超越离合器代替低速轴联轴器的研究.pdf

超越离合器代替低速轴联轴器 的研究 张世 华 惠生工程 中国 有限公 司 郑州4 5 0 0 4 6 摘要 介绍 了带半联轴器的楔块 式单 向离合器 的结构 优缺点 和工作原 理 通过实例 说明 了它 的安装方 式和选 型原则 为今后在多驱动带式输送机 上采用 带半联轴 器的楔块式 单 向离 合器 实现驱 动装置之 间的 自动 切换 提供理论依据 关键词 楔块式单向离合器 超越离合器 滚子链联轴器 中图分类号 T H1 3 3 4 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 1 0 5 0 0 7 4 0 3 Ab s t r a ct T h e p a p e r in t r o d u ce s t h e s t r u ct u r e a d v a n t a g e s a n d d is a d v a n t a g e s a n d wo r k in g p r in cip le o f s e lf co n t a in e d s pr a g t y p e f r e e wh e e ls Ex a mp le s illu s t r a t e t h e ins t a lla t io n me t ho d a n d s e le ct io n r ule s I t p r o v id e s t h e o r e t ica l b a s is f o r a u t o ma t ic s wit ch in g b e t w e e n d ri v e u n it s for b e lt co n v e y o r w it h s e lf co n t a in e d s p r a g t y p e f r e e wh e e ls Ke y wo r d s s p r a g f r e e w h e e l o v e r r u n n in g clu t ch r o lle r ch a in co u p lin g 0 引言 1 普通联轴器 的结构和特点 带式输送机是 冶金 煤炭 交通 电力 建 材 化工 轻工 粮食和机械等行业输送散状物 料 的主要设备 驱动装置是其主要部件 根据带 式输送机的布置形式和使用条件的不同 驱动装 置有单驱动和多驱动 为提高带式输送机运行 的 可靠性 有些输送机除布置正常运行 驱动装置外 还布置了备用驱动装置 为保证设备检修 时带式 输 送 机 能 慢 速 运 行 有 些 还 布 置 有 辅 助 驱 动 装置 现今带式输 送机 的传 动滚 筒 与驱 动 装置 之 间 的低 速轴 联 轴 器 多 采 用 弹 性 柱 销 齿 式 联 轴 器 滚子链 联轴器 和鼓形 齿联 轴 器等 它们 都 属于挠性 联轴器 通过它 们将 驱 动装 置和传 动 滚筒联接 和脱开 需 要维 修操 作人 员在 设备 停 机 的情 况下 花 费 0 5 h以上 的时 间完成 这 给单输 送系统 的安全运 行带 来较 大 的风 险 如 果采 用双输送 系统 的布 置方 案 整 个 工程 造价 将增 加 1倍 为 了能实 现正 常运 行驱 动装 置与 备 用 驱 动 装 置 或 辅 助 驱 动 装 置 之 间 的 自动 切 换 考虑采用带 半联轴 器 的楔块 式单 向离 合器 作为 传 动 滚 筒 与 驱 动 装 置 之 间 的 低 速 轴 联 轴 器 7 4 1 弹性柱销齿式联轴器 弹性柱销齿式联轴器是利用若干非金属 弹性 材料制成 的柱销 置于 2半联轴器 凸缘孔 中 通 过柱销实现 2半联轴器 的联接 该联轴器有一定 的弹性 能缓 冲 且结构 简单 制造容易 不需 润滑 拆装更换 弹性元件 比较方便 不用移动 2半 联轴器 传递转矩范围大 1 0 0 2 5 1 0 5 N m 可代替部分齿式联轴器 适用 于正 反转多变 起 动频繁 转矩变化不大 的传动轴 系 工作 温度 一 2 o 7 0 0 弹性元件 柱销 的材料一般选用尼 龙 有微量补偿偏移 的能力 弹性元件工作时受 剪切 仅适用 于要求很低 的中速传 动系统 不适 用于工作可靠性要求过高 的工况 不宜用于低速 重载及具有强烈冲击和振动较大的传动系统 径 向 角向偏 移较 大 的传 动轴 系 也不 宜采 用 此联 轴器 2 齿式联轴器 齿式联轴器 由齿数相 同的内齿 圈和带外齿 的 凸缘半联轴器等零件组成 鼓形齿是将外齿制成 球形 球面 中心在齿轮的轴线上 齿侧 间隙较一 般齿轮大 鼓形齿联 轴器可 允许 较大 的角 位移 可以改善齿面的接触条件 提高传递扭矩的能力 延长使用 寿命 齿式联轴器 的径 向尺寸小 承载 起重运输机械 2 0 1 1 5 能力大 补 偿 2轴相 对位移 性 能好 工作 可靠 但制造 困难 工作时 2轴产 生相对位移 内外 齿 面周期性做轴向相 对滑动 必然造成齿 面磨损 和 功率消耗 因此齿式联轴器必须在 良好润滑 和密 封状态下工作 适用于正反转 多变 起动频繁 的 传动轴系 其 中 T G L型有缓 冲吸振性能 适用 于 中小功率传动 G1 1 C L G C L Z型传递转矩能力 较高 但补偿性能 不如 G I C L G I C L Z 通 常后者 应用较广 G I C L Z G C L Z型需 加 中间轴 可增 加径向位移和角位移 3 链条联轴器 链条联轴器利用公用链 条同时与 2个齿数 相 同的并列链 轮啮合 不 同结构形式 的链条联轴器 的主要区别是采用不 同的链条 其 中双排滚子链 联轴器性能最好 应用最广泛 链 条联轴器具有 结构简单 装拆方便 拆卸 时无 需移动 2轴 尺 寸紧凑 质量轻 采用标准件 工艺性好 制造 容易 对安装精度要求不高 具有一定补偿能力 对环境适用范 围广 工作可靠 寿命长 成本低 等优点 但吸振和缓 冲性能差 安 全性也差 可 用于连续运转的一般水平传动轴系 2 带半联轴器的楔块式单向离合器的结构 特点 带半联轴器的楔块式单 向离合器 的结构见 图 1 楔块 3在内环 1与外环 4之间 弹簧 2使楔块 3保持与 内外环接触 提供 起始摩擦力 楔块 的 形状和几何尺寸应能保证 在 内外环之间 自锁并能 解锁 为保证 内环 1和外 环 4的同轴度 减少 楔 块 3的磨损 在内外环之 间的两端安装 有 2套 轴 承 半联 轴 器 6通 过 螺 钉 等 紧 固 件 与 外 环 4 联 接 与普通 的联轴器相 比 具有 承载能力大 结 构紧凑 效率高 能用 于高速传动 等优点 其 独 有的特点是 驱动装 置之间可 以实现 自动切换 缺 点是其造价较高 一般是普通联轴器的 8 1 0倍 不能在可逆带式输送机上使用 3 带半联 轴器 的楔块 式单 向离合 器的 工作 原理 以图 1 b楔块式离合器断面为例 当内环 1为 主动轮并作逆时针旋转时 楔块 3被 摩擦力转动 起重运输机械 2 0 1 1 5 f b a 离合器剖面图 b 离合器横截面 1 离合器 的内环2 弹簧3 楔块 4 外环5 轴承6 半联轴器 7 8 驱动装 置和传动滚筒的轴端 图 1 带半联轴 器的楔块式单 向离合器 而 自锁在内外环之间 因而外环 4将 随内环 1 一同 逆时针旋转 离合器处于 自动结合状态 当内环 1 顺时针旋转 时 楔块 3因其形状不能 因摩擦力 自 锁而处于解锁状态 从 动外环 4不再随 内环 I转 动 这时离合器处于分离状态 当外环 4为主动 轮并作顺 时针旋转 时 楔块 3被摩擦力转动而 自 锁在内外环之间 因而内环 1 将随外环 4一同顺时 针旋转 离合器处 于 自动结合状态 当外环 4逆 时针旋转时 楔块 3因其形状 不能因摩擦力 自锁 而处于解锁状态 从动内环 1不再随外环 4转动 这时离合器处 于分离状态 离合器处 于结合状态 时能够传递转矩 处 于分离状态 时主动轮处 于空 转状态 楔块 3的 自锁条件为 为接触面 的最小摩擦角 4 带半联轴器 的楔块式单 向离合器的应用 某化工厂原料输送 系统采用单 系统布置 上 煤浆 制 备 厂 房 带 式 输 送 机 倾 斜 布 置 机 长 2 6 9 5 m 提升高度 3 2 8 I l l 布置倾角 7 带速 2 m s 输送量 7 0 0 t h 输送物料密度 0 8 5 t m 带宽 1 2 0 0 m m 该带式输送机驱动装置布置在 中 一 75 部栈桥下方 的驱动站 内 考 虑到系统运行 的可靠 性 带式输送机采用双驱动布置 见图 2 一用一 备 驱 动 装 置 的 电 机 功 率 为 1 6 0 k W 选 用 D C Y 4 5 0 4 0 减速器 减速器低速轴转速 3 7 r min 低速轴轴径 2 2 0 m m 选用 D T I 1 0 5 A 7 2 0 3 S传 动滚 筒 轴头直径为 1 9 0 mm 在减速器 和传动滚筒之 间采用 C K L C结构的带半联轴器的楔块式单 向离 合器传递扭矩 以实现驱动装置 1与 2之间的 自动 切换 站在驱动装置一侧 看传动滚筒 3的旋转方 向 为顺时针旋转 件 2右带半联轴器 的楔块式单 向 离合器的半联轴器应装在减速器低速轴端 内环 应装在传动滚筒轴头上 见 图 2 当驱动装置 1 的减速器低速轴逆时针旋转 面对减速器轴端看 时 件 2中的楔块 自锁离合器结合 驱动装置 1 带 动传动滚筒 3旋转 件4左带半联轴器的楔块式单 向离合器 的半联轴器应装在传动滚筒轴头 内环 应装在减速器低 速轴 端上 当驱动装置 5的减速 器低 速轴顺时针旋 转 面对减 速器轴端 看 时 件 4中的楔块 自锁离合器结合 驱动装置 5带动传 动滚筒 3旋转 当正在运行的驱动装置 1突然出故 障需切换到驱动装置 5时 可 以在带式输送 机不 停机的情况下关 闭驱动装置 1 启动驱动装置 5 实现 自动切换 件 4中的楔块 自锁 离合 器 自动结 合 件 2中的楔块解锁离合器 自动脱 开 此种联 接方式也 可以 2套驱动装置 同时驱动传 动滚筒 增加带式输送机的出力 1 右驱动装置2 右带半联轴器 的楔块式单 向离合器 3 双出轴传动滚筒4 左带半联轴器的楔块 式 单向离合器5 左驱动装置 图 2 带式输送机双驱动布置 T 9 5 5 0 N n 或 T F 1 j D 2 T c k T 式中 为 理论扭 矩 N 1T I T c 为传 递扭 矩 N m T 为公称扭矩 N m N为驱 动功 率 k W 2为离合器转速 r m in 为储备系数 值的大小 根据 负载类型选 取 一 般 取 1 5 3 0 建议带 式输 送机 取 1 5 F 为依据标 准 G B T 1 7 1 1 9 1 9 9 7中的公式 3 计算 出的带式 输送机传动滚筒上所需圆周驱动力 D为传动滚筒 直径 安装离合器轴的转 速 凡要大于非接触转速 n 小于和等于超越极限转速 n 即 n n n 2 根据安装离合器内环和半联轴器的轴径确 定离合器 内环和半联轴器孑 L 径 并确定轴伸长度 同时也确定外环连接型式 3 根据安装离合器的轴的回转方向 确定离 合器的回转方向 6 结论 在带式输送 机有备用 驱动装置 的多驱动装置 布置方案 中 采用带半联轴器 的楔块式单 向离合 器代替普通联轴器 实现驱动装置之 间的 自动切 换是可行 的 其在 工程实际 中的应用 可 以提高 带式输送机的运行可靠性 减小驱动装置故障与 维修对系统运行的影响 参考文献 1 黄锦兵 超越离合器在回转窑上的应用 J 新世纪水 泥导报 2 0 0 8 3 5 0 5 1 2 成大先 机械设计手册 M 北京 化学工业出版 社 2 0 0 2 3 刘榴 沈玉珍