浅谈调速液力偶合器在带式输送机上的应用前景

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【摘 要】 介绍了调速液力偶合器工作原理，并结合目前带式输送机的驱动状况，分析了调速液力偶合器在带式输送机上的运行机理，从而阐述了调速液力偶合器在带式输送机上的应用前景。

【关键词】 调速液力偶合器；带式输送机；应用前景

1 前 言

随着煤炭市场需求量的不断增大，煤矿产量的不断提高，带式输送机在原煤生产中应用越来越广泛，对带式输送机的要求越来越高，尤其是对驱动装置的要求更高。然而，我们以往使用的带式输送机的驱动装置中，通常选用的是限矩形液力偶合器。它是在设备运转以前，按照传递功率的大小，充入适量的工作液体来传递动力。虽然比钢性直接启动有很多的优点，但由于本身结构及性能的局限性，在实际使用中不能完全适应带式输送机驱动的需要，特别是对长距离、大运量、高带速的大功率带式输送机，问题就更为突出。人们不得不选择更合适的驱动元件。调速液力偶合器便是比较理想的驱动元件之一。

2 调速液力偶合器的工作原理

调速型液力偶合器的调速功能是通过连续改变流道中的充油度，来实现无级调速的。具体方法是在偶合器上增设外油室并设置导流管，流道中的工作液从泵轮的泄油孔泄入外油室，形成一个以泵轮的旋转速度旋转的油环，油环碰到不旋转的导流管的管口，由于自身存在动能便自动进入导流管，沿管路进入偶合器外的冷却器，通过排油器回到油箱。利用调整装置操纵导流管，使管口的位置发生变化，工作腔中就能得到不同的液面，从而实现无级调速。

3 目前带式输送机的驱动现状

3.1 平稳启动最有效的方法是延长启动时间

要达到平稳启动，必须降低启动加速度，延长启动时间，避免出现加速度峰值。但由于电机的热负荷限制了启动时间的延长，给驱动单元带来了新的问题。

3.2 多电机驱动，功率平衡比较困难

因输送带的弹性变形，减速机的效率差别，驱动滚筒的尺寸偏差及电机的力矩——转速特性的差异，造成电机的负荷很难平衡。

4 调速液力耦合器在带式输送机中的应用机理

4.1 是限软启动

带式输送机的启动角加速度

ε=I（M-Me）/J

式中：I—充油量；

J—输送机的总转动惯量；

M—液力偶合器的输入力矩；

Me—输送机的总阻力矩。

由角加速度公式可知：通过调节泵轮间工作腔的充液量大小即可调节偶合器的输出力矩。

在带式输送机启动前，先将导流管调整到工作腔的最外腔，保证启动时工作腔不充油，电机在“空载”下迅速启动。这样，降低了启动电流的持续时间，减少了对电网的冲击电流；待电机“空载”启动完毕，通过电控装置控制调速液力耦合器的导流管调整装置，操纵导流管在液力偶合器工作腔内的位置，调节工作腔内的充油量I，改变液力偶合器的输入力矩M的大小，不断调整启动角加速度，逐渐增加电动机的载荷，并调节电动机的负荷分配，使之趋于平衡。最后将工作腔油量充满，负荷到达额定速度运行，实现带式输送机负载启动的要求。

4.2 实现功率平衡

多机驱动时，各电机间的功率分配不均，会发生偏载现象，严重时会损坏电机。

带式输送机运行阶段，其电机功率

P=■UIncosφ

由上式可知，当采用同一型号的电动机时，其In、cosφ基本相同，电网电压U认为是定值，则各单台电动机电流In的大小基本反映了其功率的变化。在带式输送机运行过程中，以多电机的平均电流值I（I=∑In/n）为基准电流，确定基准电流范围I∑（基准电流范围I∑应符合多机驱动的功率不平衡精度）。取单台电动机电流In与基准电流范围I∑相比较，有电控装置控制调速液力偶合器的导流管调整装置，如In> I∑，则将导流管插入，以减小偶合器工作腔内充油量，降低电机的输出功率；如In

这样，无论带式输送机是否带载，均能使电动机“空载”迅速启动，而输送带则缓慢均匀加速，是启动加速度在0.1∽0.3m/S2范围内，调速范围：（1∽1/3）n。

5 使用调速液力偶合器的优越性

⑴能实现带式输送机的软启动。不但使输送机平稳启动，并能实现满载启动，从井下的实际使用效果看，满足启动的要求，且较为直观、维修操作方便，便于电动机频繁启、制动。

⑵能使电动机空载启动，且能利用其尖峰力矩作为启动力矩，提高其启动能力，缩短了电动机启动时间，而使工作机滞后于电动机启动，减少了设备启动对电网的冲击，与之相配的电器元件的容量及规格相对减少，有一定的节能作用。

⑶延长输送机的启动时间。使用调速液力耦合器后，输送机滞后于电机启动，且启动时间可在较大范围内变化，能大幅度的降低启动速度，从而降低输送带的启动张力，所以具有一定的经济意义。

⑷可实现输送机的平稳制动。在停机制动前，利用控制装置减少偶合器内的充油度，使输送带的速度降低到一定程度，制动器再上闸，降低了制动减速度，保证物料与输送带间有足够的摩擦力，防止物料打滑，使制动更加平稳。

⑸基于液力传动的特性，能阻隔扭矩，减缓冲击。当输送机发生过载时，能自动产生滑差而卸载，保护电机和传动部件不受损坏。

⑹通过对导流管口开度的调整，可进行无级调速和在多电机驱动及多级驱动时使各电机负荷分配合理，防止局部过载，并能实现多机顺序启动，减少对外界电网的冲击。

除此之外，还能方便的实现微机控制，满足现代化矿井的需要。

总之，选用调速型液力偶合器后带式输送机延长了输送机启动时间，使启动更平稳。并通过控制启动的加速度而大幅度降低带式输送机的动张力，减少输送带选用的强度，降低输送带的制造成本。多机驱动时，功率不平衡状况得到改善，减少了输送带的张力，延长了输送带的使用寿命，同时还消除输送带的“打滑”、“抖动”现象，提高了带式输送机的经济技术指标。因此，调速液力偶合器在带式输送机上具有很高的推广应用价值。

作者简介：寇斌，助理工程师，毕业于西安科技大学机械工程及自动化专业，现任神华宁夏煤业集团汝箕沟煤矿运输队队长

（作者单位：神华宁夏煤业集团汝箕沟煤矿）