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SKF格柵聯軸器在煤炭皮帶機上的應用分析

時間：2012-12-14 15:33:21來源：梁光雁卞勝利

導語：?本文介紹了SKF格柵聯軸器的顯著優點和技術性能，指出對于煤炭皮帶機在實際使用中存在振動和沖擊載荷的應用場合，SKF格柵聯軸器是一個理想選擇。本文也介紹了SKF格柵聯軸器在煤炭皮帶機上的應用選型和維護保養，通過探討SKF格柵聯軸器在皮帶機上的應用，本文希望高性能的SKF格柵聯軸器能為煤炭皮帶機的優化設計和無憂運轉帶來啟示和幫助

1 引言

2012年英國石油公司（BP）發布了《世界能源統計年鑒2012》，其統計數據表明，2011年中國已經成為全球最大的煤炭生產國和消費國。中國在2011年的煤炭產量是19.56億噸油當量，這個數字遠遠超過位居世界第二的美國（5.56億噸油當量）。同時，2011年中國的煤炭消耗量為18.39億噸油當量，雄踞全球第一位。數據還顯示，2011年全球煤炭產量的最大增幅來自中國，這也使在2011年全球煤炭產量中，中國的份額上升到50%。然而，2011年全球石油消費增長卻相對表現疲軟，其增長只有0.7%。BP首席經濟學家克里斯托夫·魯爾表示：“無論是從產量還是消費量看，2011年全球增幅最迅猛的石化能源均是煤炭”。他更進一步指出：“全球煤炭行業的飛速發展，是因為其建立了適應市場條件的生產和貿易模式，通過這種模式，煤炭支撐了全球能源供應的安全”。

相對應的，煤炭裝備制造業是煤炭工業持續發展的基礎和發動機，其直接決定著煤炭產業的現代化和可持續性發展。隨著我國對煤炭能源需求的飛速增長，我國的煤炭產業正在向著大型規模化、高度機械化和自動化的方向發展；投入運行的煤炭生產斜井工作面也向著超長、大截面和大傾角等方向發展。作為保障煤炭運輸連續暢通工作的皮帶機，其是否能夠進行高產、高效、安全和可靠運行，對煤炭企業的生產效益具有重大意義。正是從確保煤炭皮帶機安全可靠和無憂運行的角度，本文將探討SKF格柵聯軸器在皮帶機上應用，以期對我國煤炭裝備制造業的發展和強大提供一些啟示和幫助。

2 SKF格柵聯軸器的特性和類型

2.1 性能特點

煤炭行業皮帶機在實際使用中存在振動和沖擊載荷，對于高輸出功率、高扭矩并存在對中誤差的應用場合，SKF格柵聯軸器是一個理想的選擇。圓錐形格柵元件采用高強度合金鋼材料，而SKF格柵彈簧和輪轂齒的獨特設計，使該聯軸器能適應來自三個平面的位移和應力；SKF格柵聯軸器同時兼顧了齒式聯軸器的大扭矩和彈性聯軸器的柔性，其性能特點主要體現在：

（1）、優越的緩沖吸振能力，抵抗沖擊載荷并有效保護設備。

SKF格柵聯軸器的錐形彈簧設計和柔性特性，能緩沖減少振動水平達30%，當聯軸器受到強烈沖擊或變化載荷時，產生的沖擊能量被聯軸器彈簧的柔性傳動進行有效吸收，此時聯軸器起到了振動吸收器的作用。

同時，由于格柵彈簧片的特殊性能，在很大程度上避免了驅動裝置與被驅動裝置共振現象的產生，從而有效保護設備。

（2）、采取獨特的弧型齒設計，確保聯軸器的長壽命。

SKF格柵聯軸器通過特殊的弧型齒設計，保證聯軸器在運行時彈簧始終與弧形齒面保持最佳貼合位置，即彈簧與弧形齒的接觸面積隨著聯軸器負荷大小的改變而進行漸進變化，從而使聯軸器傳遞的扭矩更大，而產生的摩擦應力得到有效分散，確保了聯軸器的長壽命。

（3）、可靠的材質保證，零部件完全互換性。

SKF格柵聯軸器彈簧采用高精度加工的高彈性合金彈簧鋼，其錐形彈簧經過淬火、回火以取得最佳硬度，同時彈簧表面經過精密噴丸硬化處理，進一步壓縮其表面分子結構。輪轂采用的精加工SM45C鋼，顯著增強聯軸器的額定功率，保證聯軸器的優越性能和使用壽命。另外，SKF格柵聯軸器的構成部件加工精度高，確保了零部件的完全互換性。

（4）、結構緊湊，安裝維護方便。

SKF格柵聯軸器結構緊湊，構成的零件數量少和重量輕。允許兩個輪轂之間存在一定的徑向、角向和軸向偏差。彈簧是聯軸器的主要易損件，彈簧可以在輪轂齒槽內自由擺動，SKF的設計非常便于格柵彈簧的快速更換。

而且，與其它類型的聯軸器不同，SKF格柵聯軸器的輪轂和其它部件并沒有相互聯結，維修安裝時無需重新對中，可以有效縮短停機時間和降低維護成本。

2.2 常見類型

由于采用多種軸套設計吻合工業標準，SKF格柵聯軸器可以涵蓋全部工業標準的規格和尺寸，并且能與其它符合工業標準的格柵聯軸器進行部件互換。

SKF格柵聯軸器以其卓越的性能廣泛應用于煤炭行業，其常見類型主要包括：

（1）、水平和垂直外罩類型

水平安裝外罩的SKF格柵聯軸器，采用鋁合金外罩，其重量輕、空間小的特點，非常適合設備存在正反轉的應用場合；而對于垂直安裝外罩的設計類型，除了方便更換彈簧外，該類型的SKF格柵聯軸器采用高強度的沖壓鋼外罩，以適合于高轉速應用場合。

水平和垂直外罩類型的一整套SKF格柵聯軸器由2個輪轂、1個格柵和1個外罩組成。其裝配配件則包含外罩，油封、密封襯墊、螺栓和鎖緊螺母。

（2）、全調距和半調距聯軸器類型

全調距類型的SKF格柵聯軸器，同樣采用水平安裝的鋁合金外罩，其脫卸式設計非常適合于需要調整距離的應用場合；而對于半調距聯軸器類型，還可以提供特殊尺寸輪轂，以適用于特殊尺寸的應用場合。

一整套全調距的SKF格柵聯軸器由2個輪轂、1個格柵、1個外罩和1個調距輪轂組成。

3 SKF格柵聯軸器的一般技術參數

煤炭行業皮帶機的最終需求是盡可能以最低消耗實現最高產量，SKF將其具備的專業知識與最新技術相結合，開發出適用于各種應用場合及工況的聯軸器解決方案。

煤炭皮帶機的工作環境通常比較惡劣，對設備零部件的互換性要求比較高[7]。SKF格柵聯軸器的圓錐格柵彈簧元件采用高強度合金鋼制成，而格柵彈簧是聯軸器的主要易損件，因此其設計要求便于格柵彈簧快速更換。

另外，煤炭皮帶機在工作過程中存在振動和沖擊載荷，設備的組成部件如電機、減速機等容易出現不對中的情況[8][9]。所有這些都對聯軸器的相關技術參數提出了特定要求。

考慮到煤炭行業皮帶機聯軸器的實際應用情況和維修便利性，還需要注意各個聯軸器品牌的互換性。

如下展示了SKF格柵聯軸器與其它符合工業標準聯軸器的互換性、抗不對中能力、拉拔螺栓孔等方面的一般技術參數（分別見表1-4）。

表1 SKF格柵聯軸器的互換指南（水平剖分式）

表2 SKF格柵聯軸器的互換指南（垂直剖分式）

表3 SKF格柵聯軸器抗不對中能力

表4 SKF格柵聯軸器拉拔螺栓孔數據

4 SKF格柵聯軸器的應用選型

4.1 選型需要的信息

正確選型是保障聯軸器無憂運轉的前提條件，而反映所有運行工況的準確信息，則是聯軸器正確選型的關鍵。在為相關設備選型SKF格柵聯軸器時，下列信息必不可少：

扭矩[Nm]或者功率[kW]
轉速[r/min]
軸徑[mm]
軸端間隙[mm]
設備類型和應用工況
安裝空間限制
特殊孔徑或公差要求

4.2 選型過程（標準選型法）

對SKF格柵聯軸器采用標準選型法，可以適用于大部分的選擇情況，其選型步驟如下：

（1）、計算系統扭矩

系統扭矩[Nm]=（功率[kW]x9549）/轉速[r/min]

（2）、確定工況系數

根據應用工況，從如下表5中確定適當的工況系數（服務系數）。

表5 一般服務系數表

（3）、計算聯軸器選型扭矩

選型扭矩[Nm]= 工況系數x系統扭矩[Nm]

（4）、初選聯軸器規格

根據選型扭矩，選擇適當的聯軸器規格，初選聯軸器規格的扭矩數值應大于等于以上第3步中確定的選型扭矩值。

（5）、校核聯軸器的開孔能力

校核選用的聯軸器開孔范圍是否能夠同時容納主動軸和從動軸直徑。

（6）、其它考慮因素

校核選用的聯軸器規格在轉速[r/min]、間隙、外形尺寸和安裝空間等是否滿足要求。

4.3 選型過程（公式法）

當存在下列情況時，應采用公式選型法進行選型。

存在峰值載荷
存在制動應用（這時制動盤或制動輪是聯軸器的一個組成部分）

提供系統峰值扭矩和頻率、循環周期和制動扭矩將有助于更精確地使用公式選型方法選型。

（1）、當存在峰值載荷時

當存在扭矩大小比正常值高的電機應用場合，或間歇性運轉導致沖擊負荷的場合，或由于啟動或停止而引起的慣性作用或系統引起反復峰值載荷的應用情況，這時，通過采用以下公式（A、B或C）之一進行計算。

峰值扭矩是指系統中可能存在的最大扭矩。選擇聯軸器額定扭矩大于等于從以下公式中計算出的選型扭矩值。

A 無反向峰值扭矩

選型扭矩[Nm]= 系統峰值扭矩[Nm]，或

選型扭矩[Nm]=（系統峰值功率[kW] x 9549）/轉速[r/min]

B 有反向峰值扭矩

選型扭矩[Nm]= 2 x 系統峰值扭矩[Nm]

C 偶然峰值扭矩（無反向）

如果系統峰值扭矩在聯軸器預期壽命內的出現次數少于1000次，則應采用以下公式：

選型扭矩[Nm]= 0.5 x 系統峰值扭矩[Nm]，或

選型扭矩[Nm]=（0.5 x 系統峰值功率[kW] x 9549）/轉速[r/min]

（1）、當存在制動應用時

如果制動扭矩超過電機扭矩，則應采用以下公式計算制動額定值：

選型扭矩[Nm]= 工況系數x制動扭矩[Nm]

5 SKF格柵聯軸器的維護保養

煤炭皮帶機作為煤炭生產的主力設備之一，其正確使用和維護對煤炭企業的正常生產有重大影響^[10][11]。而聯軸器作為煤炭皮帶機的關鍵組成部件，它的運行性能很大程度上取決于正確的安裝、對中及維護方式。

經設計，SKF格柵聯軸器可同時在水平和垂直方向運行。為保證聯軸器良好的運行狀況，充分合理的潤滑至關重要。

針對SKF格柵聯軸器，以下表6是適用的通用典型潤滑劑及規范。使用這些潤滑脂，必須每年對聯軸器進行一次補充潤滑。而如果聯軸器出現漏油現象，或暴露在極端溫度或過度濕潤的環境中，則需要適當提高潤滑頻率。

表6 SKF格柵聯軸器的潤滑維護

6 結束語

煤炭企業的生產現代化、生產技術水平和競爭能力，很大程度上取決于煤炭設備的技術性能和水平。煤炭皮帶機作為煤炭生產的關鍵設備之一，其高效、安全和可靠運行對煤炭企業的生產效益具有重大影響，而聯軸器正是煤炭皮帶機的關鍵組成部件。

對于煤炭皮帶機在實際使用中存在振動和沖擊載荷的應用場合，SKF格柵聯軸器是一個理想選擇。它具有優異的高輸出功率、高扭矩和緩沖吸振能力，能夠有效抵抗沖擊載荷并保護設備。同時，SKF格柵聯軸器以其獨特的弧型齒設計、可靠的材質保證、零部件的完全互換性、結構緊湊合安裝維護方便，確保了聯軸器的長壽命和煤炭皮帶機的無憂運轉。

參考文獻