輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置劇烈振動(dòng)的原因分析及處理措施

葉劍橋

（華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，廣西 南寧 530011）

0 前言

帶式輸送機(jī)是大部分工廠的基本設(shè)備，它廣泛用于工廠的各個(gè)部分。在糖廠破碎后的甘蔗、提汁后的蔗渣、鍋爐燃料和成品糖輸送等都離不開帶式輸送機(jī)。有些輸送機(jī)是生產(chǎn)物料的唯一通道，例如糖廠壓榨機(jī)組的蔗絲（蔗渣）輸送帶。有些物料設(shè)有備用輸送機(jī)，例如鍋爐燃料輸送帶。不管是哪種情況，物料輸送機(jī)工作的好壞直接影響到工廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行。物料輸送機(jī)在運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)很多問題，而比較難解決的問題就是輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)。物料輸送機(jī)長(zhǎng)時(shí)間在劇烈振動(dòng)下運(yùn)行，直接影響到輸送帶及附屬設(shè)備的安全，進(jìn)而影響到整個(gè)工廠的正常生產(chǎn)。

1 振動(dòng)原因分析和處理措施

針對(duì)輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)超標(biāo)問題，可能的原因及相應(yīng)的處理措施如下。

第一，電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)找中心是否達(dá)標(biāo)，需經(jīng)反復(fù)復(fù)核，確保達(dá)標(biāo)。

第二，液力偶合器本身動(dòng)平衡是否達(dá)標(biāo)。將液力偶合器送去做動(dòng)平衡試驗(yàn)，檢測(cè)液力偶合器的動(dòng)平衡。

第三，驅(qū)動(dòng)架強(qiáng)度是否足夠。可通過加固驅(qū)動(dòng)架，檢測(cè)振動(dòng)值。

第四，設(shè)備振動(dòng)頻率和轉(zhuǎn)運(yùn)塔鋼結(jié)構(gòu)固有頻率相近，是否產(chǎn)生共振。請(qǐng)專業(yè)單位檢測(cè)，實(shí)際振動(dòng)頻率約等于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，和轉(zhuǎn)運(yùn)塔鋼結(jié)構(gòu)固有頻率相差較大時(shí)，可排除是共振的問題。

第五，使用膜片雙支撐連接方式的液力偶合器時(shí)，檢查液力偶合器重心是否偏心。液力偶合器的彈性聯(lián)軸器螺栓與聯(lián)軸器孔及膜片孔有間隙，導(dǎo)致安裝時(shí)液力偶合器聯(lián)軸器不易與前后設(shè)備軸即電機(jī)及減速機(jī)的聯(lián)軸器對(duì)中，液力偶合器軸線會(huì)在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，與其實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相距較大，重心容易偏心，從而引起驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)。解決辦法是生產(chǎn)廠家配套供應(yīng)專用的膜片聯(lián)軸器和專用安裝工具。

2 液力偶合器的作用

用液力偶合器連接電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)械如減速機(jī)等，能夠顯著改善電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，避免發(fā)生電機(jī)過載造成燒毀事故。液力偶合器已廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備的驅(qū)動(dòng)中。在新建的糖廠中也得到廣泛應(yīng)用，例如，主給水泵、鍋爐引風(fēng)、鼓風(fēng)機(jī)、蔗刀機(jī)和蔗渣輸送帶等。輸送帶在電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)之間安裝了限矩型液力偶合器，改善了設(shè)備的啟動(dòng)條件。

2.1 工作原理

液力偶合器主要由殼體、泵輪、渦輪三部分組成。液力偶合器的工作原理是在工作腔內(nèi)充入一定量的透平油，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)泵輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)；高速轉(zhuǎn)動(dòng)的泵輪帶動(dòng)透平油高速運(yùn)動(dòng)；透平油再將動(dòng)能傳遞給渦輪，全面實(shí)現(xiàn)能量從電動(dòng)機(jī)傳到工作機(jī)械的傳遞。

2.2 液力偶合器膜片雙支撐連接方式的提出

通常為了便于液力偶合器的加油和維護(hù)，液力偶合器的渦輪軸往往設(shè)計(jì)成與減速機(jī)輸入軸連接，液力偶合器殼體與電動(dòng)機(jī)軸連接。這種連接方式使液力偶合器殼體可以隨意用手扳轉(zhuǎn)，方便維護(hù)檢修。但由于減速機(jī)輸入軸直徑通常小于電動(dòng)機(jī)軸直徑，當(dāng)液力偶合器渦輪軸套裝固定在減速機(jī)輸入軸時(shí)，減速機(jī)輸入軸將承擔(dān)液力偶合器的全部重量和振動(dòng)負(fù)荷，斷裂的風(fēng)險(xiǎn)較大；而液力偶合器殼體設(shè)計(jì)固定在電動(dòng)機(jī)軸時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸要承擔(dān)液力偶合器的全部重量和振動(dòng)負(fù)荷，該殼體需要接一個(gè)半聯(lián)軸器套裝在電動(dòng)機(jī)軸上，這樣會(huì)造成液力偶合器的重心和電動(dòng)機(jī)的距離加大，電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)荷也相應(yīng)增大。為了減少減速機(jī)輸入軸或電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)荷，有些液力偶合器采用膜片雙支撐的連接方式，就是兩端用彈性膜片聯(lián)軸器分別接到電動(dòng)機(jī)軸和減速機(jī)輸入軸，由電動(dòng)機(jī)軸和減速機(jī)輸入軸共同分擔(dān)液力偶合器的重量和振動(dòng)負(fù)荷。

3 應(yīng)用

由中國(guó)機(jī)械進(jìn)出口（集團(tuán)）總公司EPC總承包的國(guó)外項(xiàng)目，有10條煤輸送帶的驅(qū)動(dòng)裝置采用了膜片雙支撐連接方式，在試運(yùn)行時(shí)劇烈振動(dòng)，因此該公司通過分析輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置劇烈振動(dòng)的可能原因，找到根本原因，進(jìn)而解決振動(dòng)問題。

3.1 項(xiàng)目基本情況

改進(jìn)前的煤輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前的煤輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置圖

該項(xiàng)目的煤輸送帶和驅(qū)動(dòng)裝置的相關(guān)參數(shù)，如表1所示。表1中振動(dòng)允許值是振動(dòng)超標(biāo)后廠家放寬要求的數(shù)值。

表1 煤輸送帶和驅(qū)動(dòng)裝置的相關(guān)參數(shù)

試機(jī)時(shí)發(fā)現(xiàn)這10條煤輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)值在7 mm/s~30 mm/s之間，超出振動(dòng)允許值太多。

3.2 劇烈振動(dòng)原因分析

通過檢查分析電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)找中心問題以及液力偶合器本身動(dòng)平衡情況等能引起輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置劇烈振動(dòng)的原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)是液力偶合器重心偏心引起的劇烈振動(dòng)。

中小型限矩型液力偶合器沒有地腳螺栓，采用膜片雙支撐連接方式的液力偶合器兩端靠?jī)蓚€(gè)彈性膜片聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)連接，由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)共同將其支承。液力偶合器的位置安裝是否合適，完全取決于其兩端的聯(lián)軸器的安裝狀況。由于市場(chǎng)上售賣的彈性膜片聯(lián)軸器為通用件，柱銷與法蘭孔及膜片孔之間有較大間隙，在電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)找好中心后，如果直接將液力偶合器安裝上去，液力偶合器軸線和實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)軸線一般較難重合，重心偏離較大。液力偶合器與聯(lián)軸器間隙示意圖，如圖2所示。

圖2 液力偶合器與聯(lián)軸器間隙示意圖

這10條輸煤帶的液力偶合器的重量在150 kg~300 kg之間，重心偏離零點(diǎn)幾毫米就能引起很大的振動(dòng)。安裝時(shí)在收緊聯(lián)軸器螺栓前調(diào)整液力偶合器使其軸線與實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合，但液力偶合器靠電動(dòng)機(jī)這側(cè)的半聯(lián)軸器是直接設(shè)計(jì)在殼體上的，而且沒有用于校正液力偶合器軸線的圓，印度的液力偶合器供貨方也找不到可行的校正液力偶合器軸線的辦法，因而在現(xiàn)場(chǎng)校正不了。

為了驗(yàn)證劇烈振動(dòng)是否是由于液力偶合器偏心引起的，加工一根鋼軸代替液力偶合器，用這根鋼軸直接連接電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)。啟動(dòng)后幾乎感覺不到振動(dòng)，用測(cè)振儀測(cè)得振動(dòng)值為0.1 mm/s。由此可以判斷，劇烈振動(dòng)是因?yàn)橐毫ε己掀髌囊鸬摹?/p>

3.3 處理措施

由于難以調(diào)整液力偶合器軸線在合理位置，就難將振動(dòng)值控制在允許范圍，可使用其他連接方式的液力偶合器取代原有液力偶合器。新的液力偶合器的渦輪軸直接套裝在電動(dòng)機(jī)軸上，這樣可以確保液力偶合器和電動(dòng)機(jī)同軸，重心偏心極小，同時(shí)液力偶合器的重心和電動(dòng)機(jī)的距離不遠(yuǎn)，電動(dòng)機(jī)軸能承受液力偶合器的重量和振動(dòng)負(fù)荷，如圖3所示。為了方便維護(hù)液力偶合器，在液力偶合器上開了8個(gè)盤車孔，維修人員用鋼棒插入盤車孔可以盤動(dòng)液力偶合器機(jī)殼，方便進(jìn)行加油或維修。

圖3 改進(jìn)后的煤輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置

10條煤輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置的液力偶合器由膜片雙支撐改為電動(dòng)機(jī)軸支撐，改進(jìn)之后，煤輸送帶的驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)值在允許范圍內(nèi)，運(yùn)行至今，效果良好。

4 改進(jìn)膜片雙支撐液力偶合器的建議

液力偶合器采用膜片雙支撐連接方式，由電動(dòng)機(jī)軸和減速機(jī)輸入軸共同分擔(dān)液力偶合器的重量和振動(dòng)應(yīng)力，可以減少電動(dòng)機(jī)或減速機(jī)斷軸的風(fēng)險(xiǎn)。沒有專用聯(lián)軸器和安裝工具，液力偶合器兩端彈性膜片聯(lián)軸器較難可靠對(duì)中，導(dǎo)致液力偶合器重心偏心是煤輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)超標(biāo)的根本原因。

改進(jìn)膜片雙支撐液力偶合器的建議如下。

第一，圖4是本文設(shè)計(jì)的專用彈性膜片聯(lián)軸器和專用支架及使用方法。專用彈性膜片聯(lián)軸器和專用支架建議由液力偶合器廠家配套供應(yīng)。聯(lián)軸器的外圓要求和軸孔在同一次裝夾中加工出來，以保證聯(lián)軸器外圓和軸孔同軸。粗實(shí)線部分是專用安裝支架，用于安裝液力偶合器。加工時(shí)圓A和圓B在同一次裝夾中加工出來，確保這兩個(gè)圓同軸。圓A直徑和電動(dòng)機(jī)側(cè)或減速機(jī)側(cè)半聯(lián)軸器外圓直徑按間隙配合加工。專用支架加工好后切成兩半，安裝時(shí)使用其中半邊。電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)找正好后將專用支架固定在電動(dòng)機(jī)或減速機(jī)側(cè)半聯(lián)軸器上。安裝專用支架時(shí)要確保圓A和電動(dòng)機(jī)或減速機(jī)側(cè)半聯(lián)軸器外圓充分接觸。收緊專用支架螺栓后，將液力偶合器從上方吊在專用支架上，將膜片聯(lián)軸器裝好，然后拆除專用支架。

圖4 專用支架示意圖

第二，如果液力偶合器有一側(cè)的半聯(lián)軸器直接加工在殼體上時(shí)，可加工一個(gè)與專用支架配套的校正圓。安裝時(shí)將此圓擱在專用支架上，液力偶合器與專用支架配合位置示意圖，如圖5所示。

圖5 液力偶合器與專用支架配合位置示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

液力偶合器雖然不是工廠的核心設(shè)備，但它安全正常運(yùn)行往往會(huì)對(duì)項(xiàng)目能否按時(shí)移交以及工廠能否正常運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。用膜片雙支撐方式的液力偶合器應(yīng)用還不多，廠家沒有配套供應(yīng)專用聯(lián)軸器和安裝工具，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)就難以保證液力偶合器重心不偏心。如果生產(chǎn)廠家提供專用的聯(lián)軸器和安裝工具，確保液力偶合器安裝時(shí)軸線能處在合理的位置，從而保障液力偶合器重心不偏心，最終解決輸送帶驅(qū)動(dòng)裝置振動(dòng)值嚴(yán)重超標(biāo)的問題，這樣更有利于推廣采用膜片雙支撐的連接方式的液力偶合器。