永磁磁力耦合器在皮带运输机上的应用研究

李俊强 王猛 李天喜

摘  要：本文通过对某煤矿主平硐使用的皮带运输机传动方式进行研究，相比较以前的尼龙棒硬连接传动方式，永磁磁力耦合器在简化安装、提高系统可靠性、减小维护工作量、降低冲击和振动、使用寿命、适应各种恶劣环境、节能效果方面，都有明显的优势。本文从结构、特点、工作原理等对永磁磁力耦合器进行分析，说明磁力耦合器的优势所在。

关键词：永磁磁力耦合器  皮带运输机  分析  优势

中图分类号：TM315                           文献标识码：A                    文章编号：1674-098X（2020）12（c）-0056-03

Abstract： In this paper， the transmission mode of belt conveyor used in the main adit of a coal mine is studied. Compared with the previous nylon rod hard connection transmission mode， the permanent magnetic coupling has obvious advantages in full load starting， stable starting， overload protection， allowable centering error， prolonging belt conveyor life and reducing maintenance costs. In this paper， the structure， working principle， combined with the actual performance data of the two are compared and analyzed， and through specific application examples to illustrate the advantages of magnetic coupling.

Key Words： Permanent magnetic coupling; Belt conveyor; Analysis; Advantages

传统的机械传动结构主要包括各种齿轮传动、涡轮蜗杆传动、带传动、轮系传动、链传动和螺纹传动等。这些现行的装置具有扭矩大、传动效率较高、传动可靠等优点。由于各种结构在传动过程中，运行的机械设备主动部件与从动部件之间存在相互接触摩擦，会产生振动、磨损和噪声，另外受润滑要求的影响，传动精度也会产生一些偏差。在密封性能方面，机械传动采取的是接触密封，都需要轴封，采用填料等方式，这些填料容易在传动过程中由于磨损产生泄露，从而造成密封效果较差，所以在一些特殊的场所无法满足使用要求。但是，永磁磁力耦合器可以实现主动部件与从动部件不直接接触的动力传递，它取消了传统传动装置中的动密封，基本达到了机械设备运行中静密封、零泄漏的要求。在一些特殊的应用场合，永磁磁力耦合器传动形式将会取代一些机械传动形式。

永磁磁力耦合器传动技术是传动技术、材料技术、制造技术的集成，并不只是简单的利用磁体的同性相斥，异性相吸的原理。永磁磁力耦合器传动技术适应节能环保的绿色产品技术，这也正是21世纪人们对于制造产品的要求。随着科技的进步，新技术、新工艺、新产品结构不断更新，也将迎来永磁磁力耦合器传动技术发展的新阶段。

1  工程概况

新维公司新场井主平硐皮带运输机，型号为DTL80/28/2×132，总长度为1850m，传动方式采用尼龙棒硬传动的方式，于2018年1月投入运行。在运行过程中，联轴器多次出现故障，尼龙棒被重力剪断，严重影响了该台皮带机的正常运行。为保证胶带运输机正常使用，缓解胶带运输机传动压力，改造传动方式已经势在必行。

2  永磁磁力耦合器的原理

永磁磁力耦合器主要由导体转子和永磁转子两个部分构成，如图1所示：导体转子与电机轴连接，永磁转子与工作机轴连接，导体转子与永磁转子之间存在空气间隙，没有传递扭矩直接接触的机械连接。这样，电机和工作机之间形成了磁连接，可以通过调节气隙大小来实现工作机轴扭矩、转速的变化。

3  永磁磁力耦合器的特点

永磁磁力耦合器通过去磁方式来达到调速目的，依靠运动的永久磁铁产生磁场，切割导体产生的涡流感应磁场，相互作用而产生力矩。永磁磁力耦合器能够使用在任何离心负载的设备中，甚至应用在最高可达6000马力的负载上。由于在改变负载速度的过程中，电機额定转速保持恒定，有效的解决了在运行过程中电机严重发热的问题。由于永磁磁力耦合器是机械装置，在运行过程中不会引起谐波干扰，不需要变压器、滤波器以及一些冷却系统。在永磁磁力耦合器中，导体盘与磁体盘之间存在滑差，这种滑差会使速度大约比全速运行时损失2%～3%。

4  永磁磁力耦合器性能的优势

永磁磁力耦合器的优点主要体现在以下几个方面（见表1）：（1）隔离振动：有效减少损耗，无摩擦、磨损性元器件。系统的震动减少，可达50%～85%，延长系统设备寿命;（2）高效节能：高效率扭矩传输效率大于95%，最高可达98.5%：（3）最大角度偏移量和最大轴向偏移量要求较低：允许最大轴中心线偏离6.5mm，角度偏离4°。安装调试过程简便，和轴之间采用间隙轴配合，使用涨紧套结构，可快拆快装;（4）柔性启动/停止：空载启动，使电机峰值电流降低，启动电流小于正常值的1.5倍，提高了整个电机驱动系统的可靠性。使用磁力耦合器可以减少电动机的启动电能消耗，以及避免造成较大的电压冲击;（5）冲击负载：可以隔离轴向、径向、圆周方向、各个方向的震动冲击;（6）免维护：由于磁力耦合器为全机械结构，非接触传动，不用油，不用电，无磨损，所以也不需要维护，大大节省了设备自身维护成本;（7）适应严酷的工作环境：极大的延长电机和负载轴承、负载密封件的寿命;（8）安装简单：由于磁力耦合器主动件和从动件之间存在间隙，和普通的机械传动装置相比结构更加简便，易装卸、维护和调试，降低了维护的难度和劳动强度，提高了工作效率。对现有运输系统进行改造或应用在新系统中比较便捷;（9）使用寿命长：设计寿命可达20年。

5  结语

经过以上的分析，我们不难看出：通过永磁磁力耦合器在新场井主平硐皮带机的推广应用，极大地降低了皮带机的启动电流，降低噪声和振动，大大降低电力消耗，节约运行成本，永磁磁力耦合器基本上不发生故障，延长了电机与减速箱的使用寿命，磁力耦合器結构简单，无需润滑，对环境无任何污染损害。

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