為了保護(hù)水泥機(jī)械設(shè)備，在設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)中經(jīng)常設(shè)置液力耦合器實(shí)現(xiàn)柔性啟動(dòng)，減少啟動(dòng)設(shè)備時(shí)的沖擊。但實(shí)際運(yùn)行中，液力耦合器存在容易漏油等問題。由于磁力傳動(dòng)是目前實(shí)現(xiàn)安全可靠與節(jié)能降耗雙重指標(biāo)的一項(xiàng)新興技術(shù)與理想的綠色產(chǎn)品。因此，常山南方水泥有限公司(以下簡(jiǎn)稱常山南方)在輥壓機(jī)傳動(dòng)中采用了磁力耦合器這種新型柔性保護(hù)裝置，運(yùn)行效果很好。
1問題的提出
常山南方Φ4.2m×11.5m水泥磨配套R(shí)P120-80輥壓機(jī)(洛陽(yáng)中信重工生產(chǎn))，輥壓機(jī)的兩臺(tái)減速機(jī)型號(hào)：GZLP950C，速比7.2，輸入轉(zhuǎn)速1485r/min，輸入扭矩23612N·m，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào)：YKK450-2-4(4極)，功率500kW，電壓10000V。在每臺(tái)減速機(jī)輸入軸上安裝一只型號(hào)為HC66-15的液力耦合器，作為柔性啟動(dòng)裝置。自2005年10月生產(chǎn)以來(lái)，由于輥壓機(jī)運(yùn)行振動(dòng)較大，液力耦合器故障頻發(fā)。我們多方查找原因，分析認(rèn)為是因?yàn)榘惭b在減速機(jī)高速軸上的液力耦合器加上油液的質(zhì)量超過200kg，給減速機(jī)高速軸附加了一個(gè)彎矩，對(duì)高速軸軸承運(yùn)行造成一定影響，使減速機(jī)高速軸故障頻發(fā)并且漏油；同時(shí)系統(tǒng)超負(fù)荷后，液力耦合器易熔塞合金熔化，油液噴出，導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)，不僅對(duì)環(huán)境造成污染，油液浪費(fèi)，而且每次處理時(shí)間要在2h以上，造成輥壓機(jī)與磨機(jī)聯(lián)動(dòng)率低，制約了水泥磨正常生產(chǎn)。
常山南方也曾參照其他廠家生產(chǎn)的輥壓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)配置(配置電動(dòng)機(jī)為6極，轉(zhuǎn)速1000r/min)，取消了輥壓機(jī)液力耦合器，但開機(jī)運(yùn)行后，對(duì)減速機(jī)和電動(dòng)機(jī)沖擊太大，造成減速機(jī)高速級(jí)殼體碎裂的惡性設(shè)備事故，被迫重新安裝液力耦合器。
2磁力耦合器的結(jié)構(gòu)及原理
2.1結(jié)構(gòu)原理
磁力耦合器由磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠(感應(yīng)籠)這兩個(gè)無(wú)物理接觸的獨(dú)立部件構(gòu)成,它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)在轉(zhuǎn)體籠中產(chǎn)生渦流，在渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，兩個(gè)部件相互吸引，從而傳遞力矩。兩個(gè)部件間靠磁力進(jìn)行柔性連接，無(wú)接觸，也就無(wú)磨損。磁力耦合器通過調(diào)節(jié)磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠的間隙來(lái)實(shí)現(xiàn)軸扭矩的變化，間隙越小，兩個(gè)部件間的磁力越強(qiáng)。磁力耦合器結(jié)構(gòu)，間隙調(diào)整示意。
2.2控制原理
磁力耦合器運(yùn)行以磁力作為傳遞力，不存在接觸，屬于柔性連接。為使磁力耦合器真正能起到過載保護(hù)作用，在運(yùn)行中根據(jù)需要調(diào)整磁力盤間隙，使之達(dá)到所需電流時(shí)自動(dòng)脫離。
1)靜態(tài)間隙調(diào)整
靜態(tài)間隙調(diào)整是指在安裝或裝配磁力耦合器過程中，通過在間隙支撐板間增減墊片，設(shè)定磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠之間的間隙，來(lái)設(shè)定磁力耦合器啟動(dòng)力矩和保護(hù)力矩。
2)運(yùn)行中磁轉(zhuǎn)盤間隙自動(dòng)調(diào)整
兩個(gè)磁轉(zhuǎn)盤安裝在轉(zhuǎn)體軸上，可以沿軸向作一定的相對(duì)移動(dòng)。磁轉(zhuǎn)盤在圓周方向能傳遞的轉(zhuǎn)矩是在設(shè)定范圍內(nèi)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩大于一定范圍后，由于滑差和感應(yīng)磁場(chǎng)的變化，轉(zhuǎn)體在圓周方向傳遞的力將產(chǎn)生軸向斥力，把磁轉(zhuǎn)盤推向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)體籠的方向，實(shí)現(xiàn)斷開負(fù)載并保護(hù)設(shè)備的目的。
2.3磁力耦合器的優(yōu)點(diǎn)
1)傳遞效率高，可達(dá)98%以上，從而節(jié)約能源，減少浪費(fèi)；
2)維護(hù)工作量小，維護(hù)費(fèi)用極低，使用壽命長(zhǎng)；
3)磁轉(zhuǎn)盤和轉(zhuǎn)體籠(感應(yīng)籠)間隙的存在，容許輸入和輸出軸不對(duì)正，同時(shí)可以吸收振動(dòng)；
4)在負(fù)載堵轉(zhuǎn)或過載情況下，耦合器可以切斷負(fù)載輸出，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)；
5)提高電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)能力，減少?zèng)_擊和振動(dòng)；
6)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，運(yùn)行中對(duì)環(huán)境無(wú)污染，不產(chǎn)生諧波；
7)體積小，安裝方便；
8)過載保護(hù)后恢復(fù)時(shí)間短，縮短了故障停機(jī)時(shí)間。
3技術(shù)方案1)由于輥壓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有
可伸縮式萬(wàn)向節(jié)，因此安裝磁力耦合器時(shí)，兩側(cè)必須為相對(duì)固定的基礎(chǔ)。通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，需在電動(dòng)機(jī)旁澆灌混凝土地基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)上設(shè)置軸承座，將磁力耦合器安裝于軸承座與電動(dòng)機(jī)之間，軸承座再通過可伸縮式萬(wàn)向節(jié)與減速機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)輥壓機(jī)的傳動(dòng)。基礎(chǔ)可在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行施工及保養(yǎng)，*不會(huì)影響生產(chǎn)。
2)原液力耦合器是直接安裝在輥壓機(jī)高速軸上，擠壓輥帶動(dòng)減速機(jī)頻繁移動(dòng)，液力耦合器也隨之一起運(yùn)動(dòng)，這樣容易造成傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)。現(xiàn)在方案是把磁力耦合器安裝電動(dòng)機(jī)軸上，從動(dòng)端安裝在專門制作的支撐裝置上，該支撐裝置放在新增混凝土基礎(chǔ)上，大部分重量直接由支撐負(fù)擔(dān)，所示，萬(wàn)向節(jié)與減速機(jī)及支撐端相連，磁力耦合器運(yùn)行中不會(huì)移動(dòng)，大大減小了傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)。
3)為使保養(yǎng)主電動(dòng)機(jī)時(shí)拆裝磁力耦合器方便、快捷，磁力耦合器與電動(dòng)機(jī)間、磁力耦合器與減速機(jī)或軸承座間設(shè)計(jì)為脹套連接，檢修電動(dòng)機(jī)時(shí)，只要把脹套擰松，輕輕退下即可把磁力耦合器與電動(dòng)機(jī)分離。
4實(shí)際應(yīng)用效果
1)改造前，輥壓機(jī)進(jìn)異物時(shí)，液力耦合器是通過易熔塞爆來(lái)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，事后，需更換易熔塞，重新加油后才能恢復(fù)生產(chǎn)，處理故障時(shí)間約2h。2014年1月改造后，當(dāng)過載時(shí)，磁力耦合器的磁轉(zhuǎn)盤將在軸向產(chǎn)生大的相對(duì)移動(dòng)，從而自動(dòng)切斷負(fù)載，實(shí)現(xiàn)保護(hù)電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)的功能。保護(hù)動(dòng)作后，只需停機(jī)后再開機(jī)便可恢復(fù)生產(chǎn)，每次僅需5min，大大縮短了輥壓機(jī)故停機(jī)時(shí)間。
2)解決了以往輥壓機(jī)過載時(shí)液力耦合器易熔塞爆、漏油等故障，減少油品使用和對(duì)環(huán)境的污染。
3)在使用液力耦合器時(shí)，減振效果有限，傳遞力矩過高時(shí)，負(fù)載的波動(dòng)容易造成易熔塞爆的故障，為了減少故障，控制輥壓機(jī)運(yùn)行電流僅為額定電流70%(約25A)，輥壓機(jī)做功明顯降低，磨機(jī)產(chǎn)能得不到很好的發(fā)揮；改造后，磁力耦合器由于無(wú)接觸，具有更好的減振、吸收負(fù)載波動(dòng)的性能，輥壓機(jī)運(yùn)行電流可調(diào)整到35A，可有效地提高磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。
4)改造前減速機(jī)高速軸處測(cè)振達(dá)20～30mm/s。改造后減速機(jī)高速軸振動(dòng)在8～10mm/s，有效減輕了設(shè)備振動(dòng)。改造前每年需送廠家大修一次，改造后減速機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，*。
5改造效益分析
1)可節(jié)約油品，年節(jié)約費(fèi)用約2萬(wàn)元；
2)減少了維修時(shí)間，避免停產(chǎn)造成的損失，每次更換易熔塞約停機(jī)2h，改造后年增效益8.4萬(wàn)元；
3)設(shè)備運(yùn)行振動(dòng)減小，設(shè)備安全隱患消除，年節(jié)約減速機(jī)維修及液力耦合器新購(gòu)費(fèi)用約40萬(wàn)元；
4)2013年兩臺(tái)輥壓機(jī)減速機(jī)因振動(dòng)損壞停機(jī)時(shí)間約138h，改造后設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率提高，年增效益38.76萬(wàn)元。
5)輥壓機(jī)與磨機(jī)聯(lián)動(dòng)率達(dá)99%以上，輥壓機(jī)振動(dòng)下降明顯，有效保護(hù)設(shè)備；同時(shí)磁力耦合器脫離后,恢復(fù)時(shí)間短，可穩(wěn)步提升設(shè)備可靠性。
