单臂螺旋卸车机加装液力偶合器技术改造

刘俊强，吴继军

（山东海化集团，山东 潍坊 262737）

山东海化股份有限公司纯碱厂的单臂螺旋卸车机是1986年投入使用的，螺旋卸车机采用电机→联轴器→减速机→链轮→螺旋的方式完成卸车作业。由于投产初期卸车量相对较少，煤质好，螺旋卸车机故障率相对较少，随着海化热电公司扩建，原煤需用量从每年60万吨增加到现在每年300万吨左右，单臂螺旋卸车机卸车量大大增加。同时，部分原煤中存在大块煤矸石，经常导致卸煤机螺旋电机烧坏，减速机、轴承座损坏，螺旋损坏、变形等故障，螺旋半年更换一次，维修费用高、施工难度大。而且严重影响卸煤机卸车速度，也造成电能的浪费。最重要的是常常因为设备损坏、卸车时间长造成铁路货车使用费超时罚款，全年因超时罚款达几十万元，给纯碱厂造成严重的经济损失。因此，进行技术改造是及其必要的。

1 原因分析

对单臂螺旋卸车机发生的各种故障进行分析，造成这些故障的最直接原因是：卸煤机电动机与减速机直联，减速机与螺旋之间采用链传动，传动比固定，没有防止过载的安全装置，螺旋转动卸车时遇到大块煤矸石突然冲击，冲击力在瞬间无法释放，必然导致电机烧毁，减速机、轴承座、螺旋等部件变形、损坏的故障的发生。

2 技术改造

经过查阅国内相关卸车设备结构和对单臂螺旋卸车机传动受力的理论计算，在单臂螺旋卸车机电机与减速机之间加装YOX450限矩型液力偶合器可以起到保护电机、减速机、螺旋的作用。限矩型液力偶合器在遇到突然冲击或过载时可以自动卸载，起到保护其他设备的作用。

图1 液力偶合器安装位置

2.1 液力偶合器选型

1）为提高卸车效率螺旋卸车机的电动机由18.5kW增大到22kW，配套相应减速机。

2）液力偶合器选型计算

液力偶合器传动功率计算公式：

式中，N——工作机最大的轴功率（kW），取n＝987 r／min的轴功率30kW进行计算；

λΒ——偶合器泵轮力矩系数，取λΒ＝2.5×10－6min2／m；

r——工作液重度，20号透平油r＝860kg／m3；

由公式（1）得：

D＝（975 N／λΒ·r·n3B）－5＝（975×30／2.5×10－6×860×9873）－5＝0.141m

按GB5837～86液力偶合器型式、技术参数标准，D之值按系列化，取D＝0.2m；按照卸车机的功率、转速、运行工况的条件，可选用YOX限矩型，所以选择YOX450限矩液力偶合器。

3）通过分析螺旋直径大小对卸车效率影响不大，但减小螺旋直径可以大大降低电机承受的负载，因此螺旋直径由650mm改为600mm。

2.2 限矩型液力偶合器传动系统的主要作用

1）具有减缓起动冲击和隔离扭振的作用。由于液力偶合器使用液压油液体传动，即使操作人员发生误操作，卸车机螺旋先吃料，后起动，也可以避免电机起动时间过长烧坏电机。

2）具有过载保护作用。在卸车机螺旋遇到吃料深，或者大的煤矸石时，液力偶合器可以自行卸载。如果野蛮卸车，液力偶合器将起动自身保护装置“铅堵”：打开铅堵，液力偶合器液压油10秒钟全部泄出，最大限度的保护电机、减速机、液力偶合器。

3）具有节能效果。加装液力偶合器后，纯碱厂6台螺旋卸车机每年可节约用电折合8 525t标准煤，节能效果明显。

4）延长电机工作寿命。降低电动机起动电流，缩短电动机启动时间，避免当操作人员发生误操作时，卸车机螺旋先吃料，后起动，电机起动时间过长烧坏电机。

5）减少故障率，降低维修费用。

6）安装、维护简单，投资小，每台液力偶合器6 000元。

3 改造效果

经过技术改造以后，卸车机卸车效率大大提高，操作人员操纵设备来回3～5次5～6min即可卸完一个60T车皮，每个车皮可节约卸车时间5min。单台螺旋卸车机总功率为60kW，按照纯碱厂每年300万t卸车量，每年可节约用电25万kWh，每年可节约12.5万元。

加装液力偶合器的螺旋卸车机2012年10月投入使用以来，运行安全稳定，电机、减速机、轴承座、卸车机螺旋等故障率显著降低，生产率大大提高。螺旋使用寿命大大加长，卸车机螺旋更换由半年延长至二年，每台卸车机可节约1.45万元，纯碱厂共6台卸车机，每年可节约螺旋费用8.7万元。实践证明，这种加装液力偶合器技术改造设计合理，性能可靠，完全满足螺旋卸车机的使用要求，而且安装简单、工作可靠、维护方便、维修量小及投资小，具有一定的推广价值。