摘要：帶式輸送機驅(qū)動裝置中偶合器是重要的能量傳遞設(shè)備，是連接電機和減速機的重要部分。目前主流使用的是傳統(tǒng)的液力偶合器，但是液力偶合器存在較大的轉(zhuǎn)差率和較低的效率，并且更換維護的工作量比較大。為了提升設(shè)備性能，在設(shè)備中使用永磁渦流柔性傳動聯(lián)軸器，主要提供了永磁偶合器替換液力偶合器的一個案例，并在設(shè)備穩(wěn)定性和能耗兩個方面進行了對比分析。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機永磁渦流偶合器驅(qū)動設(shè)備

中圖分類號：THl33

ResearchontheApplicationofPermanent-MagnetEddyingFlexibleTransmissionTechnologyinLargeDriveEquipment

YINXinyu

（NinthBranch，HebeiPortGroupCo.，Ltd.，Qinhuangdao，HebeiProvince，066000China）

Abstract：Acouplingisanimportantenergytransferdeviceinthedrivedeviceofabeltconveyor，whichisanimportantpartofconnectingthemotorandthereducer.Atpresent，atraditionalhydrauliccouplingisusedinthemainstream，butthehydrauliccouplinghasalargesliprateandlowefficiency，andtheworkloadofitsreplacementandmaintenanceisrelativelylarge.Inordertoimproveequipmentperformance，apermanent-magneteddyingflexibletransmissioncouplingisusedinequipment.Thisarticlemainlyprovidesacaseofreplacinghydrauliccouplingswithpermanent-magnetcouplings，andcomparesandanalyzesthestabilityandenergyconsumptionofequipment.

KeyWords：Beltconveyor;Permanent-magneteddycurrent;0ffc538b6884663fd66b5f68929e02fe82d84663e8181a7734a016e1535f4c24Coupling;Driveequipment

帶式輸送機具有運量大，運輸連續(xù)，維護簡便等特點，在煤礦生產(chǎn)中是比較經(jīng)濟可靠的運輸設(shè)備，它一般由傳動滾筒、改向滾筒、托輥、機架、輸送帶、驅(qū)動裝置、拉緊裝置、制動裝置和逆止器等部分組成[1]。偶合器是重要的能量傳遞設(shè)備，它發(fā)揮著將電機的能量傳遞給減速機的功能，具有柔性連接、調(diào)速、節(jié)能、過載保護等功能。目前主流使用的是傳統(tǒng)的液力偶合器，但是液力偶合器在使用過程中的問題很突出：在傳動系統(tǒng)的電動機、液力耦合器、減速機（工作機）的組裝中三位一軸線的同軸度難找正，顫動運行中扭振大，噪音大，甚至有斷軸現(xiàn)象[2]。為了提升設(shè)備性能，計劃使用永磁渦流柔性傳動偶合器替換現(xiàn)有的液力偶合器，根據(jù)使用情況分析永磁渦流柔性傳動偶合器的各方面情況。

皮帶機的驅(qū)動裝置在長時間使用后老化情況加劇，在偶合器裝置上的反應(yīng)尤為明顯。偶合器作為動力傳遞中損耗較大的環(huán)節(jié)，偶合器功率傳遞的多少直接關(guān)系到了設(shè)備節(jié)能降耗的多少?；谝陨显?，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對現(xiàn)有的液力偶合器體系進行了改造升級，選擇能夠適應(yīng)液力偶合器裝置的同時也可對具有較好功率傳遞效率較低價格的磁力偶合器，達到節(jié)能降耗和低成本更新設(shè)備的雙重目的，且具有可逆操作空間[3-4]。

1永磁渦流傳動裝置簡介

永磁渦流傳動裝置主要是由兩部分組成：一部分為與減速機連接的高強度永磁轉(zhuǎn)子，采用軸套與制動器端連接；另一部分為與電機連接的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體。兩者直接存在固定距離的縫隙，在不工作的情況下均可以自由轉(zhuǎn)動。工作過程中電機帶動導(dǎo)體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，它與永磁轉(zhuǎn)子之間發(fā)生相對運動，產(chǎn)生的交變磁場在氣隙之間產(chǎn)生渦流，渦流再產(chǎn)生感應(yīng)磁場使永磁導(dǎo)子在相同方向上進行轉(zhuǎn)動，減速機端產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，帶動減速機齒輪做旋轉(zhuǎn)運動，達到傳輸轉(zhuǎn)矩的目的。在工作過程中，可以通過調(diào)整設(shè)備的氣隙達到控制輸出轉(zhuǎn)矩的目的，可以進行相應(yīng)的節(jié)能管理。雙盤式磁力偶合器用電磁感應(yīng)原理實現(xiàn)電機和負載之間轉(zhuǎn)矩?zé)o接觸傳遞，具有軟啟動、隔振、過載保護等優(yōu)點[5]。

1.1柔性啟動

在設(shè)備啟動過程中可以降低啟動電流，平穩(wěn)傳遞載荷，減少皮帶受到的沖擊，降低啟動過程中皮帶收到的拉伸和磨損，提升皮帶的壽命。

1.2噪聲、振動大幅降低

軸心偏移是偶合器設(shè)備產(chǎn)生振動的主要原因，磁力偶合器采用氣隙傳遞扭矩，無直接的機械連接，設(shè)備對中的要求較低，能夠明顯降低設(shè)備的振動，進而降低設(shè)備故障率。而傳統(tǒng)的液力偶合器的對中要求極高，稍微出現(xiàn)偏移就會造成電機或者其他設(shè)備的損壞，設(shè)備維修更換難度較大。

1.3低成本維護保養(yǎng)

正常使用過程中，磁力偶合器基本上不會出現(xiàn)接觸性摩擦，設(shè)備的損耗基本上不存在，基本上無維護成本，只需要日常對偶合器的連接螺栓進行檢查即可，不需要補油，也不會出現(xiàn)漏油的情況，設(shè)備日常維護成本極低。

1.4過載保護

偶合器傳遞的力矩超出工作范圍的情況下，偶合器的轉(zhuǎn)子之間會自動遠離脫開，使電機空轉(zhuǎn)，達到保護設(shè)備的目的。并且不會像液力偶合器那樣出現(xiàn)噴油的情況，不會造成環(huán)境污染并且便于恢復(fù)正常。

2項目方案

本方案計劃采用磁力偶合器替代現(xiàn)有的液力偶合器，由于現(xiàn)場設(shè)備的工作現(xiàn)狀已經(jīng)基本確定，皮帶機的運量、地基、桁架等主要結(jié)構(gòu)部分無法改變，因此首先要選取滿足現(xiàn)場工作和設(shè)備環(huán)境的偶合器替代產(chǎn)品。其次本次設(shè)備更新是以提升設(shè)備運行穩(wěn)定性為目標的，因此在偶合器選擇過程中要保證能耗、振動等方面滿足要求，并且越優(yōu)越好。最后根據(jù)更新后設(shè)備的情況與原設(shè)備的狀況進行比較分析，評價本次改造的成功與否。

2.1磁力偶合器的選型

現(xiàn)場設(shè)備的原驅(qū)動單元采用的是液力偶合器，型號為福伊特YOX750，具體參數(shù)如下：

輸入轉(zhuǎn)速：1000～1500r；

傳遞功率：170～760kW；

過載系數(shù)：2～2.5；

傳遞效率：96%；

外形尺寸：φ860×578。

根據(jù)現(xiàn)有輸送帶的運量、電機參數(shù)、啟動要求等，選擇的永磁渦流偶合器型號為MGD24/700，具體參數(shù)如下：

輸入功率：4～4000kW；

轉(zhuǎn)矩范圍：40～27000N·m；

傳遞效率：96%～99%；

氣隙調(diào)節(jié)范圍：3～40mm。

該型號的偶合器傳遞的功率、力矩均能滿足現(xiàn)場設(shè)備的使用要求，外形尺寸也能滿足現(xiàn)場的安裝環(huán)境。

2.2磁力偶合器現(xiàn)場適配尺寸調(diào)整

液力偶合器的整體長度較大，最大直徑在1m左右，而磁力偶合器與液力偶合器相比有明顯的減小，需要對適配液力偶合器的護罩、保護限位、支撐架等部分均進行拆除，重新設(shè)計安裝相應(yīng)的保護裝置，做好人員、設(shè)備方面的防護。

根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的使用情況，磁力偶合器與液力偶合器的替換還存在尺寸上的問題，在本項目的改造過程中，現(xiàn)場使用的驅(qū)動裝置尺寸與選用的磁力偶合器長度有所不同。根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)分析，永磁渦流偶合器的尺寸小于液力耦合器的尺寸，而減速機端與驅(qū)動滾筒連接，無法移動，因此永磁渦流偶合器安裝時需要修改電機及制動器的固定位置，需要在原有基座位置加長擴孔。如果安裝永磁渦流偶合器需要將電機向右移動200mm，并且電機底座需要加長200mm。

2.3磁力偶合器連接裝置改動

原驅(qū)動裝置的液力偶合器采用梅花軟連接的方式與制動器相連接，但是梅花軟連接為橡膠制品，存在較大的彈性量，在電機轉(zhuǎn)動過程中會出現(xiàn)較大的晃動量。而磁力偶合器工作需要較高的穩(wěn)定性，并不適配梅花軟連接的形式。因此將電機和磁力偶合器、制動輪和磁力偶合器之間更改為軸套鎖緊的方式連接，放棄梅花軟連接的方式，避免磁力偶合器在工作時在垂直方向上有晃動量，因此制動輪也進行了配套更換，將制動輪的梅花連接端改為了螺栓連接。

設(shè)備完成安裝后整體驅(qū)動裝置沒有很大的改動，電機偶合器減速機對中情況良好，連接穩(wěn)固，沒有明顯的缺陷出現(xiàn)，設(shè)備表現(xiàn)良，初步完成了更新的計劃。

2.4磁力偶合器使用數(shù)據(jù)采集分析

在將磁力偶合器替換液力偶合器后，對設(shè)備進行運行數(shù)據(jù)采集，主要從電機及偶合器的振動數(shù)值、電機的能量消耗兩個方面進行數(shù)據(jù)分析。電機振動數(shù)據(jù)實測如表1和表2所示。

現(xiàn)場使用的液力偶合器經(jīng)過多年的使用，各種設(shè)備老化，驅(qū)動站電機的振動數(shù)值有了明顯的劣化情況，并已經(jīng)超出了標準。之前進行過電機偶合器的更換，但是仍無法恢復(fù)設(shè)備原有的振動情況。電機振動幅度和速度標準如表3、表4所示。

由以上測試值對比可以看出：通過振動標準值的查詢可以得知，在液力偶合器傳動的情況下該電機前后端軸承的振動速度均已超標準值，而在更換永磁渦流柔性傳動裝置后電機的振動速度和振幅均達到在國家標準之內(nèi)，達到良好的效果。

電能量對比分析，偶合器更換完成一年后采用前后兩年第一季度的耗電量進行比較，磁力偶合器的耗電量有明顯的降低。情況如表5所示。

由表5可以看出：2018年第一季度單耗同比下降0.057-0.053=0.004kWh/T，2018年第一季度同比2017年節(jié)約7%左右，

根據(jù)操作量：0.004х2408640=9634.56kWh。

經(jīng)過數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，磁力偶合器安裝后設(shè)備的振動情況有了較為明顯的改善，各項振動數(shù)據(jù)均高于國家標準；在能量消耗方面也較原有的液力偶合器有了明顯的提升。

3結(jié)語

磁力偶合器作為新型的偶合傳動裝置，在使用有著節(jié)能效果好，維護工作量小，安裝對中允許誤差大，過載保護，減少沖擊和振動等優(yōu)點。永磁聯(lián)軸器的安裝可以實現(xiàn)減速機與電機的非接觸連接方式，降低整個驅(qū)動單元的振動，提高設(shè)備運行性能，大大減小電機或滾筒斷軸的安全隱患。在老舊設(shè)備改造過程中通過改變部分結(jié)構(gòu)，可以達到完美替換原有偶合器的目的，并且在使用后在消除電機振動方面有著明顯的提升效果，對于減少驅(qū)動振動，增加設(shè)備穩(wěn)定性有很好的效果。

參考文獻

[1] 賀杰，王標，王瑞君.基于融合多傳感器的煤礦帶式輸送機視頻巡檢系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].煤礦機械，2023，44（12）：148-151.

[2] 江樹基.YOXA型系列液力偶合器在帶式輸送機上應(yīng)用的探討[J].液壓氣動與密封，2019（1）：89-91.

[3] 郭永存.基于永磁渦流傳動的長距離帶式輸送機啟動特性研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2020（1）：54-60.

[4] 王爽.雙盤式磁力耦合器振動噪聲分析與實驗研究[J].煤炭學(xué)報，2020（2）：811-818.

[5] 何家銳.雙盤式磁力耦合器溫度場研究[J].機床與液壓，2020（1）：1-4.