磁力耦合器在皮带运输机上的应用分析报告

1、磁力联轴器在皮带运输机上的应用分析磁力联轴器自1999年由美国magna drive公司创建以来，在欧美地区已得到 了广泛应用，相比较其他的传动方式，其性能优势非常明显。以带式输送机来说， 相比较液力耦合器，磁力联轴器在满载启动、启动平稳、过载保护、保护输送带 及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面，都有明显的优势。本文从结构、工作原理，结合实际的性能表现数据等对对两者进行了比较分析，并通过具体的应用实例来说明磁力联轴器的优势所在。一、磁力联轴器的结构与性能特点1、磁力联轴器的结构磁力联轴器主要由两部分组成：一部分是连接在电机轴端的特殊材料的导 体；另一部分是连接在负载端的永磁体。在运行过程中

2、，这两个部分的相对运动 产生了一个磁场，在盘状导体中产生涡流。涡流产生的磁场和磁体相互吸引， 从 而使转子和导体两个部件通过空气间隙传递力矩。2、磁力联轴器的性能特点与液力联轴器及其他传动设备相比， 磁力联轴器结构紧凑，安装无须其它的 附属设备。由于是通过空气间隙传递扭矩，两部件之间没有任何接触，所以无磨 损部件，并能减少80%的振动；最大限度的允许偏心；无须润滑；能提供指定的 启动方式；容许脉动载荷；能实现软启动、加载启动；过载保护，并且对电机、 负载、耦合器没有损害。磁力联轴器可以使用在任何离心负载的应用中，能够使用在高达6000马力的负载上。因为负载速度改变的同时，电机一直以它额定转速运

3、行，电机发热不 再是问题。而且因为这是机械装置，它不会引起谐波干扰。滤波器、变压器以及 冷却系统都不需要。在磁力耦合器中，导体盘与磁体盘之间存在滑差，这种滑差 会使速度大约比全速时损失1%-2%。3、磁力联轴器的优点限矩形磁力联轴器的主要优点有：超负荷扭矩保护；自动重启；柔性启动/停止；降低使用的总成本；允许一定的轴心偏离；减小电机与负载之间的震动； 延长密封件与轴承的寿命；安装简便；高效的扭矩传输；允许震动装载；免维护。二、磁力联轴器性能优势为了更直观得看到磁力耦合器的优势所在，现将磁力联轴器与液力耦合器及1、表2其它类型的传动方式就性能、能效等进行了列表比较，分别见表表1各种传动方式的性能

4、比较耦合器种类特点最大的角度偏移量最大水干偏 移量最大的轴 向偏移年维修费 用占安装 成本的百分比刚性耦合器轴与轴的直接连接； 无弹性，要求激光对心；100%的扭矩传输； 强制运动控制； 无过载保护0 0025%皮带/滑轮系 统在电机冋侧安装；高摩擦或滑 差损失；在轴承与密封件处存 在横向载何；通过带打滑或者 断裂进行过载保护不适用不适用不适用20%金属柔性联 轴器不允许偏心；要求定期润滑； 产生废油脂；磨损点多；无过 载保护1/4-1/2 0.02-0.1i nch(m)0.015i nch(0.38mm)10%弹性联轴器允许稍微的偏心；装置中的橡胶不耐热、 易受化 学和紫外线腐蚀；没有润滑

5、的 要求；轮胎式耦合器具有过载保护（需要更换橡胶）1 0.10i nch(2.54mm)0.05i nch(1.27 cm)10%液力耦合器能够允许稍微的偏心；传输液 对环境产生危害；能够安装要 求进行启动；容许脉动载荷； 通过液体的传输提供过载保 护；很难精确的设置所需性能需使用柔 性联轴器需要使用柔 性联轴器需要使用 柔性联轴 器15%磁力联轴器最大限度的允许偏心；无须润 滑；能提供指定的启动方式； 容许脉动载荷；无磨损部件； 软启动；过载保护，并且对电 机、负载、耦合器没有损害2 -4 0.125i nch(3.17mm)0.25i nch(6.35mm)3%表2不同传动方式之间系统总能

6、效比较技术单个设备的能 效系统总能效潜在损耗描述风门、阀门挡板系统30% - 40%30% - 40%能量损耗最高，不符合能效定律 （流量、速度和功率之间的关系 规律）滑轮系统85% - 90%75% - 85%根据能效定律（流量、速度和功 率间的关系规律）节能。能量损 失主要是皮带打滑、摩擦和轴承 磨损变频器96% - 99%75% - 90%根据流量、速度和功率间的关系 规律节能。能量损失是由于辅助 设备、电磁干扰和由偏心带来的 振动造成的滑差电机90% - 93%80% - 90%根据流量、速度和功率间的关系 规律节能。能量损失是由于电磁 体的启动、滑差及200马力以上时 所需的水冷装置

7、所造成液力耦合器83% - 87%80% - 85%根据流量、速度和功率间的关系 规律节能。能量损失是由于液体 粘性的改变、油的循环泵和振动磁力联轴器97% - 99%94% - 97%根据流量、速度和功率间的关系 规律节能。能量损失是由于控制 器和600马力以上时所需的水冷装置在不同传动方式之间做比较时，参考一下各种产品的所有权成本分析是很重 要的。这些分析包括了各种技术产品所伴随产生的所有成本。原始的购买成本只占总成本的10%-25%。系统的能效，运行成本（像长期维护要求）、系统寿命和 停工期的成本等都应被考虑在内。通过以上内容及列表介绍，得出磁力联轴器较其它类型的传动设备的优点主 要体现

8、在以下几个方面：（1）柔性启动，启动电流明显降低。柔性启动，保护电机和负载，保护载荷。使用磁力联轴器后，启动时电机加速到最大速度，在耦合磁场的影响下，负 载平缓启动、最终加速到接近电机速度。在皮带传送中，减小了启动时及运营中 冲击载荷对皮带的影响，延长了皮带的使用寿命。尤其是在带传动中，突然的启 动会导致皮带的拉伸和磨损，甚至是发生故障。根据美国magna drive在国外的数 据表明：磁力联轴器可以有效的降低 30%的皮带基本张力。在枣矿集团蒋庄煤矿北一皮带上，用磁力联轴器替换了原来的液力耦合器器，该煤矿井下运输机在启动时，启动电流的尖值较以前降低大约20%，而启动电流高峰持续时间缩短了超过

9、60%。输送带的启动平滑，速度由零逐渐缓慢上升， 加速度是连续的，接近于线性加速，实现了无冲击的柔性启动，这样可以大幅延 长胶带及电机的使用寿命，并减少了对电网的冲击。（2） 噪声、振动大幅降低，大大延长了电机与负载的使用寿命。 80%以上 的转动设备都是由于振动而出现故障的， 大多数的振动都是因为轴心偏移，另外 是由于设备的不平衡和共振。磁力联轴器靠空气间隙传递扭矩，是真正的无机械 连接装置。并且使用了无键连接，从而使得连接应力更加均匀，对中性好，承载能力强，装拆方便。实验表明，使用磁力联轴器能减少80%以上的振动。（3）运行电流有大幅降低、节能。 使用磁力耦合器，无需其它附属设备， 又大大

10、减少了系统的振动。实际上，国外的研究表明：普遍来说，振动和噪音会 造成系统的能耗增加2%3%。同时，因为液力联轴器用的是弹性联轴器，比起 直联的方式，要造成系统 3%5%的额外的能耗。最后，因为液力联轴器的传动 效率本身就不是很高，根据我们在国外得出的数据：普遍来说，磁力联轴器比液 力耦合器在能耗上会有12%以上的降低。从表2中可以看出，无论是但个设备 的能效还是系统的总能效，磁力联轴器的效率都是最高的。这为企业大大降低了 能耗，节约了运行成本。（4）大幅延长故障间隔时间，缩短停机时间。单纯从磁力联轴器连接来说，磁力联轴器基本上不发生故障，由于磁力联轴器靠空气间隙传递扭矩， 两部分没 有接触，

11、没有磨损部件，从而大大降低了系统中的振动， 并延长了电机与变速箱 的使用寿命，从而大大降低了出现故障的次数。在发生过载时，能迅速解除耦合， 对电机、负载和耦合器都没有损害，只是关闭电机使耦合器复位，清理负载然后 重启系统，简洁迅速、精确度高，使平均故障时间大为缩短。而采用液力联轴器， 首先是发生过载情况下，液力联轴器要采用喷油的方式泄压来过载保护，既污染环境又要一定的检修更换时间。即便是熟练的工人，从发现故障到恢复运行也要 20分钟以上的时间。同时，相比较磁力耦合器，液力联轴器不能有效保护电机 和负载的轴承和密封圈，会造成系统的故障率增加。在枣矿集团蒋庄煤矿北一皮带机上，该皮带机运量为1000

12、T/h，假设故障时间为半个小时，就少采煤 500T，以700元/T来算，将造成500TX700元/T=350， 000元的损失。即使把平均故障时间减少 50%的话，那么所带来的利润也是相当 可观的。（5）绿色环保、无污染。磁力联轴器结构简单，为免维护机械产品，甚至 无需润滑，对环境无任何污染损害。跟磁力联轴器比较起来，其他的产品各有其弊端：A液力联轴器需要工作液，这些工作液往往会对环境造成危害；然而液力 联轴器需要经常对工作腔及供油系统进行维护和检修；工作一段时间需要更换工 作液，系统需要两个联轴器才能将液力耦合器、 电机和工作机连接在一起，增加 了轴承磨损、需要较多的停工时间对设备进行检测、

13、 维修和更换；工作液温度升 高会降低传动效率；当发生过载时，易融塞融化，工作液从孔排出，需要重新加 入工作液、安装新的易融塞，清理负载等，工作繁琐且精确度相对较低，平均故 障时间要比磁力联轴器长很多。B弹性联轴器是靠压缩橡胶传递扭矩的， 允许一定角度的偏心和偏移，这会 大大缩减橡胶的使用寿命，预期寿命最少也要减少50%，并且为了保证联轴器的正常运行，需要定期检测和更换橡胶部件。C变频器对运行环境要求严格，易受外界的干扰，系统不稳定。需要安装滤 波器、变压器、冷却设备等附属装置，使得整个系统变的复杂，这些附属装置对 变频器能效的影响是显著的，尽管单看变频器效率还比较高，但实际上总的效率 却常常并不高。电子元器件的寿命都比较短，一般每四到七年就需要进行更换或 更新。同时，像煤矿等企业，一般工作环境比较恶劣，这会严重影响