选煤设备上联轴器应用分析

鲁艳青

（阳泉煤业（集团）股份有限公司一矿选煤厂，山西阳泉 045000）

0 引言

联轴器是联接两轴或回转件，用来传递运动和转矩的一种装置，在各类矿山机械上运用很广泛，皮带运输机、刮板运输机、各类泵、鼓风机、破碎机、压滤机等设备上都需要使用联轴器。联轴器除传递转矩或运动外，还要求具有补偿两轴相对偏移、减振、缓冲、提高传动效率、提高传动精度、降低噪声、节能、改善传动系统工作等性能；并要求联轴器结构简单、工艺性好、可靠性高、便于制造、价格低、维护方便、装拆容易，更换易损件（弹性元件）时，半联轴器不需作轴线移动等综合要求。随着科技和工业的发展，选煤厂使用的高速联轴器也从普通的柱销联轴器、液力偶合器扩展到蛇形弹簧联轴器、永磁联轴器等型式，本文从这些联轴器的结构、工作原理、性能、使用情况等方面进行分析，根据联轴器各自的优缺点科学、严谨选用，使设备在低成本投入条件下，驱动装置达到最佳运行状态。

1 联轴器结构及工作原理

1.1 弹性套柱销联轴器

弹性套柱销联轴器由两个半联轴节（一半连接电动机轴，一半连接减速器轴或泵、鼓风机的主轴）、多个橡胶套和柱销螺栓组成。将一端套有橡胶套的柱销螺栓安装在2个半联轴节的凸缘孔中将两半联轴节联接，从而传递运动、动力。本厂泵、鼓风机上均使用弹性套柱销联轴器。

1.2 柱销联轴器

柱销联轴器由两半联轴节（一半连接电动机轴，一半连接减速器轴）、多个尼龙柱销、2个挡盘组成。将尼龙柱销安装在两半联轴节凸缘孔中，通过尼龙柱销使两半联轴节联接来传递运动、动力。本厂部分皮带机、刮板机上使用这种联轴器。

1.3 蛇形弹簧联轴器

蛇形弹簧联轴器由凸缘上有多个齿的两半联轴节（一半连接电动机轴，一半连接减速器轴）、一组或几组蛇形弹簧、安全罩组成。将一组或几组蛇形弹簧安装在两半联轴节凸缘上的齿间内，联接两半联轴节，依靠两半联轴节上的齿和弹簧间的相互挤压传递运动、动力[1]。为防止蛇形弹簧在离心力作用下甩出，外部设有封闭的安全罩，蛇形弹簧在使用中需加注钙基润滑脂，弹簧与齿面接触处就不会出现干摩擦现象，还可延长弹簧和联轴节的使用寿命，在部分新安装的皮带机和刮板机上应用较多。

1.4 液力偶合器

液力偶合器由涡轮、泵轮、外壳及辅助壳、弹性联接盘等组成。泵轮为主动部分，与主动轴（电动机轴）相接，涡轮为从动部分，与从动轴（减速器轴）相接。泵轮和涡轮是主要工作件，有平面径向叶片，两者组成环形工作腔传递扭矩。在偶合器工作腔内注入适当的工作液体，泵轮在电动机带动下旋转时，泵轮叶片驱动工作液体，通过离心力，液体沿泵轮工作腔的曲面流向涡轮并冲击涡轮叶片带动减速器轴旋转，完成机械能到液体动能和势能再到机械能的一个能量传递过程[2]。本厂在大功率设备（75 kW以上）皮带机、刮板机、破碎机上应用较多。

1.5 永磁联轴器

永磁联轴器由导电盘转子、永磁盘转子、无键联轴套、胀紧套4个主要部件组成。导电盘转子与电动机轴联接，起主动轴的作用；永磁盘转子与负载（减速器轴）联接，起从动轴的作用。主、从动轴之间无接触，不存在刚性连接机构；永磁转子平面上分布有多极稀土高能磁钢，导电盘转子上固定有环形铜圈或环形铝圈，磁钢和铜圈或铝圈之间的间隙称为磁场气隙。通过改变磁场气隙的大小来调节输出轴的转速和扭矩。在主、被动转子之间相对转动的情况下，导电转子上铜圈或铝圈上感应出涡电流，根据电磁感应原理，涡电流又会生成感应磁场与永磁转子上的磁钢相互作用，带动被动转子盘异步同向旋转，实现转矩传递[3]。本厂在较大功率设备（75 kW以上）皮带机、鼓风机上应用。

2 联轴器特点

2.1 弹性套柱销联轴器

弹性套柱销联轴器结构简单，制造容易，与轴采用键连接，热烘装配，拆除时需用拔轮器。具有一定补偿两轴线相对偏移能力[4]，适于安装在底座刚性好，对中精度较高，冲击载荷较小，对减振情况要求不高的中小功率（55 kW以下）轴系传动。在某厂每天运转16 h的泵、鼓风机等设备，弹性套和柱销每月检查、更换1次。联轴节根据磨损情况进行更换，可使用0.5～3年，维修费用较低。绘制图纸订做配件，互换性较好。

2.2 柱销联轴器

柱销联轴器结构简单，制造容易，与轴采用键连接，热烘装配，拆除时需用拔轮器。有微量补偿两轴线偏移能力，尼龙销在工作时受剪切力，工作可靠性极差，仅在要求很低的中速传动情况下使用，工作可靠性要求较高的工况不适用。在本厂每天运转16 h的皮带机、刮板机上，尼龙销每月更换1次。联轴节根据磨损情况更换，可使用2～5年，维修费用较低。绘制图纸订做配件，互换性较好。

2.3 蛇形弹簧联轴器

蛇形弹簧联轴器结构简单，制造较容易，与轴采用键连接，热烘装配，拆除联轴节时需用拔轮器。蛇簧联轴器变动载荷范围大，可承受较大的扭矩，允许有较大的安装偏差，一般两轴相对的许用位移量：轴向4～20 mm，径向0.5～3 mm，角位移1°15′′。适于联接两同轴线的中、大功率的传动情况。有一定补偿两轴相对偏移、减震、缓冲能力，适于在重型机械和通用机械场合使用。蛇形弹簧需每半年检查、加注1次油脂。在使用中蛇簧联轴器的蛇形簧易断裂，齿块易磨损影响联轴器的使用寿命[5]，某些设备上蛇形弹簧半年需要更换一次，半联轴节可使用2～5年，维修费用较高，因制作标准不完全统一，不同的厂家，外形尺寸和联接件的安装尺寸有区别，既增加了成本，又增加了更换难度，因此配件需绘制图纸订做。

2.4 液力偶合器

液力偶合器结构复杂，制造部件多。与轴采用键连接，YOX普通限矩型液力偶合器从动端爪联轴节需采用热烘装配。拆除偶合器体时需用拔轮器，特别是偶合器体，体积大又笨重，拆装较困难；安装时允许两轴线有稍微偏心；通过液体传输提供过载保护；难以精确设置所需性能；皮带机、刮板机上每半年更换1次橡胶连接件；破碎机上每月更换1次橡胶连接件，液力偶合器故障率较高，偶合器体使用寿命大约0.5～1年，维修费用较高。因标准欠统一，不同的厂家，外形尺寸和联接件的安装尺寸不同，既增加了成本，又增加了更换难度。

2.5 永磁联轴器

永磁联轴器结构简单，安装方便，主从动轴端用涨套连接，拆除时拧开两头的螺栓即可。水平安装偏差最大可达5.08 mm，轴向夹角0.5°。无易损零配件、更换件、润滑件。维修费用为0。正常情况下使用寿命可达25年。

3 联轴器使用性能

3.1 弹性套柱销联轴器和柱销联轴器

弹性套柱销联轴器和柱销联轴器直接启动，对电网和驱动装置的冲击大。驱动装置振动现象较严重。振动造成驱动装置运行工况差，电动机、减速器损坏情况较多。故障处理时间较长。弹性套柱销联轴器产生橡胶圈，柱销联轴器产生尼龙销等易损件，易损件更换对环境造成污染。运行中驱动装置噪声大。

3.2 蛇形弹簧联轴器

蛇形弹簧联轴器可直接启动，对电网和驱动装置的冲击大。驱动装置振动现象较严重。振动造成驱动装置运行情况差，电机损坏，减速损坏情况多。故障处理时间较长。蛇形弹簧需要油脂润滑，蛇形簧也需要定期更换，对环境造成污染。

3.3 液力偶合器

液力偶合器具有软启动的功能，可减小对电网的冲击[6]，但驱动装置振动较大。需常对偶合器工作腔及供油情况进行维护、检查。半年需要更换下来检修一次。处理故障时间较长。工作一段时间需更换工作液，工作液影响环境卫生。

3.4 永磁涡流偶合器

永磁涡流偶合器可靠性高、运行稳定，可起到软起动、过载保护设备及电动机的作用[7]。降低电机起动电流、减小对电机冲击负荷，同时也可降低对电网的冲击。驱动装置几乎无振动现象。处理故障时间短。无润滑脂及易损件，使用中不产生污染物，对环境无特殊要求，可在各种恶劣环境下使用。

4 几种联轴器使用情况对比

几种联轴器使用情况对比如表1所示。将表中设备各类联轴器更换为永磁联轴器后，对比情况如表2所示。

表1 几种联轴器使用情况对比Table 1 Comparison of several kinds of couplings

表2 永磁联轴器与其他联轴器使用情况对比Table 2 Comparison between permanent magnet coupling and other couplings

5 结束语

从联轴器使用性能及使用情况对比可得出：某些设备在更换为永磁联轴器后，电动机的起动电流明显下降，减少了对电网的冲击。减轻了设备的振动现象，电动机噪声下降，有效改善了驱动装置的运行工况，提高了使用设备的安全稳定性[8]，对延长设备使用寿命起到了很好的作用。永磁联轴器自投用以来基本没有发生过问题，运行正常率100%，维护费用0元，改善了现场工作环境。从使用成本及使用性能考虑，在75 kW以上的皮带机、鼓风机上应用较好。其他联轴器根据各自的优缺点科学、严谨选用，使设备在低成本投入条件下，驱动装置达到最佳运行状态。