皮带机系统联轴器优化技改

　　摘　要：分析了膜片式联轴器的结构和现场使用、维修过程中存在的问题。对联轴器进行重新选型。从6个方面介绍了根据皮带机驱动系统部件尺寸和相对位置进行新型联轴器的设计、制作、安装和调试运行。阐述了技术关键点。改造后真正实现了皮带机系统的优化配置。
　　关键词：港口；皮带机；联轴器；优化
　　1　问题的提出
　　联轴器是联接两轴或轴与回转件，使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。
　　秦皇岛港煤一期东扩工程的皮带机驱动系统采用膜片式联轴器联接。这种联轴器虽然具有不用润油，结构较紧凑，无旋转间隙等优点。但是此种联轴器经过现场使用发现膜片较易损坏，使用寿命较短，致使皮带机故障率较高，停机维修时间长的弊端日益明显。这与港口生产设备要求故障率低、使用寿命长、维修方便快捷方面不相符合，影响了高效生产。
　　2　膜片式联轴器结构和现场实际使用情况
　　2.1 膜片式联轴器由几个膜片和两个轴套组成。膜片被用销钉紧固在轴套上，在驱动系统运转过程中补偿偏心（如图1、图2所示）。驱动系统排装后需要补偿径向、角向、轴向偏差，膜片要补偿系统偏差，就需要复杂的弯曲变形，所以膜片联轴器不太适应偏心。由于补偿偏差能力的严重缺陷致使其使用寿命大大降低，故障频发。 　　2.2 膜片联轴器中膜片均采用如不锈钢等强度高而韧性低的材料。而低韧性材料Z大的缺点就是变形能力差，长期使用会造成扭曲，断裂，复杂变形。由于膜片变形、断裂、甚至严重扭曲造成连接螺栓拆除十分困难，而要拆除已损坏膜片并实现高精密排装，保证其不再发生变形的难度更大。因此对其维修的效率大大降低，停机维修时间必然显得十分漫长。
　　2.3 在对皮带机驱动减速箱或驱动滚筒进行更换时要涉及到膜片联轴器的拆装，同样需要较长的维修时间。
      膜片式联轴器的高故障率，维修安装困难，以及对驱动系统维修带来的诸多影响和不便，大大降低了皮带机驱动系统的优化组合，成为整个皮带机系统高效运行的瓶颈装置。
　　3　具体改造内容
　　3.1 对煤一期东扩工程六条皮带机AQ5、AQ6、AJ5-2、AJ5-1、AJ6、AM5的驱动系统区别对待，求同存异。精确测量各驱动减速箱输出轴和驱动滚筒轴的长度和直径，测量驱动电机、减速箱、驱动滚筒的相对位置间距。根据实测数据对比发现AQ5和AQ6的驱动轴尺寸、驱动系统相对位置一样，其它各不相同。需要设计五种不同的联轴器。
　　3.2 根据各减速箱的输出功率、转速、扭矩和驱动滚筒尺寸型号计算出联轴器需要承载的Z大载荷。根据机械设计规范要求确定Z大安全载荷。以此为依据对AQ5、AQ6承载大扭矩的联轴器材料选择铸钢材料，对其它4条皮带机中承载扭矩相对较小的联轴器选用45^#钢。
　　3.3 为减少联轴器两半轴连接装置的承载载荷，将两半轴间隙控制在20mm以内（AQ5、AQ6间隙15～18mm，其它间隙18～20mm）以消除扭矩对半轴连接装置的形变损害。考虑到对驱动系统偏心的良好适应性，对径向、角向、轴向偏差较强的补偿能力和半轴连接装置抗复杂变形能力，联轴器选择滚子链型联轴器（如图3所示）。 

　　3.4 在改进方案充分论证基础上，决定先对AQ5联轴器（见图4）进行改进性实验来观察实际效果，以便归纳其他皮带机联轴器改型需要的改进之处。AQ5皮带机联轴器在改进后2个月运行过程中发现运行平稳，安装维修方便，故障率低，使用效果良好。

　　3.5 根据AQ5皮带机联轴器改造的经验，对其他皮带机不同轴径加工制作一定数量的厚度为1～3mm的垫圈，用以调整半轴间的尺寸间隙。
　　3.6 AQ5改型成功后，利用生产间隙在不到一年的时间里陆续对AQ6、AJ5-2、AJ6、AM5、AJ5-1进行了改造。通过对其持续观察发现此次改造确实解决了膜片式联轴器存在的高故障率、安装维修困难、维修停机时间长等诸多弊端，很好地消除了皮带机系统高效运行的瓶颈问题，真正实现了东扩工程皮带机系统的优化配置。
　　4　技术关键点
　　4.1 精确测量驱动输出轴尺寸及驱动各部件相对位置，为设计改型提供依据，确保设计图纸的准确性和现场实施的可操作性。
　　4.2 根据驱动系统不同的输出扭矩，计算联轴器装置需要承载的Z大安全载荷，并以此为依据选择合适的制作材料。
　　4.3 为减少两半轴连接装置因承载对径向、角向、轴向偏差较强的补偿所造成的复杂受力载荷，选择补偿能力强的连接装置。
　　4.4 根据各驱动系统的差异，严格控制两半联轴器的间隙（20mm以内），以降低其承受的扭矩载荷。
　　4.5 对所选型联轴器的优缺点进行综合评估和反复论证，保证低故障率、维修方便快捷，维修停机时间Z短，以适应港口实际生产。
　　4.6 对有代表性的设备进行实验性改进，观察效果查找不足，以便后续改造的持续改进，实现驱动配置的持续优化。
　　5　使用效果
　　通过对联轴器的重新设计选型，在使用过程中发现皮带机驱动系统的故障率显著降低，大大缩短了停机维修时间，从而有效地实现了皮带机驱动系统的优化配置。改造后近一年的时间里未发生因联轴器出现故障而造成的停机事件。