磁力耦合器在皮带运输机上的应用分析实施报告_机械制造-设备维修与保养.pdf

- - word.zl- 磁力联轴器在皮带运输机上的应用分析 磁力联轴器自 1999年由美国 magna drive 公司创立以来，在欧美地区已得到了广泛应用， 相比较其他的传动方式， 其性能优势非常明显 以带式输送机来说，相比较液力耦合器，磁力联轴器在满载启动、启动平稳、过载保护、保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面，都有明显的优势本文从构造、工作原理，结合实际的性能表现数据等对对两者进展了比较分析，并通过具体的应用实例来说明磁力联轴器的优势所在一、磁力联轴器的构造与性能特点 1、磁力联轴器的构造 磁力联轴器主要由两局部组成：一局部是连接在电机轴端的特殊材料的导体；另一局部是连接在负载端的永磁体在运行过程中，这两个局部的相对运动产生了一个磁场，在盘状导体中产生涡流。

涡流产生的磁场和磁体相互吸引，从而使转子和导体两个部件通过空气间隙传递力矩 2、磁力联轴器的性能特点 与液力联轴器及其他传动设备相比，磁力联轴器构造紧凑，安装无须其它的附属设备由于是通过空气间隙传递扭矩，两部件之间没有任何接触，所以无磨损部件，并能减少 80%的振动；最大限度的允许偏心；无须润滑；能提供指定的启动方式；容许脉动载荷；能实现软启动、加载启动；过载保护，并且对电机、负载、耦合器没有损害 磁力联轴器可以使用在任何离心负载的应用中，能够使用在高达6000马力的负载上因为负载速度改变的同时，电机一直以它额定转速运行，电机发热不再是问题而且因为这是机械装置，它不会引起谐波干扰滤波器、变压器以及冷- - - word.zl- 却系统都不需要在磁力耦合器中，导体盘与磁体盘之间存在滑差，这种滑差会使速度大约比全速时损失1%-2% 。

3、磁力联轴器的优点 限矩形磁力联轴器的主要优点有：超负荷扭矩保护；自动重启；柔性启动/停顿；降低使用的总本钱；允许一定的轴心偏离；减小电机与负载之间的震动；延长密封件与轴承的寿命； 安装简便； 高效的扭矩传输； 允许震动装载； 免维护 二、磁力联轴器性能优势 为了更直观得看到磁力耦合器的优势所在， 现将磁力联轴器与液力耦合器及其它类型的传动方式就性能、能效等进展了列表比较，分别见表 1、表 2 表 1 各种传动方式的性能比较 耦合器种类 特点 最大的角度偏移量 最大水平偏移量 最大的轴向偏移 年维修费用占安装本钱的百分比 刚性耦合器 轴与轴的直接连接； 无弹性，要求激光对心； 100%的扭矩传输； 强制运动控制； 无过载保护 0° 0 0 25% 皮带/ 滑轮系统 在电机同侧安装； 高摩擦或滑差损失； 在轴承与密封件处存在横向载荷； 通过带打滑或者断裂进展过载保护 不适用 不适用 不适用 20% 金属柔性联轴器 不允许偏心；要求定期润滑；产生废油脂；磨损点多；无过载保护 1/4°-1/2° 0.02-0.1inch 〔0.51-2.54mm〕 0.015inch〔0.38mm〕 10% 弹性联轴器 允许稍微的偏心； 装置中的橡胶不耐热、 易受化学和紫外线腐蚀； 没有润滑的要求； 轮胎式耦合器具有过载保护 〔需要更换橡胶〕 1° 0.10inch 〔2.54mm〕 0.05inch(1.27 cm) 10% 其他的传动方式其性能优势非常明显以带式输送机来说相比较液力耦合器磁力联轴器在满载启动启动平稳过载保护保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面都有明显的优势本文从构造工作原理结合实际的性能表现数据磁力联轴器的构造磁力联轴器主要由两局部组成一局部是连接在电机轴端的特材料的导体另一局部是连接在负载端的永磁体在运行过程中这两个局部的相对运动产生了一个磁场在盘状导体中产生涡流涡流产生的磁场和磁体相互吸引联轴器构造紧凑安装无须其它的附属设备由于是通过空气间隙传递扭矩两部件之间没有任何接触所以无磨损部件并能减少的振动最大限度的允许偏心无须润滑能提供指定的启动方式容许脉动载荷能实现软启动加载启动过载保护并且- - - word.zl- 液力耦合器 能够允许稍微的偏心； 传输液对环境产生危害； 能够安装要求进展启动；容许脉动载荷；通过液体的传输提供过载保护； 很难准确的设置所需性能 需使用柔性联轴器 需要使用柔性联轴器 需要使用柔性联轴器 15% 磁力联轴器 最大限度的允许偏心； 无须润滑；能提供指定的启动方式；容许脉动载荷；无磨损部件；软启动；过载保护，并且对电机、负载、耦合器没有损害 2°-4 ° 0.125inch〔3.17mm〕 0.25inch〔6.35 mm〕 3% 表2 不同传动方式之间系统总能效比较 技术 单个设备的能效 系统总能效 潜在损耗描述 风门、阀门挡板系统 30% - 40% 30% - 40% 能量损耗最高，不符合能效定律〔流量、速度和功率之间的关系规律〕 滑轮系统 85% - 90% 75% - 85% 根据能效定律〔流量、速度和功率间的关系规律〕节能。

能量损失主要是皮带打滑、摩擦和轴承磨损 变频器 96% - 99% 75% - 90% 根据流量、速度和功率间的关系规律节能能量损失是由于辅助设备、电磁干扰和由偏心带来的振动造成的 滑差电机 90% - 93% 80% - 90% 根据流量、速度和功率间的关系规律节能能量损失是由于电磁体的启动、 滑差及200马力以上时所需的水冷装置所造成 液力耦合器 83% - 87% 80% - 85% 根据流量、速度和功率间的关系规律节能能量损失是由于液体粘性的改变、油的循环泵和振动 其他的传动方式其性能优势非常明显以带式输送机来说相比较液力耦合器磁力联轴器在满载启动启动平稳过载保护保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面都有明显的优势本文从构造工作原理结合实际的性能表现数据磁力联轴器的构造磁力联轴器主要由两局部组成一局部是连接在电机轴端的特材料的导体另一局部是连接在负载端的永磁体在运行过程中这两个局部的相对运动产生了一个磁场在盘状导体中产生涡流涡流产生的磁场和磁体相互吸引联轴器构造紧凑安装无须其它的附属设备由于是通过空气间隙传递扭矩两部件之间没有任何接触所以无磨损部件并能减少的振动最大限度的允许偏心无须润滑能提供指定的启动方式容许脉动载荷能实现软启动加载启动过载保护并且- - - word.zl- 磁力联轴器 97% - 99% 94% - 97% 根据流量、速度和功率间的关系规律节能。

能量损失是由于控制器和600马力以上时所需的水冷装置 在不同传动方式之间做比较时， 参考一下各种产品的所有权本钱分析是很重要的这些分析包括了各种技术产品所伴随产生的所有本钱原始的购置本钱只占总本钱的10%-25% 系统的能效，运行本钱〔像长期维护要求〕 、系统寿命和停工期的本钱等都应被考虑在内 通过以上内容及列表介绍， 得出磁力联轴器较其它类型的传动设备的优点主要表达在以下几个方面： 〔1〕柔性启动，启动电流明显降低柔性启动，保护电机和负载，保护载荷使用磁力联轴器后，启动时电机加速到最大速度，在耦合磁场的影响下，负载平缓启动、最终加速到接近电机速度在皮带传送中，减小了启动时及运营中冲击载荷对皮带的影响，延长了皮带的使用寿命尤其是在带传动中，突然的启动会导致皮带的拉伸和磨损，甚至是发生故障根据美国magna drive在国外的数据说明：磁力联轴器可以有效的降低30%的皮带根本张力 在枣矿集团蒋庄煤矿北一皮带上，用磁力联轴器替换了原来的液力耦合器器，该煤矿井下运输机在启动时，启动电流的尖值较以前降低大约20%，而启动电流顶峰持续时间缩短了超过 60% 输送带的启动平滑， 速度由零逐渐缓慢上升，加速度是连续的，接近于线性加速，实现了无冲击的柔性启动，这样可以大幅延长胶带及电机的使用寿命，并减少了对电网的冲击。

〔2〕噪声、振动大幅降低，大大延长了电机与负载的使用寿命80%以上的转动设备都是由于振动而出现故障的， 大多数的振动都是因为轴心偏移， 另外是由于设备的不平衡和共振 磁力联轴器靠空气间隙传递扭矩， 是真正的无机械其他的传动方式其性能优势非常明显以带式输送机来说相比较液力耦合器磁力联轴器在满载启动启动平稳过载保护保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面都有明显的优势本文从构造工作原理结合实际的性能表现数据磁力联轴器的构造磁力联轴器主要由两局部组成一局部是连接在电机轴端的特材料的导体另一局部是连接在负载端的永磁体在运行过程中这两个局部的相对运动产生了一个磁场在盘状导体中产生涡流涡流产生的磁场和磁体相互吸引联轴器构造紧凑安装无须其它的附属设备由于是通过空气间隙传递扭矩两部件之间没有任何接触所以无磨损部件并能减少的振动最大限度的允许偏心无须润滑能提供指定的启动方式容许脉动载荷能实现软启动加载启动过载保护并且- - - word.zl- 连接装置。

并且使用了无键连接，从而使得连接应力更加均匀，对中性好，承载能力强，装拆方便实验说明，使用磁力联轴器能减少80%以上的振动 〔3〕运行电流有大幅降低、节能使用磁力耦合器，无需其它附属设备，又大大减少了系统的振动实际上，国外的研究说明：普遍来说，振动和噪音会造成系统的能耗增加 2%~3%同时，因为液力联轴器用的是弹性联轴器，比起直联的方式，要造成系统 3%~5%的额外的能耗最后，因为液力联轴器的传动效率本身就不是很高，根据我们在国外得出的数据：普遍来说，磁力联轴器比液力耦合器在能耗上会有 12%以上的降低从表 2 中可以看出， 无论是但个设备的能效还是系统的总能效， 磁力联轴器的效率都是最高的 这为企业大大降低了能耗，节约了运行本钱 〔4〕大幅延长故障间隔时间，缩短停机时间单纯从磁力联轴器连接来说，磁力联轴器根本上不发生故障，由于磁力联轴器靠空气间隙传递扭矩，两局部没有接触，没有磨损部件，从而大大降低了系统中的振动，并延长了电机与变速箱的使用寿命， 从而大大降低了出现故障的次数 在发生过载时， 能迅速解除耦合，对电机、负载和耦合器都没有损害，只是关闭电机使耦合器复位，清理负载然后重启系统， 简洁迅速、 准确度高， 使平均故障时间大为缩短。

而采用液力联轴器，首先是发生过载情况下， 液力联轴器要采用喷油的方式泄压来过载保护， 既污染环境又要一定的检修更换时间 即便是熟练的工人， 从发现故障到恢复运行也要20 分钟以上的时间同时，相比较磁力耦合器，液力联轴器不能有效保护电机和负载的轴承和密封圈，会造成系统的故障率增加 在枣矿集团蒋庄煤矿北一皮带机上，该皮带机运量为 1000T/h，假设故障时间为半个小时，就少采煤 500T，以 700元/T 来算，将造成 500T×700元/T=350 ，其他的传动方式其性能优势非常明显以带式输送机来说相比较液力耦合器磁力联轴器在满载启动启动平稳过载保护保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面都有明显的优势本文从构造工作原理结合实际的性能表现数据磁力联轴器的构造磁力联轴器主要由两局部组成一局部是连接在电机轴端的特材料的导体另一局部是连接在负载端的永磁体在运行过程中这两个局部的相对运动产生了一个磁场在盘状导体中产生涡流涡流产生的磁场和磁体相互吸引联轴器构造紧凑安装无须其它的附属设备由于是通过空气间隙传递扭矩两部件之间没有任何接触所以无磨损部件并能减少的振动最大限度的允许偏心无须润滑能提供指定的启动方式容许脉动载荷能实现软启动加载启动过载保护并且- - - word.zl- 000元的损失。

即使把平均故障时间减少 50%的话，那么所带来的利润也是相当可观的 〔5〕绿色环保、无污染磁力联轴器构造简单，为免维护机械产品，甚至无需润滑，对环境无任何污染损害 跟磁力联轴器比较起来，其他的产品各有其弊端： A 液力联轴器需要工作液，这些工作液往往会对环境造成危害； 然而液力联轴器需要经常对工作腔及供油系统进展维护和检修； 工作一段时间需要更换工作液，系统需要两个联轴器才能将液力耦合器、电机和工作机连接在一起，增加了轴承磨损、需要较多的停工时间对设备进展检测、维修和更换；工作液温度升高会降低传动效率；当发生过载时，易融塞融化，工作液从孔排出，需要重新参加工作液、安装新的易融塞，清理负载等，工作繁琐且准确度相对较低，平均故障时间要比磁力联轴器长很多 B 弹性联轴器是靠压缩橡胶传递扭矩的，允许一定角度的偏心和偏移，这会大大缩减橡胶的使用寿命，预期寿命最少也要减少 50%，并且为了保证联轴器的正常运行，需要定期检测和更换橡胶部件 C 变频器对运行环境要求严格，易受外界的干扰，系统不稳定需要安装滤波器、变压器、冷却设备等附属装置，使得整个系统变的复杂，这些附属装置对变频器能效的影响是显著的，尽管单看变频器效率还比较高，但实际上总的效率却常常并不高。

电子元器件的寿命都比较短，一般每四到七年就需要进展更换或更新同时，像煤矿等企业，一般工作环境比较恶劣，这会严重影响到变频器的使用效果 D 液粘耦合器，也是需要工作液，且内部构造比液力耦合器还要复杂，所以其他的传动方式其性能优势非常明显以带式输送机来说相比较液力耦合器磁力联轴器在满载启动启动平稳过载保护保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面都有明显的优势本文从构造工作原理结合实际的性能表现数据磁力联轴器的构造磁力联轴器主要由两局部组成一局部是连接在电机轴端的特材料的导体另一局部是连接在负载端的永磁体在运行过程中这两个局部的相对运动产生了一个磁场在盘状导体中产生涡流涡流产生的磁场和磁体相互吸引联轴器构造紧凑安装无须其它的附属设备由于是通过空气间隙传递扭矩两部件之间没有任何接触所以无磨损部件并能减少的振动最大限度的允许偏心无须润滑能提供指定的启动方式容许脉动载荷能实现软启动加载启动过载保护并且- - - word.zl- 尽管很多时候说起来效率很高，优点也比较突出，但是实际使用过程中，还是不够稳定，存在不少的弊端，比方容易漏油，不便维修等等。

经过以上的分析，我们不能看出：无论是从单一性能到整体性能，还是从个体的能效到整个系统的能效，磁力联轴器是最好的选择当考虑到在整个使用寿命中周期中所有的本钱的时候，磁力联轴器的优势变得更加显著 其他的传动方式其性能优势非常明显以带式输送机来说相比较液力耦合器磁力联轴器在满载启动启动平稳过载保护保护输送带及延长输送带寿命与降低维护保养费用方面都有明显的优势本文从构造工作原理结合实际的性能表现数据磁力联轴器的构造磁力联轴器主要由两局部组成一局部是连接在电机轴端的特材料的导体另一局部是连接在负载端的永磁体在运行过程中这两个局部的相对运动产生了一个磁场在盘状导体中产生涡流涡流产生的磁场和磁体相互吸引联轴器构造紧凑安装无须其它的附属设备由于是通过空气间隙传递扭矩两部件之间没有任何接触所以无磨损部件并能减少的振动最大限度的允许偏心无须润滑能提供指定的启动方式容许脉动载荷能实现软启动加载启动过载保护并且。