体的动能和压能转变为输出的机械能，对外作功，使工作液的动量矩减小。然后，液体又经涡轮内缘流道回到泵轮，开始下一次的循环，从而把电机的能量柔性地传递给工作机。

　　液力偶合器传动代替皮带传动，其优点为：3.1改善启动状况可以利用电机大扭矩启动。电机单独工作时，启动扭矩低于其大扭矩。偶合器与电机共同工作时，由于液力偶合器的输入特性的影响，电机的工作范围和叶轮上的输出特性都发生了变化。此时的电机和液力偶合器工作在由液力偶合器的输入特性曲线和电机的适用外特性曲线所形成的共同工作范围Aem内。共同工作曲线范围比电机特性曲线范围大，如所示。启动扭矩可以由原先电机的启动扭矩e点提高到电机的大扭矩m点。

　　带载启动，使动力机的稳定工况扩大。对许多破碎机这样大惯量的设备，其惯性很大。若直接用电机驱机，起动时间长，起动电流大，配备的电机容量要大，遇到故障时电机可能会烧坏。偶合器与异步电动机共同工作，电动机为动力装置，液力偶合器为传动装置。启动和加速瞬间，涡轮轴不动，电机只驱动偶合器的泵轮，不直接驱动工作机（即转子），此时只有泵轮及其旋转件和液体介质的转动惯量，这与工作机转动惯量相比，可以忽略不计，因此大大缩短启动时间，降低电能消耗。同时调速型液力偶合器通过调节工作腔中充液量来调节载荷机械加速过程的长短，调节载荷机械的启动及加速时间，起动性能大大改善。

　　另外，缩短启动时间的同时，由于泵轮扭矩与其转速的平方成正比，启动速度大大加快，启动电流降低（约降低1/ 2至1/3），电能节约显著3.2头验结果未经改造的防爆箱在10发雷管引爆后，其8mm厚的4.2头验结果未经改造的防爆箱在10发雷管引爆后，其8mm厚的被爆轰波完全炸变形，工作台上的导通装置和绝缘胶皮全部被炸离工作台。改造后的泄爆烟管防爆箱在10发雷管爆炸时，其爆轰波通过泄爆烟管朝天排除，工作台上的导通装置和绝缘胶皮完好无损……

　　4成品雷管导通工位的防爆装置。

　　5结论企业在新建、改建、扩建工程技术改造工程项目中，劳动安全卫生设施与主体工程必须按照“三同时”的原则进行，即同时设计、同时施工、同时投产使用。在日常的安全管理中同样需要保证在安的继续投入，决不能在安出现“欠账”。如果在安的投入不足，就会不断产生和增加新的隐患，形成“旧债”未还又欠“新账”的恶性循环，给职工的生命安全带来严重威胁，也会给企业带来无尽的烦扰。实验证明我车间改造后的汇爆烟管具有良好的抗爆性能，符合成品管分别放入成品雷管导通工位未经改造的防爆箱和改造后雷管导通工位的安全技术要求，能更好的增强成品雷管导的泄爆烟管防爆箱内，用起爆器起爆雷管。通工位的本质安全度，促进电雷管车间安全生产工作的有效运行。

　　（上接第97页）32保护电机，防止过载当工作机负载扭矩超过电机的大扭矩时电机不会停止运转。这时涡轮与工作机转速减小直到停止，但泵轮和与之相联的电机仍然可以在电机大扭矩对应的转速下转动，此时电机的电流远远小于电机的启动电流，电机不容易烧坏。由于涡轮不转，偶合器内油温迅速上升，当温度超过易熔塞的规定值时，易熔塞熔化，工作液喷出，电机卸荷，这样偶合器可起到保护电机的作用。自99年改造完至今的几年里，再未发生过电机烧坏故障。

　　J3改善了轴承的受力状况液力偶合器传动，轴承不承受切向力，其磨损减小、温升很小，改善了轴承的受力状况。

　　3.4液力元件减弱了动力机的扭矩和隔离载荷的振动，提高动力机和传动装置的寿命。液力传动本身是利用工作液体作为介质传递动力，泵轮与涡轮之间没有机械式的直接接触，自身寿命增长。

　　3.5液力偶合器只有泵轮和涡轮，在略去叶轮旋转时的风损及其他机械损失时，其输入力矩与输出力矩的大小始终相等，输入与输出轴之间不存在刚性联系，输入与输出转速不等，存在转差，所以效率高，可达96~98. 3.6偶合器能无级调速，对载荷的自动适应性强，节电效果显著。在动力外特性和载荷特性不变的情况下，调速型液力偶合器可以通过对循环液液量的改变来调节偶合器的输出转速，依靠液力传动的特性无级地调节工作机的转速，实现载荷的变速运转，达到节电和满足生产工艺需要的目的，每年每台比未改之前节约电约30. 4结束语这种类型的改造不仅在破碎机上适用，在大风机、水泵上的改造也同样是投资小，简便易行。节能效果明显，一年节约备件费用2万多元，少用电约5kW.其它类似的破碎机、风机、水泵可以效仿。同时，一些新生产线的类似设备在设计时，建议采用液力偶合器传动而不是皮带传动，以免到生产线上再来改造，造成不必要的浪费。