搜索磁力耦合器在輥壓機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用
2016-12-07 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
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 RP120-80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 23 612N·m,兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào):YKK450-2-4(4 極),功率 500k W,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,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 1 000r/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。
2.1 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,無接觸,也就無磨損。 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)見圖 1,間隙調(diào)整示意見圖 2。
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(如圖 2 標(biāo)注 a), 來設(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。
可伸縮式萬向節(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向節(jié)與減速機(jī)相連,從而實(shí)現(xiàn)輥壓機(jī)的傳動(dòng)(見圖 3)。 基礎(chǔ)可在生產(chǎn)時(shí)進(jìn)行施工及保養(yǎng),完全不會(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),如圖 4 所示,萬向節(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(見圖 5)。
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),無故障。
1)可節(jié)約油品,年節(jié)約費(fèi)用約 2 萬元;
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 38.76萬元。
5)輥壓機(jī)
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