時間:2012-12-14 15:33:21來源:梁光雁 卞勝利
1 引言
2012年英國石油公司(BP)發(fā)布了《世界能源統(tǒng)計年鑒2012》,其統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,2011年中國已經(jīng)成為全球最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國。中國在2011年的煤炭產(chǎn)量是19.56億噸油當(dāng)量,這個數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過位居世界第二的美國(5.56億噸油當(dāng)量)。同時,2011年中國的煤炭消耗量為18.39億噸油當(dāng)量,雄踞全球第一位。數(shù)據(jù)還顯示,2011年全球煤炭產(chǎn)量的最大增幅來自中國,這也使在2011年全球煤炭產(chǎn)量中,中國的份額上升到50%。然而,2011年全球石油消費增長卻相對表現(xiàn)疲軟,其增長只有0.7%。BP首席經(jīng)濟(jì)學(xué)家克里斯托夫·魯爾表示:“無論是從產(chǎn)量還是消費量看,2011年全球增幅最迅猛的石化能源均是煤炭”。他更進(jìn)一步指出:“全球煤炭行業(yè)的飛速發(fā)展,是因為其建立了適應(yīng)市場條件的生產(chǎn)和貿(mào)易模式,通過這種模式,煤炭支撐了全球能源供應(yīng)的安全”。
相對應(yīng)的,煤炭裝備制造業(yè)是煤炭工業(yè)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和發(fā)動機,其直接決定著煤炭產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化和可持續(xù)性發(fā)展。隨著我國對煤炭能源需求的飛速增長,我國的煤炭產(chǎn)業(yè)正在向著大型規(guī)?;?、高度機械化和自動化的方向發(fā)展;投入運行的煤炭生產(chǎn)斜井工作面也向著超長、大截面和大傾角等方向發(fā)展。作為保障煤炭運輸連續(xù)暢通工作的皮帶機,其是否能夠進(jìn)行高產(chǎn)、高效、安全和可靠運行,對煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效益具有重大意義。正是從確保煤炭皮帶機安全可靠和無憂運行的角度,本文將探討SKF格柵聯(lián)軸器在皮帶機上應(yīng)用,以期對我國煤炭裝備制造業(yè)的發(fā)展和強大提供一些啟示和幫助。
2 SKF格柵聯(lián)軸器的特性和類型
2.1 性能特點
煤炭行業(yè)皮帶機在實際使用中存在振動和沖擊載荷,對于高輸出功率、高扭矩并存在對中誤差的應(yīng)用場合,SKF格柵聯(lián)軸器是一個理想的選擇。圓錐形格柵元件采用高強度合金鋼材料,而SKF格柵彈簧和輪轂齒的獨特設(shè)計,使該聯(lián)軸器能適應(yīng)來自三個平面的位移和應(yīng)力;SKF格柵聯(lián)軸器同時兼顧了齒式聯(lián)軸器的大扭矩和彈性聯(lián)軸器的柔性,其性能特點主要體現(xiàn)在:
(1)、優(yōu)越的緩沖吸振能力,抵抗沖擊載荷并有效保護(hù)設(shè)備。
SKF格柵聯(lián)軸器的錐形彈簧設(shè)計和柔性特性,能緩沖減少振動水平達(dá)30%,當(dāng)聯(lián)軸器受到強烈沖擊或變化載荷時,產(chǎn)生的沖擊能量被聯(lián)軸器彈簧的柔性傳動進(jìn)行有效吸收,此時聯(lián)軸器起到了振動吸收器的作用。
同時,由于格柵彈簧片的特殊性能,在很大程度上避免了驅(qū)動裝置與被驅(qū)動裝置共振現(xiàn)象的產(chǎn)生,從而有效保護(hù)設(shè)備。
(2)、采取獨特的弧型齒設(shè)計,確保聯(lián)軸器的長壽命。
SKF格柵聯(lián)軸器通過特殊的弧型齒設(shè)計,保證聯(lián)軸器在運行時彈簧始終與弧形齒面保持最佳貼合位置,即彈簧與弧形齒的接觸面積隨著聯(lián)軸器負(fù)荷大小的改變而進(jìn)行漸進(jìn)變化,從而使聯(lián)軸器傳遞的扭矩更大,而產(chǎn)生的摩擦應(yīng)力得到有效分散,確保了聯(lián)軸器的長壽命。
(3)、可靠的材質(zhì)保證,零部件完全互換性。
SKF格柵聯(lián)軸器彈簧采用高精度加工的高彈性合金彈簧鋼,其錐形彈簧經(jīng)過淬火、回火以取得最佳硬度,同時彈簧表面經(jīng)過精密噴丸硬化處理,進(jìn)一步壓縮其表面分子結(jié)構(gòu)。輪轂采用的精加工SM45C鋼,顯著增強聯(lián)軸器的額定功率,保證聯(lián)軸器的優(yōu)越性能和使用壽命。另外,SKF格柵聯(lián)軸器的構(gòu)成部件加工精度高,確保了零部件的完全互換性。
(4)、結(jié)構(gòu)緊湊,安裝維護(hù)方便。
SKF格柵聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊,構(gòu)成的零件數(shù)量少和重量輕。允許兩個輪轂之間存在一定的徑向、角向和軸向偏差。彈簧是聯(lián)軸器的主要易損件,彈簧可以在輪轂齒槽內(nèi)自由擺動,SKF的設(shè)計非常便于格柵彈簧的快速更換。
而且,與其它類型的聯(lián)軸器不同,SKF格柵聯(lián)軸器的輪轂和其它部件并沒有相互聯(lián)結(jié),維修安裝時無需重新對中,可以有效縮短停機時間和降低維護(hù)成本。
2.2 常見類型
由于采用多種軸套設(shè)計吻合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),SKF格柵聯(lián)軸器可以涵蓋全部工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格和尺寸,并且能與其它符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的格柵聯(lián)軸器進(jìn)行部件互換。
SKF格柵聯(lián)軸器以其卓越的性能廣泛應(yīng)用于煤炭行業(yè),其常見類型主要包括:
(1)、水平和垂直外罩類型
水平安裝外罩的SKF格柵聯(lián)軸器,采用鋁合金外罩,其重量輕、空間小的特點,非常適合設(shè)備存在正反轉(zhuǎn)的應(yīng)用場合;而對于垂直安裝外罩的設(shè)計類型,除了方便更換彈簧外,該類型的SKF格柵聯(lián)軸器采用高強度的沖壓鋼外罩,以適合于高轉(zhuǎn)速應(yīng)用場合。
水平和垂直外罩類型的一整套SKF格柵聯(lián)軸器由2個輪轂、1個格柵和1個外罩組成。其裝配配件則包含外罩,油封、密封襯墊、螺栓和鎖緊螺母。
(2)、全調(diào)距和半調(diào)距聯(lián)軸器類型
全調(diào)距類型的SKF格柵聯(lián)軸器,同樣采用水平安裝的鋁合金外罩,其脫卸式設(shè)計非常適合于需要調(diào)整距離的應(yīng)用場合;而對于半調(diào)距聯(lián)軸器類型,還可以提供特殊尺寸輪轂,以適用于特殊尺寸的應(yīng)用場合。
一整套全調(diào)距的SKF格柵聯(lián)軸器由2個輪轂、1個格柵、1個外罩和1個調(diào)距輪轂組成。
3 SKF格柵聯(lián)軸器的一般技術(shù)參數(shù)
煤炭行業(yè)皮帶機的最終需求是盡可能以最低消耗實現(xiàn)最高產(chǎn)量,SKF將其具備的專業(yè)知識與最新技術(shù)相結(jié)合,開發(fā)出適用于各種應(yīng)用場合及工況的聯(lián)軸器解決方案。
煤炭皮帶機的工作環(huán)境通常比較惡劣,對設(shè)備零部件的互換性要求比較高[7]。SKF格柵聯(lián)軸器的圓錐格柵彈簧元件采用高強度合金鋼制成,而格柵彈簧是聯(lián)軸器的主要易損件,因此其設(shè)計要求便于格柵彈簧快速更換。
另外,煤炭皮帶機在工作過程中存在振動和沖擊載荷,設(shè)備的組成部件如電機、減速機等容易出現(xiàn)不對中的情況[8][9]。所有這些都對聯(lián)軸器的相關(guān)技術(shù)參數(shù)提出了特定要求。
考慮到煤炭行業(yè)皮帶機聯(lián)軸器的實際應(yīng)用情況和維修便利性,還需要注意各個聯(lián)軸器品牌的互換性。
如下展示了SKF格柵聯(lián)軸器與其它符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器的互換性、抗不對中能力、拉拔螺栓孔等方面的一般技術(shù)參數(shù)(分別見表1-4)。
表1 SKF格柵聯(lián)軸器的互換指南(水平剖分式)
表2 SKF格柵聯(lián)軸器的互換指南(垂直剖分式)
表3 SKF格柵聯(lián)軸器抗不對中能力
表4 SKF格柵聯(lián)軸器拉拔螺栓孔數(shù)據(jù)
4 SKF格柵聯(lián)軸器的應(yīng)用選型
4.1 選型需要的信息
正確選型是保障聯(lián)軸器無憂運轉(zhuǎn)的前提條件,而反映所有運行工況的準(zhǔn)確信息,則是聯(lián)軸器正確選型的關(guān)鍵。在為相關(guān)設(shè)備選型SKF格柵聯(lián)軸器時,下列信息必不可少:
4.2 選型過程(標(biāo)準(zhǔn)選型法)
對SKF格柵聯(lián)軸器采用標(biāo)準(zhǔn)選型法,可以適用于大部分的選擇情況,其選型步驟如下:
(1)、計算系統(tǒng)扭矩
系統(tǒng)扭矩[Nm]=(功率[kW]x9549)/轉(zhuǎn)速[r/min]
(2)、確定工況系數(shù)
根據(jù)應(yīng)用工況,從如下表5中確定適當(dāng)?shù)墓r系數(shù)(服務(wù)系數(shù))。
表5 一般服務(wù)系數(shù)表
(3)、計算聯(lián)軸器選型扭矩
選型扭矩[Nm]= 工況系數(shù)x系統(tǒng)扭矩[Nm]
(4)、初選聯(lián)軸器規(guī)格
根據(jù)選型扭矩,選擇適當(dāng)?shù)穆?lián)軸器規(guī)格,初選聯(lián)軸器規(guī)格的扭矩數(shù)值應(yīng)大于等于以上第3步中確定的選型扭矩值。
(5)、校核聯(lián)軸器的開孔能力
校核選用的聯(lián)軸器開孔范圍是否能夠同時容納主動軸和從動軸直徑。
(6)、其它考慮因素
校核選用的聯(lián)軸器規(guī)格在轉(zhuǎn)速[r/min]、間隙、外形尺寸和安裝空間等是否滿足要求。
4.3 選型過程(公式法)
當(dāng)存在下列情況時,應(yīng)采用公式選型法進(jìn)行選型。
提供系統(tǒng)峰值扭矩和頻率、循環(huán)周期和制動扭矩將有助于更精確地使用公式選型方法選型。
(1)、當(dāng)存在峰值載荷時
當(dāng)存在扭矩大小比正常值高的電機應(yīng)用場合,或間歇性運轉(zhuǎn)導(dǎo)致沖擊負(fù)荷的場合,或由于啟動或停止而引起的慣性作用或系統(tǒng)引起反復(fù)峰值載荷的應(yīng)用情況,這時,通過采用以下公式(A、B或C)之一進(jìn)行計算。
峰值扭矩是指系統(tǒng)中可能存在的最大扭矩。選擇聯(lián)軸器額定扭矩大于等于從以下公式中計算出的選型扭矩值。
A 無反向峰值扭矩
選型扭矩[Nm]= 系統(tǒng)峰值扭矩[Nm],或
選型扭矩[Nm]=(系統(tǒng)峰值功率[kW] x 9549)/轉(zhuǎn)速[r/min]
B 有反向峰值扭矩
選型扭矩[Nm]= 2 x 系統(tǒng)峰值扭矩[Nm]
C 偶然峰值扭矩(無反向)
如果系統(tǒng)峰值扭矩在聯(lián)軸器預(yù)期壽命內(nèi)的出現(xiàn)次數(shù)少于1000次,則應(yīng)采用以下公式:
選型扭矩[Nm]= 0.5 x 系統(tǒng)峰值扭矩[Nm],或
選型扭矩[Nm]=(0.5 x 系統(tǒng)峰值功率[kW] x 9549)/轉(zhuǎn)速[r/min]
(1)、當(dāng)存在制動應(yīng)用時
如果制動扭矩超過電機扭矩,則應(yīng)采用以下公式計算制動額定值:
選型扭矩[Nm]= 工況系數(shù)x制動扭矩[Nm]
5 SKF格柵聯(lián)軸器的維護(hù)保養(yǎng)
煤炭皮帶機作為煤炭生產(chǎn)的主力設(shè)備之一,其正確使用和維護(hù)對煤炭企業(yè)的正常生產(chǎn)有重大影響[10][11]。而聯(lián)軸器作為煤炭皮帶機的關(guān)鍵組成部件,它的運行性能很大程度上取決于正確的安裝、對中及維護(hù)方式。
經(jīng)設(shè)計,SKF格柵聯(lián)軸器可同時在水平和垂直方向運行。為保證聯(lián)軸器良好的運行狀況,充分合理的潤滑至關(guān)重要。
針對SKF格柵聯(lián)軸器,以下表6是適用的通用典型潤滑劑及規(guī)范。使用這些潤滑脂,必須每年對聯(lián)軸器進(jìn)行一次補充潤滑。而如果聯(lián)軸器出現(xiàn)漏油現(xiàn)象,或暴露在極端溫度或過度濕潤的環(huán)境中,則需要適當(dāng)提高潤滑頻率。
表6 SKF格柵聯(lián)軸器的潤滑維護(hù)
6 結(jié)束語
煤炭企業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)代化、生產(chǎn)技術(shù)水平和競爭能力,很大程度上取決于煤炭設(shè)備的技術(shù)性能和水平。煤炭皮帶機作為煤炭生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一,其高效、安全和可靠運行對煤炭企業(yè)的生產(chǎn)效益具有重大影響,而聯(lián)軸器正是煤炭皮帶機的關(guān)鍵組成部件。
對于煤炭皮帶機在實際使用中存在振動和沖擊載荷的應(yīng)用場合,SKF格柵聯(lián)軸器是一個理想選擇。它具有優(yōu)異的高輸出功率、高扭矩和緩沖吸振能力,能夠有效抵抗沖擊載荷并保護(hù)設(shè)備。同時,SKF格柵聯(lián)軸器以其獨特的弧型齒設(shè)計、可靠的材質(zhì)保證、零部件的完全互換性、結(jié)構(gòu)緊湊合安裝維護(hù)方便,確保了聯(lián)軸器的長壽命和煤炭皮帶機的無憂運轉(zhuǎn)。
參考文獻(xiàn)
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