王 偉
(軒煤公司焦家寨礦,山西 忻州 034115)
焦家寨礦所使用的32/5T 門式天車為鏈條傳動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方式(如圖1 所示),運(yùn)轉(zhuǎn)過程中時(shí)有電纜卷筒停機(jī)與活動(dòng)電纜斷開等問題,進(jìn)而引發(fā)天車無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),且部分情況下電纜外部防護(hù)絕緣層出現(xiàn)撕裂導(dǎo)致導(dǎo)體外露,存在人員觸電隱患。
32/5T 門式天車傳動(dòng)方式為硬聯(lián)接傳動(dòng)方式。該方式下導(dǎo)致電纜卷筒在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一直處于受拉狀態(tài),卷筒上的電纜會(huì)沿單側(cè)卷起,活動(dòng)電纜承受的拉應(yīng)力增加。當(dāng)超出局部薄弱點(diǎn)所能承受的拉應(yīng)力極限就會(huì)出現(xiàn)表面撕裂和電纜的整體斷裂,而驅(qū)動(dòng)鏈條會(huì)出現(xiàn)脫鏈或卡鏈,進(jìn)而導(dǎo)致卷筒停機(jī)。
(1)聯(lián)軸器選型過程中需要綜合考慮轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、離心力和緩震等各項(xiàng)工作參數(shù)。對(duì)于電纜卷筒聯(lián)軸器,需要對(duì)電纜截面積10~240 mm2的線纜進(jìn)行收放。電纜在卷筒的纏繞長度不會(huì)長于1000 m,工作時(shí)以低轉(zhuǎn)速為主,需要附加減速器進(jìn)行調(diào)速。
(2)聯(lián)軸器工作過程中需要考慮其運(yùn)行載荷類型,即運(yùn)轉(zhuǎn)過程針對(duì)工作環(huán)境和承受載荷選取不同的工作載荷系數(shù)。常見的傳動(dòng)類聯(lián)軸器的載荷類型分為4 類,見表1。
圖1 原卷筒驅(qū)動(dòng)原理圖
(3)聯(lián)軸器應(yīng)對(duì)傳動(dòng)精度與可靠性具有一定要求,聯(lián)軸器無論對(duì)大轉(zhuǎn)矩和小轉(zhuǎn)矩都存在傳動(dòng)精度要求。傳動(dòng)精度或安裝尺寸與位置精度過低會(huì)加大零配件的損耗和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性,故障停機(jī)影響正常的工作秩序又會(huì)占用大量時(shí)間用于設(shè)備維護(hù)和維修。
(4)電纜卷筒的工作環(huán)境較為惡劣,存在濕度、溫度、水、腐蝕介質(zhì)等問題,尤其要注意水分和煤塵對(duì)設(shè)備的影響。加強(qiáng)傳動(dòng)系統(tǒng)中的密封情況管理,避免水分和煤塵進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
表1 聯(lián)軸器工作載荷系數(shù)
磁滯型電纜卷筒聯(lián)軸裝置利用感磁材料的時(shí)滯性通過磁力將扭矩力進(jìn)行傳遞。具體原理為通過感磁材料高速旋轉(zhuǎn),臨近永磁體磁化感磁材料,磁化過程中的時(shí)滯性導(dǎo)致感磁材料旋轉(zhuǎn)過程中交替磁化,兩物體間形成磁化滑差,永磁材料受磁耦合作用從而旋轉(zhuǎn),完成力矩的傳遞,聯(lián)軸器內(nèi)為感應(yīng)盤與磁盤兩對(duì)稱圓盤,由于該磁力滑差現(xiàn)象強(qiáng)度隨兩者間距而改變其傳遞的扭矩大小。該類聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單,傳動(dòng)過程無連接,力矩輸出穩(wěn)定,對(duì)設(shè)備加工過程中的構(gòu)配件加工質(zhì)量與可靠性具有一定的要求。磁滯型聯(lián)軸器使用過程中應(yīng)避免轉(zhuǎn)速過高從而過載,過載打滑導(dǎo)致內(nèi)部形成渦流現(xiàn)象釋放大量熱量,溫度過高會(huì)直接燒毀聯(lián)軸器內(nèi)部零件或減少其使用壽命。
根據(jù)活動(dòng)電纜拖動(dòng)需要,32/5T 門式天車的電纜卷筒選取磁滯式聯(lián)軸器更換原有鏈?zhǔn)铰?lián)軸器。通過充分分析與調(diào)研,最終選取封丘富軒起重配件廠的CZJ-100-4 型磁滯式電纜卷筒裝置。該設(shè)備由1.5 kW電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng),包含纜卷盤、圓錐減速箱、卷筒集、磁滯聯(lián)軸器及電動(dòng)機(jī)等部件。卷筒配套電機(jī)由于轉(zhuǎn)速較高,無法直接傳遞至卷盤,需要通過圓錐減速箱的轉(zhuǎn)化降低轉(zhuǎn)速和提高力矩,再帶動(dòng)卷盤纏繞或釋放電纜。該磁滯式卷筒伴隨移動(dòng)設(shè)備運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行電纜收放,驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)始終保證電纜張緊纏繞在卷筒上。當(dāng)電纜隨設(shè)備拖動(dòng)前行時(shí),聯(lián)軸器內(nèi)部磁盤與感應(yīng)盤由于磁場(chǎng)發(fā)生變化所產(chǎn)生磁場(chǎng)力矩的磁滯現(xiàn)象,使電纜呈現(xiàn)張緊狀態(tài);電纜需要回收時(shí),聯(lián)軸器向回旋轉(zhuǎn)收回電纜。該型卷筒可以調(diào)節(jié)聯(lián)軸器內(nèi)部磁盤和感應(yīng)盤間距進(jìn)行力矩和張緊力調(diào)整。改造完成后的電纜卷筒如圖2 所示。
圖2 改造后電纜卷筒聯(lián)軸裝置實(shí)物圖
(1)電纜卷筒由鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)改為磁滯式傳動(dòng)后,聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)更加緊湊,性能穩(wěn)定,體積小,便于安裝和調(diào)試。驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳遞無需直接接觸,利用磁滯現(xiàn)象進(jìn)行力矩傳動(dòng),卷筒根據(jù)移動(dòng)設(shè)備需求調(diào)整旋轉(zhuǎn)方向,隨設(shè)備前行而正向收緊,后退而反向收緊,致使卷筒中的電纜呈現(xiàn)恒定的張緊狀態(tài)??筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)輸出力矩進(jìn)行調(diào)整,并且不需要通過制動(dòng)器進(jìn)行設(shè)備制動(dòng)。
(2)該門式天車活動(dòng)電纜卷筒裝置的改造,提高了該天車的使用效率,提高了開機(jī)率,改造后至今未發(fā)生過一次卷筒事故,較原有裝置每年可節(jié)約維修時(shí)間100 余小時(shí),間接經(jīng)濟(jì)效益明顯。按每年減少4 次活動(dòng)電纜更換,每根100 m,可節(jié)約活動(dòng)電纜400 余米,直接經(jīng)濟(jì)效益94 000 元。