探究皮带机系统联轴器优化技改
发布时间：2016-06-07朱妍1 陈宁2 张媛3
（1.兖矿集团大陆机械有限公司设计一部；2.兖矿集团综机管理中心南屯工程队；3.济南轻骑铃木摩托车有限公司生产技术部）
摘 要：皮带机作为矿业生产中的重要运输设备，其工作原理是通过绕线电机的经转子绕组来实现启动和工频运行，并经过联轴器切换到皮带机中，在摩擦力的带动和特殊的张力变形下，实现皮带在滚轴上的运动。本文结合工作实例，分析了皮带机系统联轴器在技术改造前所存在的问题，并对原有联轴器进行了优化与改进，从而有效改善了皮带机系统的运行情况，取得了较好的经济效益与使用效果。
关键词：皮带机系统；联轴器；优化；技术改造
某矿业工程中所使用的皮带机驱动系统，主要是由电动机、制动器、减速器、联轴器等结构所组成，其中联轴器是采用的膜片式联轴器。膜片式联轴器的材料主要为铝合金，具有质量轻、尺寸小、抗油性、耐腐蚀等特性，而且其顺时针和逆时针的回转特性完全相同，因此在工作中具有较大的扭矩承载。然而在实际使用过程中，发现该联轴器的膜片较容易损坏，其实际使用寿命偏短，导致工程中皮带机系统故障频发，并出现了较长时间的停机维修，严重影响到了工程的正常进度与高效化生产。为此，必须对该工程中皮带机联轴器系统进行有针对性的技术优化与改造，以确保正常的生产运营。
1.原有联轴器结构形式及改造原因
1.1.原有联轴器结构形式
该工程中皮带机系统，采用的是膜片式联轴器，其结构主要由金属膜片、半联轴器、中间套、压紧单元、螺栓、防松螺母、限位垫圈等组成。
1.2.改造原因
1.2.1.从运行原理上分析
膜片式联轴器中的金属膜片式是被销钉紧固在轴套上，并依靠膜片来实现扭矩的传递和消除来自多方位的偏移量。然而在皮带机实际运转过程中，膜片需要补偿角度、轴向、径向等多方位的偏移量，容易导致误差的累积，从而影响到皮带机的正常运转，并导致故障频繁，皮带机的正常使用寿命也大为降低。因此膜片联轴器在皮带机系统中的应用，不太适宜。
1.2.2.从设备维修上分析
由于膜片联轴器中的膜片主要是采用的是不锈钢材料，这种材料的特点是强度较高但韧性偏低。因其韧性低的特点，在皮带机运行过程中容易出现断裂、扭曲以及复杂变形等问题。而且当膜片式联轴器出现膜片断裂或变形等问题时，要拆除已经损坏的膜片并重新更换维修的难度非常大，导致设备维修和更换的速率会极大降低，从而延长了停工维修的时间，并影响到整个生产的正常运行。
2.具体技术改造方案
该矿业工程中共有6条皮带机系统，分别为AQ5、AQ6、AJ5-2、AJ5-1、AJ6和AM5，在实施技术改造的过程中，应采取区别对待和求同存异的原则。并通过对联轴器结构与原理的仔细研究与分析，实施以下方面的优化与技术改进：
2.1.数据测量
应精确测量出各皮带机系统中驱动减速箱中，输出轴与驱动滚筒轴的直径值和长度值，并具体测量减速箱、电机以及驱动滚筒之间的相互间距，以此作为优化技改的基础数据，确保现场技改工作的可操作性与设计图纸的准确性。
针对该矿业工程中，各皮带机系统的实测数据的对比分析，可发现其中AQ5、AQ6这两种皮带机系统在驱动轴系统相对位置及驱动轴尺寸方面均趋于一致，而其它四种皮带机系统则不尽相同。因此，在优化技改的方案设计时，需要设计五种不同的联轴器结构。
2.2.联轴器材料的选用
应根据工程中各皮带机驱动系统中不同的输出扭矩，计算得出联轴器装置工作中所需要承受的Z大荷载值，以此选择出联轴器结构适宜的制造材料。
在该矿业工程中，其中AQ5和AQ6这两种皮带机系统的承载力扭矩较大，而其它四种皮带机系统的承载力扭矩相对较小。根据我国机械设计规范中对联轴器Z大安全荷载值的规定，以及计算所得出的具体数据，AQ5和AQ6这两种皮带机系统的联轴器制造材料，适宜选用铸钢材料，以确保联轴器具有足够的韧性与强度；而另外四种皮带机系统的联轴器制造材料，可选用45号钢，即可保证联轴器具备足够的韧性要求。
2.3.联轴器结构的优化
应根据工程中皮带机系统的工作特性，及联轴器的受力特点，重新选择适宜的联轴器结构，并对所选用联轴器进行系统的评估与论证，以真正确保低故障率和快捷的维修速度。
在该矿业工程中，AQ5和AQ6这两种皮带机系统联轴器两半轴间的间距在15～18mm之间，其它四种皮带机系统联轴器两半轴间的间距在18～20mm之间。为有效减少两半轴连接装置因承载力的作用对角度、轴向、径向等多方位偏移量的补偿，应当选择补偿能力较强的联轴器结构。其中，滚子链型联轴器具有补偿能力强、结构简单（四个件组成）、装拆方便、拆卸时不用移动被联接的两轴、尺寸紧凑、质量轻、工作可靠以及使用寿命较长等优点，成为了优化技改中首要选择的联轴器结构。
3.优化技改的实施与改造效果
3.1.在对优化技改方案综合性评估和反复论证后，工程中首先决定先对AQ5皮带机联轴器实施技术改造，以观察检验实际的改造效果，并方便对可能出现的问题进行改进。根据上述的具体改造方案，对AQ5皮带机联轴器实施优化技改后，在后续两个月的实际运行中发现皮带机整个运行平稳，且故障率得到极大降低，设备维修和更换的速率也得到了提高，取得了较好的技改效果。
3.2.在AQ5皮带机联轴器优化技改成功以后，在利用生产间隙的时间段内陆续对工程中另外五个皮带机联轴器，根据改造方案实施了优化技改工作。通过对实际运行中的观测，发现各皮带机系统运行平稳、故障率明显降低，设备维修和更换的速率也得到了提高，取得了较好的技改效果。
4.总结
本文结合工作实例，分析了原皮带机系统联轴器的结构形式、存在问题及问题原因，并对原有联轴器进行了有针对性的优化与技术改造。通过对改造后实际运行情况的观察分析，该优化技改有效改善了皮带机系统的运行状态，取得了较好的经济效益与使用效果。
参考文献：
[1]戴玲玲.高炉上料主皮带传动系统制动轮联轴器改造[J].山东煤炭科技，2011（5）.
[2]杜现科.浅谈中小型煤矿皮带机改造[J].中小企业管理与科技，2013（9）.
[3]李碾峰，杨光.煤矿井下皮带机集控改造及应用探析[J].煤炭工程，2013（32）.
关键词：皮带机系统；联轴器；优化；技术改造
某矿业工程中所使用的皮带机驱动系统，主要是由电动机、制动器、减速器、联轴器等结构所组成，其中联轴器是采用的膜片式联轴器。膜片式联轴器的材料主要为铝合金，具有质量轻、尺寸小、抗油性、耐腐蚀等特性，而且其顺时针和逆时针的回转特性完全相同，因此在工作中具有较大的扭矩承载。然而在实际使用过程中，发现该联轴器的膜片较容易损坏，其实际使用寿命偏短，导致工程中皮带机系统故障频发，并出现了较长时间的停机维修，严重影响到了工程的正常进度与高效化生产。为此，必须对该工程中皮带机联轴器系统进行有针对性的技术优化与改造，以确保正常的生产运营。
1.原有联轴器结构形式及改造原因
1.1.原有联轴器结构形式
该工程中皮带机系统，采用的是膜片式联轴器，其结构主要由金属膜片、半联轴器、中间套、压紧单元、螺栓、防松螺母、限位垫圈等组成。
1.2.改造原因
1.2.1.从运行原理上分析
膜片式联轴器中的金属膜片式是被销钉紧固在轴套上，并依靠膜片来实现扭矩的传递和消除来自多方位的偏移量。然而在皮带机实际运转过程中，膜片需要补偿角度、轴向、径向等多方位的偏移量，容易导致误差的累积，从而影响到皮带机的正常运转，并导致故障频繁，皮带机的正常使用寿命也大为降低。因此膜片联轴器在皮带机系统中的应用，不太适宜。
1.2.2.从设备维修上分析
由于膜片联轴器中的膜片主要是采用的是不锈钢材料，这种材料的特点是强度较高但韧性偏低。因其韧性低的特点，在皮带机运行过程中容易出现断裂、扭曲以及复杂变形等问题。而且当膜片式联轴器出现膜片断裂或变形等问题时，要拆除已经损坏的膜片并重新更换维修的难度非常大，导致设备维修和更换的速率会极大降低，从而延长了停工维修的时间，并影响到整个生产的正常运行。
2.具体技术改造方案
该矿业工程中共有6条皮带机系统，分别为AQ5、AQ6、AJ5-2、AJ5-1、AJ6和AM5，在实施技术改造的过程中，应采取区别对待和求同存异的原则。并通过对联轴器结构与原理的仔细研究与分析，实施以下方面的优化与技术改进：
2.1.数据测量
应精确测量出各皮带机系统中驱动减速箱中，输出轴与驱动滚筒轴的直径值和长度值，并具体测量减速箱、电机以及驱动滚筒之间的相互间距，以此作为优化技改的基础数据，确保现场技改工作的可操作性与设计图纸的准确性。
针对该矿业工程中，各皮带机系统的实测数据的对比分析，可发现其中AQ5、AQ6这两种皮带机系统在驱动轴系统相对位置及驱动轴尺寸方面均趋于一致，而其它四种皮带机系统则不尽相同。因此，在优化技改的方案设计时，需要设计五种不同的联轴器结构。
2.2.联轴器材料的选用
应根据工程中各皮带机驱动系统中不同的输出扭矩，计算得出联轴器装置工作中所需要承受的Z大荷载值，以此选择出联轴器结构适宜的制造材料。
在该矿业工程中，其中AQ5和AQ6这两种皮带机系统的承载力扭矩较大，而其它四种皮带机系统的承载力扭矩相对较小。根据我国机械设计规范中对联轴器Z大安全荷载值的规定，以及计算所得出的具体数据，AQ5和AQ6这两种皮带机系统的联轴器制造材料，适宜选用铸钢材料，以确保联轴器具有足够的韧性与强度；而另外四种皮带机系统的联轴器制造材料，可选用45号钢，即可保证联轴器具备足够的韧性要求。
2.3.联轴器结构的优化
应根据工程中皮带机系统的工作特性，及联轴器的受力特点，重新选择适宜的联轴器结构，并对所选用联轴器进行系统的评估与论证，以真正确保低故障率和快捷的维修速度。
在该矿业工程中，AQ5和AQ6这两种皮带机系统联轴器两半轴间的间距在15～18mm之间，其它四种皮带机系统联轴器两半轴间的间距在18～20mm之间。为有效减少两半轴连接装置因承载力的作用对角度、轴向、径向等多方位偏移量的补偿，应当选择补偿能力较强的联轴器结构。其中，滚子链型联轴器具有补偿能力强、结构简单（四个件组成）、装拆方便、拆卸时不用移动被联接的两轴、尺寸紧凑、质量轻、工作可靠以及使用寿命较长等优点，成为了优化技改中首要选择的联轴器结构。
3.优化技改的实施与改造效果
3.1.在对优化技改方案综合性评估和反复论证后，工程中首先决定先对AQ5皮带机联轴器实施技术改造，以观察检验实际的改造效果，并方便对可能出现的问题进行改进。根据上述的具体改造方案，对AQ5皮带机联轴器实施优化技改后，在后续两个月的实际运行中发现皮带机整个运行平稳，且故障率得到极大降低，设备维修和更换的速率也得到了提高，取得了较好的技改效果。
3.2.在AQ5皮带机联轴器优化技改成功以后，在利用生产间隙的时间段内陆续对工程中另外五个皮带机联轴器，根据改造方案实施了优化技改工作。通过对实际运行中的观测，发现各皮带机系统运行平稳、故障率明显降低，设备维修和更换的速率也得到了提高，取得了较好的技改效果。
4.总结
本文结合工作实例，分析了原皮带机系统联轴器的结构形式、存在问题及问题原因，并对原有联轴器进行了有针对性的优化与技术改造。通过对改造后实际运行情况的观察分析，该优化技改有效改善了皮带机系统的运行状态，取得了较好的经济效益与使用效果。
参考文献：
[1]戴玲玲.高炉上料主皮带传动系统制动轮联轴器改造[J].山东煤炭科技，2011（5）.
[2]杜现科.浅谈中小型煤矿皮带机改造[J].中小企业管理与科技，2013（9）.
[3]李碾峰，杨光.煤矿井下皮带机集控改造及应用探析[J].煤炭工程，2013（32）.
来源：《中国机械》2014年第7期