1600kW矿用减速器型式检验装置的研究

朱军

摘要：根据国家煤炭行业标准《刮板输送机用减速器检验规范》中的要求，新产品的试制、定型、鉴定，都应进行型式检验，检验项目包括：空载试验、效率试验、温升试验和超载试验等。本文针对大功率刮板输送机用减速器的型式检验，研制了加载试验装置。

关键词：矿用减速器;型式检验;装置

0  引言

减速器是用于降低转速、传递动力、增大转矩的独立传动部件，是在原动机和执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。

煤矿中应用减速器的机械有很多，比如：刮板输送机、破碎机、带式输送机、采煤机和掘进机等。新研发的减速器产品质量决定着生产安全稳定的运行和高产高效能否得到保证。按照国家煤炭行业标准《刮板输送机用减速器检验规范》的要求，新产品的试制、定型、鉴定，都应进行空载试验、效率试验、温升试验和超载试验等型式检验项目。

功率为1600kW的三级圆锥圆柱行星齿轮减速器是刮板输送机用减速器，为满足该型号减速器的型式检验，研制了加载试验装置。

1  技术分析

1.1 试验产品的要求

该减速器型式检验要求：①空载试验为正、反向各运转2h;②空载合格后的减速器在额定转速下按25%、50%、75%的额定负荷分三级进行试验，每级正向、反向各运转1h，然后再按100%负荷进行正向、反向运转，达到热平衡为止;③减速器在额定转速下正向、反向按125%额定负荷各运转1/6h。

1.2 试验装置的组成

该实验装置是由交流变频电机、联轴器、转矩转速传感器、传感器座体、台架、联接板、传动轴、连接套、机械效率仪等组成。

1.3 检验原理

减速器型式检验所使用的电机加载功率为2500kW，最大转速为1500r/min。型式检验时，电机拖动主试减速器，通过传动轴拖动陪试减速器，陪试减速器与另一台电机相连，电机与减速器之间增加转矩转速传感器，并用数据线与机械效率仪连接，实现减速器型式检验的目的。主试电机提供动力，陪试电机提供负载。

转矩转速传感器与电机和减速器之间都是通过联轴器连接，两台减速器之间通过传动轴连接，转矩转速传感器紧固在底座上，减速器紧固在台架上。

1.4 主要技术参数

减速器额定功率为1600kW，输入轴额定转速为1485r/min，速比为39.135，选取的电机功率为2500kW，所以计算出按125%额定负荷运转时的输出扭矩为：

选取转矩转速传感器的規格为0-15000N·m。

2  关键零件的分析

2.1 联轴器

梅花形弹性联轴器主要由两个带凸齿密切啮合并承受径向挤压以传递扭矩，当两轴线有相对偏移时，弹性元件发生相应的弹性变形，起到自动补偿作用。与其它联轴器相比，梅花形弹性联轴器工作稳定可靠，具有良好的减震、缓冲和电绝缘性能;具有较大的轴向、径向和角向补偿能力;无需润滑，维护工作量少，可连续长期运行。选择梅花型弹性联轴器。

在工作时，弹性元件受挤压，联轴器凸爪受剪切和弯曲，传递转矩主要由弹性件材料的挤压强度和梅花瓣数决定。

式（2）中：K—载荷系数，按表1选择计算;

T—联轴器的计算转矩，N·mm;

D0—梅花瓣中心圆直径，N·mm;

d—梅花瓣直径，mm;

l—梅花瓣长度，mm;

z—梅花瓣瓣数，按1/2计算;

[σp]—许用挤压应力，N/mm2，按表2选择计算。

注意：选取K值时，刚性联轴器和无弹性元件的挠性联轴器宜取大值，弹性联轴器宜取小值。

联轴器的转矩T为12862000N·mm，K选择为2.3，D0=450mm，d=62mm，l=67mm。弹性元件材料为聚氨酯，硬度为HS90，根据表2可知，选择[σp]=4.8N/mm2。

当z=12时，由式（2）可知，σp=5.275>4.8=[σp]

当z=14时，由式（2）可知，σp=4.52<4.8=[σp]

所以，联轴器的花瓣瓣数为14，其结构如图1所示。

联轴器与转矩转速传感器之间通过矩形花键连接，与减速器及电机之间通过键连接。

2.2 台架

台架是连接和支撑主、陪试减速器的关键零件，是由板类零件组焊后加工而成。型式检验时减速器的输出端通过联接板与台架相连接，通过止口和键定位，属于悬挂式连接。台架定位孔中心和定位键槽的中心线到试验台的距离（中心高）与电机的中心高保持一致，其结构如图2、图3所示。

2.3 传动轴

减速器输出端传动形式为外花键传动，型式检验时通过传动轴将主、陪试减速器的输出端连接。传动轴两端为内花键，与减速器外花键的配合类别为H7/h7。

3  型式检验装置的布局

型式检验装置连接的顺序为：主试电机-联轴器-扭矩传感器-联轴器-主试减速器-传动轴-陪试减速器-联轴器-扭矩传感器-联轴器-陪试电机，机械效率仪通过数据线与扭矩传感器相连接。通过主试电机提供动力，陪试电机提供负载，由此进行空载试验、效率试验、温升试验和超载试验等项目，减速器型式检验组装示意图如图5所示。

4  结论

通过该检验装置的设计，保证了1600kW刮板输送机用大功率减速器型式检验的顺利完成，该减速器的空载试验、效率试验、温升试验和超载试验等项目的各项检测数据完全符合国家相关标准的要求，取得了煤安证。

参考文献：

[1]闻邦椿.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2010.1（2012.4重印）.

[2]韩新健，张青花.大功率矿用弹性联轴器强度校核[J].科技与创新，2014.

[3]单陇红，王凌浩，刘顺彭.RV减速器结构优化设计[J].内燃机与配件，2019（12）：25-27.