昆钢本部300m2烧结机柔性传动安全联轴器的改造
2013-08-13陈胜涛金有祥
陈胜涛 金有祥
摘要：文章针对昆钢本部300m2烧结机柔性传动安全联轴器出现频繁打滑失效的问题，通过分析安全联轴器的结构，对比安全联轴器的机械保护与电气保护，重新设计一种联轴器取代安全联轴器，使烧结机柔性传动安全联轴器频繁打滑失效的问题得到根本解决，从而提高了烧结机的产量和质量，取得了良好的经济效益。
关键词：300m2烧结机；柔性传动；安全联轴器
中图分类号：TF321 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0038-02
昆钢本部300m2烧结机于2008年8月建成投产。烧结机的主驱动装置为双电机全悬挂柔性传动装置，结构简图见图1，主要有：（1）22×2kW电机；（2）一级减速机；（3）安全联轴器；（4）蜗轮、蜗杆减速机；（5）小齿轮；（6）大齿轮等部件。300m2烧结机投入生产近三年，先后出现四次柔性传动安全联轴器损坏打滑失效的设备事故，由于安全联轴器结构复杂，每次修复均需要4～6小时时间，造成烧结机较长时间停产，导致烧结机作业率下降，烧结矿产、质量受到影响。2011年7月6#高炉大修完毕，四烧300m2烧结机专供6#高炉烧结矿，而2011年6月至7月烧结机的柔性传动安全联轴器出现打滑失效的设备事故就有三次，严重威胁到炼铁厂生产组织，因此必须采取有效措施遏制这一设备事故的频繁发生。
1 原因分析
柔性传动安全联轴器主要依靠摩擦片的压紧力来传递扭矩，设定扭矩为2680N·m（结构简图见图2）。
通过对四次柔性传动安全联轴器损坏打滑现场进行观察发现，每次打滑引起的原因都是一致的，首先压盘（1）的联接螺栓和压盘（2）的导杆螺栓长期承受剪切力疲劳断裂后，引起内、外摩擦片压紧力不足，导致联轴器打滑，传动失效烧结机停机。同时每次安全联轴器损坏打滑我们都对烧结机进行详细检查，未发现外来的阻力，修复后对电机电流进行检测，单台电机的工作电流值为26～30A（电机额定电流为：43.1A），也就是说每次打滑烧结机均是在正常工作工况下发生的，安全联轴器设计本身有缺陷。
图1 双电机全悬挂柔性传动装置
针对这一情况，我们向设备设计制造厂家唐山矿山冶金机械厂的技术人员进行过咨询，信息反馈该类型的联轴器在其他冶金单位也出现过相同的设备事故，多数采取的补救措施为用螺栓代替导杆、蝶形弹簧组，尽可能地将安全联轴器内、外摩擦片顶死来避免打滑现象。我分析认为厂家这一建议仅是对导杆螺栓、压盘（1）的联接螺栓进行加大提高承受载荷的能力，但受安全联轴器本身结构限制，螺栓进行加大提高承载有限。另外将内、外摩擦片顶死来避免打滑，则安全联轴器所具有的一定保护作用也没有了，因此认为此方案不可取，必须考虑更好的改造方案，才能根本上解决问题。
图2 安全联轴器
2 改进措施
2.1 烧结机过载保护分析
自300m2烧结机投产三年以来，发生过载时最先起保护作用的是两台变频电机的过流保护。2011年4月23日烧结机更换新的固定滑道，开机后固定滑道与台车磨合期间阻力较大，导致两台变频电机的运行电流频繁超保护值115A而跳停多次，而这一期间烧结机柔传安全联轴器并没有发生机械保护打滑。因此，烧结机过载主要还是电气保护起作用，原设计的安全联轴器对烧结机的过载保护没有起到
作用。
2.2 改造设计
通过上述过载保护分析，在现有安全联轴器位置可以设计一套新联轴器取代，新联轴器必须结构简单、便于维修，同时所传递的扭矩不得低于原安全联轴器的设定扭矩2680N·m。
根据这一设计思路，我们决定参考HL6型弹性柱销联轴器来设计新联轴器，结合现场空间尺寸和一级减速机结构，设计了图3弹性柱销联轴器，对联轴器的尼龙柱销的剪切强度进行了校核。
2.2.1 校核HL6弹性销联轴器：
根据HL弹性柱销联轴器校核公式：
柱销的剪切强度τ=≤[τ]（N/mm）2 （1）
式中：
Tc——联轴器的计算转矩，这里取原安全联轴器设定扭矩为2680N·m
D1——所得设计联轴器尼龙柱销分度圆240mm
Z——所得设计联轴器尼龙柱销数8个
d3——所得设计联轴器尼龙柱销直径40mm
[τ]——尼龙柱销材料的许用剪切应力，可取11（N/mm）2
将各值代入式（1），计算得出：
τ=2.2≤[τ]
满足柱销的剪切强度要求。
2.2.2 计算所设计的联轴器剪断时尼龙柱销直径：
将上述已知条件，除d3外，代入式（1），计算得出：
d3=18.8mm
当承受设定扭矩为2680N·m时，尼龙柱销在19mm左右剪断。
图3 弹性柱销联轴器
2.2.3 校核改造设计的图3新弹性柱销联轴器。考虑到改造设计的新弹性柱销联轴器任要具有一定的机械保护作用，我们设计尼龙柱销时设计了∮30mm的剪切槽。
将上述已知条件，同时将d3=30mm，代入式（1），计算得出：
Tc=6782N/mm；大于原安全联轴器设定扭矩为2680N·m，满足使用条件。
2.3 实施过程
利用2011年7月20日计划检修时间，将加工好的弹性柱销联轴器置换了原设计的安全联轴器，检修完毕烧结机启动顺利，柔性传动的两台电机运行电流值在22～30A之间，属正常工作电流。
3 改造效果
2011年7月20日改造完毕至9月27日，烧结机正常运行了2个月，未发生联轴器柱销剪断的设备事故，烧结机事故台时明显减少。每月实现增产2250吨烧结矿。
4 结语
通过对300m2烧结机柔性传动安全联轴器的改造，彻底解决了安全联轴器频繁打滑导致烧结机停机的设备问题，大大减轻了设备维护人员的工作量。从长远来看，有利于烧结机作业率和利用系数的提高，电耗也会有一定下降，具有显著的经济效益。
