關(guān)于使用頂針式扭力限制器代替進(jìn)口柔性聯(lián)軸器的實用論證

閆宇光

（河鋼集團(tuán)礦業(yè)有限公司，河北 唐山 063000)

1 使用頂針式扭力限制器代替進(jìn)口柔性聯(lián)軸器的背景

目前國內(nèi)很多大中型礦山企業(yè)為滿足自身使用需求，在基建初期引進(jìn)了國際上先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)預(yù)設(shè)備來進(jìn)行生產(chǎn)。但在引用設(shè)備的使用過程中，備件問題常常制約著其效能的發(fā)揮。引進(jìn)進(jìn)口備件，不僅采購周期長，而且采購成本高，有時事關(guān)設(shè)備順行急需情況下，還沒有快速的備件引進(jìn)渠道，導(dǎo)致設(shè)備長時間停機等嚴(yán)重后果。因此，為了保證設(shè)備順行，縮短備件供貨周期，減低備件采購費用，最大程度減少設(shè)備正常維修時間，進(jìn)口設(shè)備備件的國產(chǎn)化工作勢在必行。

2 使用頂針式扭力限制器代替進(jìn)口柔性聯(lián)軸器的必要性

司家營研山鐵礦是隸屬于河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司的大型露天鐵礦，位于河北省灤州市，年產(chǎn)鐵精粉超400 萬噸。目前，該礦破碎工藝采用的是三段破碎工藝，主體設(shè)備均引進(jìn)大型進(jìn)口設(shè)備。其中，粗碎選用兩臺德國克虜伯KB54-75 旋回破碎機，中碎選用四臺瑞典山特維克CH870 圓錐破碎機，細(xì)碎選用兩臺德國洪堡RPS-16-170/180B 高壓輥磨機。

目前，研山鐵礦CH870 電機與破碎機之間聯(lián)軸器使用的是美國進(jìn)口聯(lián)軸器柔性單元（如圖1 所示），該聯(lián)軸器的作用主要用于連接和保護(hù)電機。.每年按照使用壽命消耗量為2 套/臺，四臺破碎機正常年消耗數(shù)量為8 臺，此外由于過鐵等情況損壞的柔性體無法修復(fù)，因上述情況意外損壞的數(shù)量約為2 臺，年總消耗數(shù)量約為10 臺。另因全球疫情問題，進(jìn)口設(shè)備備件運輸情況受影響較大，聯(lián)軸器柔性單元采購價格漲幅較大，相比于以前1.8 萬元/臺左右的采購價格，近期采購價格已突破2.2 萬元/臺，采購周期較以往更長，最長達(dá)到7 個月左右。因此盡快選用國產(chǎn)設(shè)備備件代替原聯(lián)軸器柔性單元成為當(dāng)務(wù)之急，經(jīng)過借鑒行業(yè)內(nèi)其他單位的經(jīng)驗以及市場調(diào)研，選用了頂針式扭力限制器作為替代型號設(shè)備。

圖1 萊克諾斯彈性體聯(lián)軸器Omega/Viva

3 用頂針式扭力限制器工作原理及特點

頂針式扭力限制器如圖2 所示。相比于普通扭力聯(lián)軸器，該限制器使用頂針珠作為連接體，采用平行軸傳動，配備鏈輪、齒輪或滑輪，扭力范圍為1000～160000nm，最大開孔為290mm，通過該連接體將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運動的部件并補償兩軸偏移的能力，并具有緩沖減震性能，減少了機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷的影響。設(shè)備在運轉(zhuǎn)過程中，遇到功率、壓力突然升高，比如過鐵時，限制器內(nèi)頂針珠立即縮回，限制器脫開，避免電機、破碎機內(nèi)部件受損，清除故障后，將限制器對正，頂針珠彈出，即可繼續(xù)使用。

圖2 頂針式扭力限制器

相較于過去的聯(lián)軸器柔性單元，頂針式扭力限制器的主要優(yōu)點有以下幾點：

（1）頂針式扭力限制器發(fā)生過載后主動端和從動端迅速完全脫開，避免破碎機、電機內(nèi)部零件受損。

（2）頂針式扭力限制器采用集成軸承支撐傳動，產(chǎn)品大小可調(diào)，電機不需后移，重量在 200kg 以下，和現(xiàn)用聯(lián)軸器相差不大，對軸承和軸承座沒有損傷。

（3）頂針式扭力限制器密閉嚴(yán)，密封效果良好，對環(huán)境要求不高，適合礦山粉塵較大的地方使用.

（4）頂針式扭力限制器最大支持160000nm 的扭力，適合鐵礦山用破碎機使用。

（5）頂針式扭力限制器在安裝過程中能容忍較大的對中誤差，安裝調(diào)試簡單。

（6）頂針式扭力限制器帶過載信號摩擦盤，可以輸出電子信號，強制對電機保護(hù)性停車。

（7）相較于聯(lián)軸器柔性單元發(fā)生過載后難以修復(fù)的問題，頂針式扭力限制器再發(fā)生過載后限制器脫開，清除故障后，將限制器對正，頂針珠彈出，即可繼續(xù)使用，使用壽命可達(dá)5～6 年，使用壽命長，性價比高。

頂針式扭力限制器的設(shè)計缺點為每次需要手動復(fù)位，因此在每次發(fā)生過載保護(hù)后要及時復(fù)位方可繼續(xù)使用，但同時手動復(fù)位操作比較簡單。此外，每一年頂針式扭力限制器需換一次彈性體，但價格僅為幾百元，可以忽略不計。

4 頂針式扭力限制器安裝及運行方式

頂針式扭力限制器安裝在電機和減速機之間，可配備成孔，公差H7，鍵槽按照（GB/T1095-2003）,公差JS9，在聯(lián)軸器本體上通過平頭螺絲固定，若軸比較長沒有完全伸進(jìn)到軸空，可在軸上做軸套進(jìn)行固定。

圖3 頂針式扭力限制器安裝示意圖

頂針式扭力限制器在安裝后，可通過調(diào)整其調(diào)節(jié)螺母來設(shè)定扭矩，扭矩的調(diào)整方法是先松開緊定螺釘，再調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)螺母獲得想要的扭矩值。使用工具順時針旋轉(zhuǎn)螺母即扭力增大，逆時針調(diào)節(jié)即扭力減小。

在發(fā)生過載后限制器脫開，清除故障后復(fù)位的嚙合需手動進(jìn)行，當(dāng)機器固定時才可操作。復(fù)位過程如圖4 所示，轉(zhuǎn)動固定的底座（c）或活動的底座（d），使得兩個參照的槽口在一條直線上，此時采用橡膠錘或其他工具均勻穩(wěn)固的壓力將銷件插入。

圖4 頂針式扭力限制器復(fù)位示意圖

5 頂針式扭力限制器在設(shè)備上的實用效果及經(jīng)濟(jì)效益

2019 年底，研山鐵礦已在一臺CH870 圓錐破碎機上用頂針式扭力限制器替代原進(jìn)口聯(lián)軸器柔性單元進(jìn)行試用，正常生產(chǎn)中，CH870 發(fā)生過載時，頂針式扭力限制器承受扭力達(dá)到5787.87nm 時可以迅速完全脫開，可以有效保護(hù)電機及破碎機。截止到2020 年10 月，運轉(zhuǎn)情況良好，各項指標(biāo)正常，僅因過鐵發(fā)生設(shè)備過載一次，針式扭力限制器承受扭力達(dá)到5787.87nm 時迅速完全脫開，電機和破碎機狀況良好，未因設(shè)備過載發(fā)生設(shè)備內(nèi)部損傷，故障修復(fù)后，對聯(lián)軸器進(jìn)行復(fù)位，設(shè)備嚙合時間20 分鐘，比較及時的恢復(fù)了設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。且在近一年內(nèi)，除了更換一次彈性體（采購價格500 元），其他備件均正常使用無更換，整體使用效果良好。

在使用效益方面，聯(lián)軸器柔性單元按此前的采購價格約為1.87 萬元/套，每年每臺圓錐破碎機費用約3.74 萬元/臺，頂針式扭力限制器采購費用11 萬元/臺，使用壽命廠家保證在5 年以上（為保障能達(dá)到壽命，使用單位與廠家協(xié)商按使用壽命進(jìn)行驗收付款），易損件為彈性體，每年更換一次費用500 元/臺，每年每臺設(shè)備費用約2.25 萬元，每年每臺設(shè)備約計生1.5 萬元，4臺CH870 圓錐破碎機合計節(jié)省費用約為6 萬元。同時，使用頂針式扭力限制器在故障恢復(fù)后，復(fù)位時間要遠(yuǎn)低于更換柔性聯(lián)軸器的時間，對精礦產(chǎn)量的影響也很明顯。上述分析還不包括因疫情造成的進(jìn)口備件漲價及供貨周期變長、因設(shè)備過載導(dǎo)致聯(lián)軸器柔性單元意外損壞等多方面因素的影響，性價比已遠(yuǎn)超出聯(lián)軸器柔性單元。

6 頂針式扭力限制器的推廣應(yīng)用

目前，頂針式扭力限制器已在一臺CH870 上試用，試用效果良好，將盡快安排在其他三臺CH870 上替代原聯(lián)軸器柔性單元使用。下一步，將比對其他進(jìn)口設(shè)備的電機端聯(lián)軸器，對于符合條件的進(jìn)行頂針式扭力限制器的推廣使用，如克虜伯旋回破碎機、洪堡高壓輥磨機、山特維克顎式破碎機、美卓圓錐破碎機、伯特利振動篩等，針對這些大型進(jìn)口設(shè)備，即便該型號頂針式扭力限制器不適合原設(shè)備使用，也將逐步開展市場考察、調(diào)研工作，尋找其他型號可替代的國產(chǎn)備件設(shè)備。

7 頂針式扭力限制器代替進(jìn)口聯(lián)軸器柔性單元實用論證的意義

進(jìn)口設(shè)備備件國產(chǎn)化是設(shè)備管理方向的大趨勢，但在現(xiàn)場實施過程中，因為國產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)對比進(jìn)口還有一定的差距，國產(chǎn)化推進(jìn)工作經(jīng)過詳細(xì)的理論和上機試用，切忌主觀臆斷、按部就班的全面推廣，要建立國產(chǎn)化質(zhì)量評價體系對設(shè)備備件國產(chǎn)化項目進(jìn)行充分論證后方可實施。在經(jīng)過多次設(shè)備備件國產(chǎn)化攻關(guān)工作以及外部調(diào)研的情況下，我們建立了如下的設(shè)備備件國產(chǎn)化質(zhì)量評價體系：

一是在進(jìn)口備件國產(chǎn)化工作開展過程中，我們堅持以綜合評價為原則：一是國產(chǎn)化不是簡單的轉(zhuǎn)化，是否真正消化、吸收引進(jìn)設(shè)備基本功能和技術(shù)性能，通過對備件性能分析、尺寸測繪、圖紙轉(zhuǎn)化和設(shè)計、制造工藝選擇、材質(zhì)改代、產(chǎn)品替代，這些在立項申請中就要有明確的表述。二是國產(chǎn)化備件的綜合性價比應(yīng)超過進(jìn)口備件，其價格比照原進(jìn)口備件價格下降30%以上；主要技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到或超過進(jìn)口設(shè)備備件水平；使用壽命不低于進(jìn)口備件的使用壽命。三是國產(chǎn)化的備件做到“四保持”，即保持進(jìn)口設(shè)備原有的精度、原有的性質(zhì)、原有的功能和整體性。四是組織好國產(chǎn)化項目的實施轉(zhuǎn)化、研制和試用，對國產(chǎn)化備件主要技術(shù)性能、經(jīng)濟(jì)效益和綜合性價比進(jìn)行攻關(guān)。

在后續(xù)工作中，管理人員將緊跟落實進(jìn)度情況，適時調(diào)整思路，針對進(jìn)口設(shè)備的易耗常耗物資，根據(jù)物資消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，落實國產(chǎn)化質(zhì)量評價體系跟蹤情況，實現(xiàn)性價比招標(biāo)，拓展物資采購渠道，降低采購價格，推行新設(shè)備、新材料、新技術(shù)，向科技創(chuàng)新要效益。最大限度的杜絕廠家壟斷、價格居高不下的局面。從而保證了設(shè)備的正常運行，提高了設(shè)備現(xiàn)代化管理水平。同時做好設(shè)備技術(shù)引進(jìn)與交流，對設(shè)備進(jìn)行有效測試和檢測，依照設(shè)備實際運行狀況，充分論證設(shè)備備件國產(chǎn)化的可行性與可靠性，通過設(shè)備備件國產(chǎn)化工作實現(xiàn)企業(yè)管理效益的提升。