限矩型液力偶合器在煤矿破碎机的应用分析.pdf

测试工具2020.12 85 0 前言 随着煤炭行业的发展和煤炭需求量的增大， 刮板机、 皮 带机、 破碎机等煤机装备应用日益广泛， 其可靠性对煤矿安 全生产至关重要， 而当前设备运行过程中， 直启直停对电机 造成重载冲击， 易引发电机过载烧毁、 断轴等设备故障， 需停 产维修， 经济损失严重。 液力偶合器采用油介质传动， 是目前 煤矿领域应用最为广泛的传动装置 [1]， 在中小功率传动应用 场合大多配置限矩型液力偶合器， 能够实现柔性启动且具有 过载保护功能， 在大功率兆瓦级以上传动领域大多应用调速 型液力偶合器， 具有良好的软启动及多机驱动功率平衡功能 [2]。 然而， 受限于液力传动工作原理， 液力偶合器在长期应用 中依然存在技术难题， 本文以限矩型液力偶合器在煤矿破碎 机上的应用为例， 对工况及应用效果进行详细分析。 1 液力偶合器工作原理及种类 液力偶合器是以油液为介质， 输入部分 （泵轮） 将引入 的机械能转换为液体流动的动能， 较高能量的液体以离心的 方式从泵轮流至从动部分 （涡轮） ， 在那里转换成机械能， 进 而完成电机到负载的动力传递。 液力偶合器使用的液压油液 在进入涡轮腔体内时冲击磨损很大， 将会损失一部分液体动 能， 液力偶合器输入输出端利用轴承保证对中精度进而保证 动密封性能， 安装对中要求较高， 按照功能划分， 液力偶合器 分为限矩型液力偶合器、 调速型液力偶合器以及离合功能液 力偶合器， 具体分类如图 1 所示 图 1 液力偶合器分类 2 煤矿破碎机运行工况 破碎机是原料、 材料、 燃料、 电力和钢铁等基础工业部门 生产过程中的主要设备之一， 它以将原矿或一定块度的物料 破碎到所需要的或要求的粒度。 其主要目的就是为了装运方 便， 提高运输效率， 降低运输费用和满足物料加工工艺的要 求。 破碎则是指用外力克服固定物料各质点间的内聚力， 使 物料块破坏， 以减小其颗粒粒度的过程。 工业生产中常采用的破碎分为破碎和磨碎两大类， 其方 法主要是借助机械力的作用， 实现破碎的目的， 破碎的理论 就是研究克服作用于固体各质点间的内聚力。 破碎的方法有 下列几种 （1） 挤压破碎 是利用两个破碎工作面靠近时对物料施 加压力， 使其破碎作用力逐渐加大而破碎。 （2） 劈裂破碎 利用尖齿楔入物料时产生的劈力， 力的作 用较集中， 使物料沿劈裂面破碎， 并在劈力作用点产生局部 限矩型液力偶合器在煤矿破碎机的应用分析 朱明亮1,2,3 （1. 煤科集团沈阳研究院有限公司， 辽宁抚顺， 113122 ； 2. 煤矿安全技术国家重点实验室， 辽宁抚顺， 113122 ； 3. 沈 阳煤炭科学研究所有限公司， 辽宁沈阳，110011） 摘要 本文分析煤矿破碎机种类及具体使用工况， 结合实际应用现场对限矩型液力偶合器在煤矿综采工作面破碎机中 应用效果进行分析， 为用户对于液力偶合器的选型及应用提供技术参考。 关键词 液力偶合器 ； 锤式破碎机 ； 煤矿 Analysis on the application of limited torque hydraulic coupling in coal mine crusher Zhu Mingliang1,2,3 （1. Shenyang Research Institute Co., Ltd，Fushun Liaoning，113122；2. State Key Laboratory of coal mine safety technology，Fushun Liaoning，113122；3. Shenyang Coal Science Research Institute Co., Ltd，Shenyang Liaoning，110011） AbstractThis paper analyzes the types of coal mine crushers and their specific operating conditions, and analyzes the application effect of the limited torque type hydraulic coupling in the crusher of the fully mechanized coal mining face in combination with the actual application site, so as to provide technical reference for the selection and application of the hydraulic coupling by the users. Keywords hydraulic coupling; hammer crusher; coal mine 测试工具2020.12 86 破碎。 （3） 折断或弯曲破碎 在破碎工作面之间的物料， 如同承 受集中载荷的简支梁， 除作用点受力外主要受弯曲力而破碎。 （4） 冲击破碎 冲击力瞬时作用于物料上， 物料受到冲击 载荷急剧粉碎。 （5） 磨碎 它是破碎工作面在物料上相对滑动， 对物料施 加剪切力。 这种力作用于物料表面部分， 因此， 适用于细物料 的磨碎。 破碎机的类型较多， 使用按物料的物理性质、 粒度、 生产 量、 用途等进行选择。 煤炭属于中硬矿物并具有脆性， 因此常采 用锤式破碎机、 颚式破碎机、 反击式破碎机、 辊式破碎机等。 针对煤矿领域， 综采工作面配套输送设备主要包括工作 面刮板输送机、 顺槽转载机、 破碎机和顺槽可伸缩带式输送 机四种设备组成。 目前， 综采工作面锤式破碎机 [3] 应用较为 广泛， 其结构特点及使用工况分析如下。 结构特点 结构简单， 破碎比大， 通过能力强， 维修方便， 缺点是锤头极易磨损， 且不能破碎坚硬物料。 锤式破碎机主 要由驱动装置、 主轴、 滚筒组件、 框架、 底座、 垫块及喷雾降尘 装置及润滑系统等部件组成。 锤式破碎机的驱动装置包括电 机、 限矩型液力偶合器和齿轮减速器， 通过液力耦合器外罩 把三者联为一体， 然后再用螺栓把减速器箱体固定在破碎机 主框架上的安装板上， 驱动装置示意如图 2 所示。 图 2 破碎机驱动装置 锤式破碎机现场使用工况如下 （1） 煤块经过锤式破碎机后， 煤块尺寸基本保证在 300mm300mm 以内。 （2） 碎的煤块较大， 负载波动性较大， 当出现大块煤且量 集中时， 破碎机易出现过载现象， 严重影响破碎效果。 （3） 破碎的煤块中易含有金属块， 当每种含有大块金属 时， 破碎机将卡死不能运行。 （4） 破碎机的驱动系统具有三重过载保护功能， 一是电 控系统综合保护， 二是液力偶合器过载保护， 三是减速器低 速轴安装有鼓形齿联轴器具有一定过载保护功能。 （5） 破碎机驱动系统电机在上述的三重保护之下， 没有 出现过烧坏现象。 （6） 现场使用中， 当液力偶合器过载保护不及时的情况 下， 现场的电气综合保护能够保护电机避免烧毁。 （7） 现场操作工人反馈得知， 不需要液偶经常进行保护， 这样会增加很多的后期维护工作量。 3 限矩型液力偶合器在破碎机应用效果分析 （1） 液力偶合器安装时对中精度要求较高， 运行时振动 较大。 （2） 液力偶合器可以承受波动性负载， 在承受较大煤量 或遇到金属块卡死时， 油压和油温均升高， 易熔塞熔化喷油。 负载恢复正常再次运行时， 需要重新注油。 （3） 液力偶合器过载至保护喷油时， 能够承受一段时间， 不会立即喷油， 对过载有一定的承受能力。 （4） 液力偶合器长时间过载或者过载喷油保护后， 一般 用于保证动密封性能的密封圈容易损坏， 导致漏油现场较严 重， 需要重新更换密封圈。 更换密封圈就需要对液力偶合器 进行拆卸， 液力偶合器的输入输出端在安装时采用热装的方 式， 导致电机或减速器轴与液力偶合器的接口配合紧密， 在 拆卸液力偶合器的过程中， 需要应用特殊的抓钩进行拆卸， 由于液力偶合器的材质采用的是铸铝， 材质较脆， 在拆卸过 程中液力偶合器会被损坏， 联轴节一般要采用击碎的方式进 行拆卸， 所以， 针对液力偶合器， 只要动密封失效， 密封圈损 坏， 液力偶合器即报废， 无法正常运行， 只能重新安装一台新 的液力偶合器。 综上， 在液力偶合器长期应用于破碎机中， 现场对液力 偶合器的漏油和喷油所导致的维护量大的问题较为担忧， 后期维护成本较高， 虽然目前市场上液力偶合器生产厂家较 多， 价格低廉， 但是成熟可靠的液力偶合器依然依赖于进口， 价格较高， 在当前煤矿传动领域， 已经有很多新型传动装置 可以替代液力偶合器， 在工作原理上具备技术优势， 但是应 用成熟度还有待于市场检验， 液力偶合器以低廉的价格和成 熟的可靠性， 依然可以作为破碎机等煤矿装备传动系统的首 选， 在实际应用选型时需要结合实际工况进行详细分析。 4 结论 限矩型液力偶合器广泛应用于煤矿装备传动系统中， 成 本低且可靠性较高， 但是受限于工作原理， 在实际应用中依 然存在漏油严重、 频繁过载保护喷油等技术问题， 还需要进 一步完善产品性能， 适应现场工况， 本文对液力偶合器在煤 矿锤式破碎机上的应用效果进行分析， 为液力偶合器在更多 类似应用场合的选型应用提供技术参考。 参考文献 [1] 潘志勇 , 姚蓉 , 姚冰 . 液力偶合器在带式输送机上应用的 优越性分析 [J]. 采矿技术 , 2010, 1004 103-106. [2] 邹铁汉 . 限矩型与调速型液力偶合器在带式输送机中的 应用 [J]. 起重运输机械 , 200206 9-12. [3] 张磊 , 王玉东 , 信保先 . 煤用分级破碎机在主运输煤流系 统的安装应用 [J]. 山东煤炭科技 , 2015, No.18311 128-129131.