磨礦機永磁電機聯軸器優化升級研究

[摘 要]永磁電機在磨礦機中發揮了重要的作用，解決了傳統磨礦機存在的問題。然而，因為磨礦機永磁電機所使用的蛇形彈簧聯軸器存在易變形損壞的問題，制約了磨礦機永磁電機的使用效率。針對上述問題，文章探討了磨礦機永磁電機聯軸器優化升級方案，旨在為磨礦機永磁電機的優化改造提供參考。

[關鍵詞]磨礦機；永磁電機；聯軸器；優化

[中圖分類號]TM912 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2024）12–0031–03

Research on Optimization and Upgrade of Permanent Magnet Motor Coupling for Grinding Machine

HE Fei

[Abstract]Permanent magnet motors play an important role in grinding machines， solving the problems of traditional grinding machines. However， the snake shaped spring coupling used in the permanent magnet motor of the grinding machine is prone to deformation and damage， which limits the efficiency of the use of the permanent magnet motor in the grinding machine. In response to the above issues， the article explores the optimization and upgrade plan for the coupling of the permanent magnet motor of the grinding machine， aiming to provide reference for the optimization and transformation of the permanent magnet motor of the grinding machine.

[Keywords]grinding machine； permanent magnet motor； coupling； optimization

1 項目概述

廣西華錫礦業有限公司銅坑礦業分公司主選車間位于廣西河池市境內的南丹縣車河鎮，毗臨西南出海大通道和新黔桂鐵路，始建于20世紀70年代中期，1981年建成投產，是一座集選礦生產、科研、維修、機加工、運輸于一體的特大型有色金屬選礦廠。

主選車間是車河選礦廠主體生產車間之一，生產任務達到每年處理140萬t原礦，對應處理量大的生產任務，開發了分步分支磨礦和磨選循環選礦技術，該廠投入使用的磨礦機型號為MQY2100×3000，其日常運行率在選礦生產流程中起到關鍵作用。主選車間于2016年將2～6號磨礦機電機改造為永磁電機。該電機型號為QTVF–450L/40YC（380），轉矩為9 398 N·m，功率為185 kW，電機傳動形式通過蛇形彈簧聯軸器連接帶動小齒輪傳動扭矩。

2 6號磨礦機永磁電機傳動方式及存在的不足

2.1 6號磨礦機永磁電機傳動方式

聯軸器的選擇不僅關系到機械設備的正常運行，更直接影響到整個生產線的效率和安全性。由于礦用機械設備通常在復雜地質條件和嚴苛的機械結構下工作，聯軸器的選型和使用顯得尤為重要。在選擇聯軸器時，應先考慮設備的具體工況和環境因素。聯軸器需要具備足夠的扭矩傳遞能力，以適應機械設備在不同工況下的工作需求。

其中，蛇形彈簧聯軸器是一種機械通用零部件，主要用于連接原動機和工作機，有時也用于連接兩個其他零件。其工作原理是利用蛇形彈簧片沿軸向嵌入兩半聯軸器的齒槽中，通過原動端的齒面對彈簧片的周向作用，實現從動端的扭矩傳遞，這種設計使得蛇形彈簧聯軸器在傳遞動力時具有出色的靈活性和適應性。在機械設備的運轉中，聯軸器作為連接軸與軸或軸與其他零件的重要裝置，不僅需要傳遞扭矩，還需要適應各種工況下的軸間偏移。其中，蛇形彈簧聯軸器以其獨特的結構和功能，在眾多聯軸器類型中脫穎而出，廣泛應用于各種機械系統中。

蛇形彈簧聯軸器的結構獨特，主要由蛇形彈簧片、兩半聯軸器及其他輔助部件組成。其中，蛇形彈簧片是核心部件，具有一定的柔性和彈性，能夠在傳遞扭矩時發生變形。這種變形不僅能夠補償兩軸之間的相對偏移，還能在一定程度上減少工作機與原動機的共振現象，從而提高機械系統的穩定性和使用壽命。此外，蛇形彈簧聯軸器還具有減震和緩沖功能。在運轉過程中，彈簧片通過自身的彈性變形，能夠吸收和分散機械沖擊，減少設備在運行過程中的振動和噪聲。同時，其還具有過載保護功能，當傳遞的扭矩超過設定限度時，聯軸器能夠通過打滑或變形來保護設備不受損壞。

6號磨礦機永磁電機傳動方式為蛇形彈簧聯軸器，其主要結構由兩個半聯軸節、兩個半外罩、密封圈及蛇形彈簧片組成，通過蛇形彈簧嵌入兩半聯軸節的齒槽內來實現傳遞扭矩。

2.2 存在的不足

2～6號磨礦機永磁電機在實際使用過程中二道齒輪軸振動大、傳遞扭矩不均、蛇型彈簧較容易形變損壞，由于彈簧硬度與聯軸器硬度接近，半聯軸節齒槽隨著彈簧的磨損而磨損，每換2～3次蛇形彈簧就需要換1次半聯軸節。根據月度檢修統計，蛇形彈簧聯軸器耗量為：3個月更換一套蛇形彈簧聯軸器。蛇形彈簧聯軸器價格約1萬元/套，1 a消耗4套，則1 a成本約為4萬元，造成生產成本的增加。

在實際生產過程中頻繁維修更換蛇形彈簧，影響生產連續性，蛇形彈簧磨損造成半聯軸節同步磨損，半聯軸器更換維修較困難，在日常維修時，需要把電機和二道齒輪拆卸吊出，然后利用30T壓力機才能把兩端半聯軸器脫離出來，再重新安裝一套新的。完成這樣一套拆裝組合工作，需要消耗大量的人力、物力、工時。

針對以上產生的問題，研究一種新的聯軸器來替代蛇形彈簧聯軸器，滿足以下要求：①在同樣負載的情況下，使用壽命長于蛇形彈簧聯軸器；②易損件損壞后不影響半聯軸器，通過更換易損件，完成維護；③減少維修工時，保證生產連續性。

3 彈性柱銷聯軸器的優勢

彈性聯軸器是一種帶有彈性體的聯軸器，其設計理念在于利用彈性體的變形能力來適應傳動過程中的各種偏差，如徑向、軸向及角度偏差等。這種聯軸器能夠保護機器，減少因偏差而導致的設備故障和損壞。彈性聯軸器運用平行或螺旋切槽系統，可以適應各種傳動系統的偏差，無論是徑向、軸向還是角度偏差，都能有效地進行補償和調整。由于其設計精良的彈性體結構，彈性聯軸器的應用可以使扭矩的傳遞更加精確和穩定，從而保證了機器的傳動效率和動力輸出的穩定性。彈性聯軸器還能夠實現零回轉間隙的同步運轉，大幅提高各種設備的運行效率和同步性。該聯軸器還具有較高的扭矩剛性和靈敏性，能夠快速響應傳動系統的變化，保證設備的穩定運行。另外，彈性聯軸器具有抗油污、抗腐蝕的特性，同時其免維護的設計減少了企業對各種設備的維護成本和時間。

彈性柱銷聯軸器是彈性聯軸器中的一種典型類型，是一種利用若干非金屬彈性材料制成的柱銷，置于兩半聯軸器的凹圓孔中，通過尼龍柱銷實現兩半聯軸器的連接，從而保持原有的傳動扭矩。這種聯軸器屬于可移式彈性聯軸器，其結構簡單，制造、裝配和維修都較容易。同時，由于其具有彈性柱銷的設計，能夠在傳動過程中起到緩沖和減振的作用，保護設備免受沖擊和振動的影響。此種類型的聯軸器結構簡單，容易制造，且制造成本低于蛇簧聯軸器，裝拆更換彈性元件較方便，不用移動兩個半聯軸器。

4 彈性柱銷聯軸器優化升級方案

參考GB5014–1985《彈性柱銷聯軸器》標準設計（HL10）進行改造，其目的是利用尼龍棒的特性減少對半聯軸的磨損，尼龍棒磨損而不影響半聯軸正常使用。在維修時只需打開半聯軸器擋板蓋，視察12根尼龍棒磨損情況，來逐一更換尼龍棒，再裝好半聯軸器擋板，就能完成維護，結構簡單，維修方便。

在2022年6月交付圖紙給廠家制作，于2022年11月9日采購回物資，并于11月底檢修時間安裝使用，并觀察記錄使用效果。在2023年2—10月的每個月例行檢修中，拆卸半聯軸節進行檢查，改造后的聯軸器各個配件，均不出現損壞情況，按使用至目前的情況估算，可持續1 a以上的使用。磨礦機永磁電機聯軸器優化前與優化后的情況對比如圖1、圖2所示。

相比原蛇形彈簧聯軸器1 a的成本，改造后的彈性柱銷聯軸器的成本為0.527 5萬元，1 a可節約4萬元左右。

5 結束語

文章應用彈性柱銷聯軸器對原有的永磁電機聯軸器進行優化升級，解決了磨礦機永磁電機蛇型彈簧易形變損壞的問題，能夠有效兼顧使用壽命、維修便捷性、成本控制，對磨礦機穩定運行具有重要的促進作用。未來，還需針對磨礦機永磁電機進行更深入的優化升級，以期在二道齒輪軸方面獲得突破。

參考文獻

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