液力耦合器在皮带运输机上的研究与应用(全文)

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【摘要】液力耦合器在改善电动机的启动性能,使各电动机负载分配趋于平衡,有过载保护作用,减轻对减速器的冲击与振动,延长设备使用寿命,可在满载条件下启动并缩短启动时间等方面比尼龙棒销联轴器的使用效果好得多,本文对液力耦合器在西石门铁矿斜井皮带运输机上应用作了深入研究,并取得了对原有的连接方式改造的成功。

【关键词】液力耦合器皮带运输机应用研究

我矿－40水平位于23＃～25＃勘探线之间矿体下盘＋95～0m标高范围内建皮带斜井一条。采用钢绳芯带式输送机运输铁矿石,钢绳芯带式输送机皮带全长781m,宽1m,带速2m/s,倾角14°。原设计为首轮单滚筒双电机驱动,首轮驱动系统采用两台YRKK4005－8交流高压电动机通过尼龙棒销联轴器与两台ZSY－500圆柱齿轮减速器相连接,减速器又通过尼龙棒销联轴器与主滚筒相连接。由于安装质量、电机本身动力性能的差异等原因,导致该驱动系统自投入使用以来已多次出现电机损坏故障,对电动机多次修理后,使得现在用的两台电动机运转不同步、功率分配不平衡的问题更加严重,这一现象已在生产实际中得到证实(运行时,两台电动机的电流相差达2A左右),造成首轮两台减速器齿轮严重磨损。

1 原因分析

分析认为带式输送机在运行过程中要求:(1)满载起动;(2)延长启动时间达到平稳启动,减少输送带张力;(3)均衡多机驱动负荷;(4)过载保护;原设计的尼龙棒销联轴器根本就满足不了上述要求,为此对原来的尼龙棒销联轴器进行了改造,更换为限矩型液力耦合器,满足了上述带式运输机的运行要求。

2 带式输送机运行阻力计算

带式输送机技术参数:满皮带矿重109.25t,首轮滚筒直径1.4m,矿石密度ρ＝2.7t/m3,皮带运输效率Q=1026.95t/h,皮带倾角δ＝14°,斜坡皮带长度L1=380m,皮带总长度L=766m,皮带运行速度V=2m/s,皮带宽度B=1m,托辊槽形角λ＝30°,托辊前倾角θ＝2°,运输方向:向上运输,工作条件:湿度正常、灰尘不多、设备质量一般。

2.1 主要阻力FH和附加阻力FN的计算

主要阻力FH指全程皮带托辊旋转阻力,附加阻力FN指物料加速惯性力及与皮带的摩擦力。

FH＋FN＝CfLg[qp1+qp2+(2qb+qg)cosδ]

=1.152×0.025×766×10×[22+6.8+(2×40＋142.63)cos14°

=53994.05N

2.2 倾斜阻力Fst

倾斜阻力Fst是指物料在斜巷产生的下滑力,计算结果倾斜阻力。

Fst＝gqgL1sinδ＝10×142.63×380×sin14°＝131162.55 N

2.3 特种主要阻力Fs1

特种主要阻力Fs1指三个等长上托辊的前倾阻力。

Fs1＝F0+Fp

F0＝gC0L0μ0(qb+qg)cosδsinθ

=10×0.4×766×0.35×(40＋142.63)cos14°sin2°

=6632.12N

由于不设裙板,所以Fp＝0

Fs1＝6632.12+0=6632.12N

2.4 特种附加阻力Fs2

特种附加阻力Fs2指清扫器的摩擦阻力。

该输送机承载边设有弹簧清扫器,回程边设有清扫器,

Fs2＝Fr+Fa

Fr=Fr1+Fr2

式中Fr1—每组弹簧清扫器的摩擦阻力,Fr1＝850B＝850×1=850N

式中Fr2—回程边清扫器的摩擦阻力,Fr2＝200B＝200×1=200N

Fr=Fr1+Fr2=850+200=1050N

由于不设犁式卸料器,所以Fa＝0

Fs2＝1050+0=1050N

2.5 滚筒总圆周力Fu

Fu＝CfLg[qp1+qp2+(2qb+qg)cosδ]＋Fst＋Fs1＋Fs2

=53994.05+131162.55+6632.12+1050=192838.72N

2.6 所需驱动功率P

P=V Fu ＝2×192838.72＝385.92kw

采用双电机驱动单机功率为p/2=385.92／2＝192.96 kw

3 选择配用限矩型液力耦合器

经计算后,有两种型号的限矩型液力耦合器可以与YRKK4005－8电动机相配套,其具体技术参

数见下表:

经综合考虑现场安装条件等综合因素,选择采用型号为YOX600限矩型液力耦合器与YRKK4005－8电动机相配套。

4 限矩型液力耦合器的优点

经改造后的实际运行情况看,YOX600限矩型液力耦合器不但满足了带式输送机的运行要求,还具有以下优点:(1)改善了启动性能,可利用电机最大力矩满负荷起动,而且启动平稳,对胶带的冲击小,可使输送机缓慢启动,有效地控制启动运行中输送带的张力,延长了使用寿命,提高了经济效益。(2)过载保护,当运输机突然由于非正常原因造成阻力增加,电动机突然过载时,可以保护电动机,防止设备事故,避免烧电机和拉断胶带。(3)可平衡二机或多机驱动力矩,均衡负荷,使各电动机负载分配趋于平衡,避免某一台电动机过载。(4)可避免传统的加大电动机容量启动的大马拉小车现象,提高功率因素。(5)有过载保护作用,确保设备运行安全。(6)减轻对减速器的冲击与振动,延长设备使用寿命。

5 结语

通过对将原有设计的棒销联轴器更换为YOX600限矩型液力耦合器的改造后,消除了由于安装质量、电机本身动力性能的差异导致的运转不同步和功率不平衡的因素,从根本上解决了两台电动机运转不同步、功率分配不平衡引起的设备损坏问题,保证了设备的安全正常运行,

参考文献:

[1]《带式输送机》冶金工业出版社.李群著.

[2]《大型矿山设备维修》山西科技出版社.李允平著.

[3]《矿山运输机械》冶金工业出版社.李仪玉编.

液力耦合器在皮带运输机上的研究与应用

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