魯艷青

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司一礦選煤廠，山西陽泉 045000）

0 引言

聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸或回轉(zhuǎn)件，用來傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的一種裝置，在各類礦山機(jī)械上運(yùn)用很廣泛，皮帶運(yùn)輸機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)、各類泵、鼓風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)、壓濾機(jī)等設(shè)備上都需要使用聯(lián)軸器。聯(lián)軸器除傳遞轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)外，還要求具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移、減振、緩沖、提高傳動(dòng)效率、提高傳動(dòng)精度、降低噪聲、節(jié)能、改善傳動(dòng)系統(tǒng)工作等性能；并要求聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、可靠性高、便于制造、價(jià)格低、維護(hù)方便、裝拆容易，更換易損件（彈性元件）時(shí)，半聯(lián)軸器不需作軸線移動(dòng)等綜合要求。隨著科技和工業(yè)的發(fā)展，選煤廠使用的高速聯(lián)軸器也從普通的柱銷聯(lián)軸器、液力偶合器擴(kuò)展到蛇形彈簧聯(lián)軸器、永磁聯(lián)軸器等型式，本文從這些聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能、使用情況等方面進(jìn)行分析，根據(jù)聯(lián)軸器各自的優(yōu)缺點(diǎn)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)選用，使設(shè)備在低成本投入條件下，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。

1 聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 彈性套柱銷聯(lián)軸器

彈性套柱銷聯(lián)軸器由兩個(gè)半聯(lián)軸節(jié)（一半連接電動(dòng)機(jī)軸，一半連接減速器軸或泵、鼓風(fēng)機(jī)的主軸）、多個(gè)橡膠套和柱銷螺栓組成。將一端套有橡膠套的柱銷螺栓安裝在2個(gè)半聯(lián)軸節(jié)的凸緣孔中將兩半聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接，從而傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力。本廠泵、鼓風(fēng)機(jī)上均使用彈性套柱銷聯(lián)軸器。

1.2 柱銷聯(lián)軸器

柱銷聯(lián)軸器由兩半聯(lián)軸節(jié)（一半連接電動(dòng)機(jī)軸，一半連接減速器軸）、多個(gè)尼龍柱銷、2個(gè)擋盤組成。將尼龍柱銷安裝在兩半聯(lián)軸節(jié)凸緣孔中，通過尼龍柱銷使兩半聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接來傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力。本廠部分皮帶機(jī)、刮板機(jī)上使用這種聯(lián)軸器。

1.3 蛇形彈簧聯(lián)軸器

蛇形彈簧聯(lián)軸器由凸緣上有多個(gè)齒的兩半聯(lián)軸節(jié)（一半連接電動(dòng)機(jī)軸，一半連接減速器軸）、一組或幾組蛇形彈簧、安全罩組成。將一組或幾組蛇形彈簧安裝在兩半聯(lián)軸節(jié)凸緣上的齒間內(nèi)，聯(lián)接兩半聯(lián)軸節(jié)，依靠兩半聯(lián)軸節(jié)上的齒和彈簧間的相互擠壓傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力[1]。為防止蛇形彈簧在離心力作用下甩出，外部設(shè)有封閉的安全罩，蛇形彈簧在使用中需加注鈣基潤滑脂，彈簧與齒面接觸處就不會(huì)出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象，還可延長彈簧和聯(lián)軸節(jié)的使用壽命，在部分新安裝的皮帶機(jī)和刮板機(jī)上應(yīng)用較多。

1.4 液力偶合器

液力偶合器由渦輪、泵輪、外殼及輔助殼、彈性聯(lián)接盤等組成。泵輪為主動(dòng)部分，與主動(dòng)軸（電動(dòng)機(jī)軸）相接，渦輪為從動(dòng)部分，與從動(dòng)軸（減速器軸）相接。泵輪和渦輪是主要工作件，有平面徑向葉片，兩者組成環(huán)形工作腔傳遞扭矩。在偶合器工作腔內(nèi)注入適當(dāng)?shù)墓ぷ饕后w，泵輪在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，泵輪葉片驅(qū)動(dòng)工作液體，通過離心力，液體沿泵輪工作腔的曲面流向渦輪并沖擊渦輪葉片帶動(dòng)減速器軸旋轉(zhuǎn)，完成機(jī)械能到液體動(dòng)能和勢能再到機(jī)械能的一個(gè)能量傳遞過程[2]。本廠在大功率設(shè)備（75 kW以上）皮帶機(jī)、刮板機(jī)、破碎機(jī)上應(yīng)用較多。

1.5 永磁聯(lián)軸器

永磁聯(lián)軸器由導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子、永磁盤轉(zhuǎn)子、無鍵聯(lián)軸套、脹緊套4個(gè)主要部件組成。導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)軸聯(lián)接，起主動(dòng)軸的作用；永磁盤轉(zhuǎn)子與負(fù)載（減速器軸）聯(lián)接，起從動(dòng)軸的作用。主、從動(dòng)軸之間無接觸，不存在剛性連接機(jī)構(gòu)；永磁轉(zhuǎn)子平面上分布有多極稀土高能磁鋼，導(dǎo)電盤轉(zhuǎn)子上固定有環(huán)形銅圈或環(huán)形鋁圈，磁鋼和銅圈或鋁圈之間的間隙稱為磁場氣隙。通過改變磁場氣隙的大小來調(diào)節(jié)輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭矩。在主、被動(dòng)轉(zhuǎn)子之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下，導(dǎo)電轉(zhuǎn)子上銅圈或鋁圈上感應(yīng)出渦電流，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，渦電流又會(huì)生成感應(yīng)磁場與永磁轉(zhuǎn)子上的磁鋼相互作用，帶動(dòng)被動(dòng)轉(zhuǎn)子盤異步同向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞[3]。本廠在較大功率設(shè)備（75 kW以上）皮帶機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)上應(yīng)用。

2 聯(lián)軸器特點(diǎn)

2.1 彈性套柱銷聯(lián)軸器

彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，與軸采用鍵連接，熱烘裝配，拆除時(shí)需用拔輪器。具有一定補(bǔ)償兩軸線相對(duì)偏移能力[4]，適于安裝在底座剛性好，對(duì)中精度較高，沖擊載荷較小，對(duì)減振情況要求不高的中小功率（55 kW以下）軸系傳動(dòng)。在某廠每天運(yùn)轉(zhuǎn)16 h的泵、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備，彈性套和柱銷每月檢查、更換1次。聯(lián)軸節(jié)根據(jù)磨損情況進(jìn)行更換，可使用0.5～3年，維修費(fèi)用較低。繪制圖紙訂做配件，互換性較好。

2.2 柱銷聯(lián)軸器

柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，與軸采用鍵連接，熱烘裝配，拆除時(shí)需用拔輪器。有微量補(bǔ)償兩軸線偏移能力，尼龍銷在工作時(shí)受剪切力，工作可靠性極差，僅在要求很低的中速傳動(dòng)情況下使用，工作可靠性要求較高的工況不適用。在本廠每天運(yùn)轉(zhuǎn)16 h的皮帶機(jī)、刮板機(jī)上，尼龍銷每月更換1次。聯(lián)軸節(jié)根據(jù)磨損情況更換，可使用2～5年，維修費(fèi)用較低。繪制圖紙訂做配件，互換性較好。

2.3 蛇形彈簧聯(lián)軸器

蛇形彈簧聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造較容易，與軸采用鍵連接，熱烘裝配，拆除聯(lián)軸節(jié)時(shí)需用拔輪器。蛇簧聯(lián)軸器變動(dòng)載荷范圍大，可承受較大的扭矩，允許有較大的安裝偏差，一般兩軸相對(duì)的許用位移量：軸向4～20 mm，徑向0.5～3 mm，角位移1°15′′。適于聯(lián)接兩同軸線的中、大功率的傳動(dòng)情況。有一定補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移、減震、緩沖能力，適于在重型機(jī)械和通用機(jī)械場合使用。蛇形彈簧需每半年檢查、加注1次油脂。在使用中蛇簧聯(lián)軸器的蛇形簧易斷裂，齒塊易磨損影響聯(lián)軸器的使用壽命[5]，某些設(shè)備上蛇形彈簧半年需要更換一次，半聯(lián)軸節(jié)可使用2～5年，維修費(fèi)用較高，因制作標(biāo)準(zhǔn)不完全統(tǒng)一，不同的廠家，外形尺寸和聯(lián)接件的安裝尺寸有區(qū)別，既增加了成本，又增加了更換難度，因此配件需繪制圖紙訂做。

2.4 液力偶合器

液力偶合器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造部件多。與軸采用鍵連接，YOX普通限矩型液力偶合器從動(dòng)端爪聯(lián)軸節(jié)需采用熱烘裝配。拆除偶合器體時(shí)需用拔輪器，特別是偶合器體，體積大又笨重，拆裝較困難；安裝時(shí)允許兩軸線有稍微偏心；通過液體傳輸提供過載保護(hù)；難以精確設(shè)置所需性能；皮帶機(jī)、刮板機(jī)上每半年更換1次橡膠連接件；破碎機(jī)上每月更換1次橡膠連接件，液力偶合器故障率較高，偶合器體使用壽命大約0.5～1年，維修費(fèi)用較高。因標(biāo)準(zhǔn)欠統(tǒng)一，不同的廠家，外形尺寸和聯(lián)接件的安裝尺寸不同，既增加了成本，又增加了更換難度。

2.5 永磁聯(lián)軸器

永磁聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，主從動(dòng)軸端用漲套連接，拆除時(shí)擰開兩頭的螺栓即可。水平安裝偏差最大可達(dá)5.08 mm，軸向夾角0.5°。無易損零配件、更換件、潤滑件。維修費(fèi)用為0。正常情況下使用壽命可達(dá)25年。

3 聯(lián)軸器使用性能

3.1 彈性套柱銷聯(lián)軸器和柱銷聯(lián)軸器

彈性套柱銷聯(lián)軸器和柱銷聯(lián)軸器直接啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和驅(qū)動(dòng)裝置的沖擊大。驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)現(xiàn)象較嚴(yán)重。振動(dòng)造成驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行工況差，電動(dòng)機(jī)、減速器損壞情況較多。故障處理時(shí)間較長。彈性套柱銷聯(lián)軸器產(chǎn)生橡膠圈，柱銷聯(lián)軸器產(chǎn)生尼龍銷等易損件，易損件更換對(duì)環(huán)境造成污染。運(yùn)行中驅(qū)動(dòng)裝置噪聲大。

3.2 蛇形彈簧聯(lián)軸器

蛇形彈簧聯(lián)軸器可直接啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)和驅(qū)動(dòng)裝置的沖擊大。驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)現(xiàn)象較嚴(yán)重。振動(dòng)造成驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行情況差，電機(jī)損壞，減速損壞情況多。故障處理時(shí)間較長。蛇形彈簧需要油脂潤滑，蛇形簧也需要定期更換，對(duì)環(huán)境造成污染。

3.3 液力偶合器

液力偶合器具有軟啟動(dòng)的功能，可減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊[6]，但驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)較大。需常對(duì)偶合器工作腔及供油情況進(jìn)行維護(hù)、檢查。半年需要更換下來檢修一次。處理故障時(shí)間較長。工作一段時(shí)間需更換工作液，工作液影響環(huán)境衛(wèi)生。

3.4 永磁渦流偶合器

永磁渦流偶合器可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定，可起到軟起動(dòng)、過載保護(hù)設(shè)備及電動(dòng)機(jī)的作用[7]。降低電機(jī)起動(dòng)電流、減小對(duì)電機(jī)沖擊負(fù)荷，同時(shí)也可降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊。驅(qū)動(dòng)裝置幾乎無振動(dòng)現(xiàn)象。處理故障時(shí)間短。無潤滑脂及易損件，使用中不產(chǎn)生污染物，對(duì)環(huán)境無特殊要求，可在各種惡劣環(huán)境下使用。

4 幾種聯(lián)軸器使用情況對(duì)比

幾種聯(lián)軸器使用情況對(duì)比如表1所示。將表中設(shè)備各類聯(lián)軸器更換為永磁聯(lián)軸器后，對(duì)比情況如表2所示。

表1 幾種聯(lián)軸器使用情況對(duì)比Table 1 Comparison of several kinds of couplings

表2 永磁聯(lián)軸器與其他聯(lián)軸器使用情況對(duì)比Table 2 Comparison between permanent magnet coupling and other couplings

5 結(jié)束語

從聯(lián)軸器使用性能及使用情況對(duì)比可得出：某些設(shè)備在更換為永磁聯(lián)軸器后，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流明顯下降，減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊。減輕了設(shè)備的振動(dòng)現(xiàn)象，電動(dòng)機(jī)噪聲下降，有效改善了驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行工況，提高了使用設(shè)備的安全穩(wěn)定性[8]，對(duì)延長設(shè)備使用壽命起到了很好的作用。永磁聯(lián)軸器自投用以來基本沒有發(fā)生過問題，運(yùn)行正常率100%，維護(hù)費(fèi)用0元，改善了現(xiàn)場工作環(huán)境。從使用成本及使用性能考慮，在75 kW以上的皮帶機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)上應(yīng)用較好。其他聯(lián)軸器根據(jù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)選用，使設(shè)備在低成本投入條件下，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)。