磁滯式聯軸器在32/5T 門式天車的電纜卷筒改造中的應用

王 偉

（軒煤公司焦家寨礦，山西 忻州 034115）

焦家寨礦所使用的32/5T 門式天車為鏈條傳動式驅動方式（如圖1 所示），運轉過程中時有電纜卷筒停機與活動電纜斷開等問題，進而引發(fā)天車無法正常運轉，且部分情況下電纜外部防護絕緣層出現撕裂導致導體外露，存在人員觸電隱患。

32/5T 門式天車傳動方式為硬聯接傳動方式。該方式下導致電纜卷筒在運轉過程中一直處于受拉狀態(tài)，卷筒上的電纜會沿單側卷起，活動電纜承受的拉應力增加。當超出局部薄弱點所能承受的拉應力極限就會出現表面撕裂和電纜的整體斷裂，而驅動鏈條會出現脫鏈或卡鏈，進而導致卷筒停機。

1 卷筒聯軸器選型原則

（1）聯軸器選型過程中需要綜合考慮轉矩、轉速、離心力和緩震等各項工作參數。對于電纜卷筒聯軸器，需要對電纜截面積10～240 mm2的線纜進行收放。電纜在卷筒的纏繞長度不會長于1000 m，工作時以低轉速為主，需要附加減速器進行調速。

（2）聯軸器工作過程中需要考慮其運行載荷類型，即運轉過程針對工作環(huán)境和承受載荷選取不同的工作載荷系數。常見的傳動類聯軸器的載荷類型分為4 類，見表1。

圖1 原卷筒驅動原理圖

（3）聯軸器應對傳動精度與可靠性具有一定要求，聯軸器無論對大轉矩和小轉矩都存在傳動精度要求。傳動精度或安裝尺寸與位置精度過低會加大零配件的損耗和設備運轉的穩(wěn)定性，故障停機影響正常的工作秩序又會占用大量時間用于設備維護和維修。

（4）電纜卷筒的工作環(huán)境較為惡劣，存在濕度、溫度、水、腐蝕介質等問題，尤其要注意水分和煤塵對設備的影響。加強傳動系統(tǒng)中的密封情況管理，避免水分和煤塵進入設備內部影響設備的正常運轉。

表1 聯軸器工作載荷系數

2 磁滯式電纜卷筒聯軸裝置

磁滯型電纜卷筒聯軸裝置利用感磁材料的時滯性通過磁力將扭矩力進行傳遞。具體原理為通過感磁材料高速旋轉，臨近永磁體磁化感磁材料，磁化過程中的時滯性導致感磁材料旋轉過程中交替磁化，兩物體間形成磁化滑差，永磁材料受磁耦合作用從而旋轉，完成力矩的傳遞，聯軸器內為感應盤與磁盤兩對稱圓盤，由于該磁力滑差現象強度隨兩者間距而改變其傳遞的扭矩大小。該類聯軸器結構簡單，傳動過程無連接，力矩輸出穩(wěn)定，對設備加工過程中的構配件加工質量與可靠性具有一定的要求。磁滯型聯軸器使用過程中應避免轉速過高從而過載，過載打滑導致內部形成渦流現象釋放大量熱量，溫度過高會直接燒毀聯軸器內部零件或減少其使用壽命。

3 聯軸器的改造方案

根據活動電纜拖動需要，32/5T 門式天車的電纜卷筒選取磁滯式聯軸器更換原有鏈式聯軸器。通過充分分析與調研，最終選取封丘富軒起重配件廠的CZJ-100-4 型磁滯式電纜卷筒裝置。該設備由1.5 kW電動機進行驅動，包含纜卷盤、圓錐減速箱、卷筒集、磁滯聯軸器及電動機等部件。卷筒配套電機由于轉速較高，無法直接傳遞至卷盤，需要通過圓錐減速箱的轉化降低轉速和提高力矩，再帶動卷盤纏繞或釋放電纜。該磁滯式卷筒伴隨移動設備運動方向進行電纜收放，驅動電機通過調整轉動始終保證電纜張緊纏繞在卷筒上。當電纜隨設備拖動前行時，聯軸器內部磁盤與感應盤由于磁場發(fā)生變化所產生磁場力矩的磁滯現象，使電纜呈現張緊狀態(tài)；電纜需要回收時，聯軸器向回旋轉收回電纜。該型卷筒可以調節(jié)聯軸器內部磁盤和感應盤間距進行力矩和張緊力調整。改造完成后的電纜卷筒如圖2 所示。

圖2 改造后電纜卷筒聯軸裝置實物圖

4 結語

（1）電纜卷筒由鏈式傳動改為磁滯式傳動后，聯軸器結構更加緊湊，性能穩(wěn)定，體積小，便于安裝和調試。驅動動力傳遞無需直接接觸，利用磁滯現象進行力矩傳動，卷筒根據移動設備需求調整旋轉方向，隨設備前行而正向收緊，后退而反向收緊，致使卷筒中的電纜呈現恒定的張緊狀態(tài)?？筛鶕F場實際情況對輸出力矩進行調整，并且不需要通過制動器進行設備制動。

（2）該門式天車活動電纜卷筒裝置的改造，提高了該天車的使用效率，提高了開機率，改造后至今未發(fā)生過一次卷筒事故，較原有裝置每年可節(jié)約維修時間100 余小時，間接經濟效益明顯。按每年減少4 次活動電纜更換，每根100 m，可節(jié)約活動電纜400 余米，直接經濟效益94 000 元。