摩擦限矩联轴器过载保护装置

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机械传动系统的过载保护装置种类很多，有电气的过载保护装置和机 械的过载保护装 置。电气的过载保护装置，作用时间滞后，无法对 机械 因过载产生的惯性冲击载荷实现瞬时保护 ；而且在 工作机构突然卡死时，即使电气的过载保护装置起作用，但 由于需要有-定延迟 时间，此时系统所产生的惯性冲击载荷 实际已施加 到机械系统中。这种惯性冲击载荷力矩很大，对机械系统的破坏力极强。机械的过载保护装最，如液力偶合器、剪切销等，使用及维护有- 定 困难 。例如 ，在双速电机驱动的刮板输送机中，由于特性不匹配，液 力偶 合器无法使 用，而剪切销在其实现保护后，剪切销被剪断，机器要重新开始工作 时，需更换剪切销 ，使用不便，影响生产，效率低。使用摩擦限矩 联轴 器 (以下简称限矩 器)，在其实现保护后，不需对其进行维护，排 除故障后，可直接启动电机工作，提高 了生产效率 。目前，限矩器的使用非常普遍，在进 1：3设备中，双速 电机驱动的刮板输送机，连续 采煤 机的截割部 ，以及连续运煤系统的运输 传动系统，破碎传动系统都普遍采用限矩器。

1过载产生的原因刚性传 动系统如图l所 示。系统 由电机、减速 器、工作机构 组成。由于电机转子转速高、质量大 (相当于-个 大飞轮)，其惯性能占整个 传动部惯性能的80%～9O%，所以当工作机构瞬时过载、转速下降时，在很短的时间内会将其惯性能全部释放出来 ，传递到减速器第-轴。据PT Tech公司研究表明，在转速突然降低-半的情况下，电机惯性 矩大小与 电机功率 的关系如图2所 示。由于是突然卡死，过载瞬时扭矩即施加到整个机械系统 。即使系统有电气的过载保护装置，但它需要-定延 迟时间才能起作用，所 以它无法对机械系统 进行瞬时保护。

图1 刚性传动系统图2 电机惯性矩大小与功率的关系2限矩器最大打滑扭矩的设定带有限矩器的机械传动系统如图3所示 。系统由电机 、限矩器、减速器及工作 机构组成 。当工作机构突然卡死、转速下降时，电机转子产生的惯性矩传递到限矩器，限矩器主动摩擦片与从动摩擦片打滑，将电机转子的惯性能转化为热能，并输出打滑扭矩到减速器输入轴。因此，减速器输入轴所承受的最大扭矩即为限矩器打滑扭矩，故合理设置限矩器打滑扭矩 ，即可有效 地保护减速器及整个机械传动系统，使系统扭矩小于或等于限矩器打滑扭矩。限矩器最大打滑扭矩的设定应考虑以下因素。

电机 H 限矩器 H 减速器图3 带限矩器的传动系统2.1限矩器的发热限矩器是通过主动摩擦片与从动摩擦片打滑，从而 限制系统扭矩的增加 ，实现其保护功能的。当主从摩擦片打滑时，会产生大量的热量。限矩器为干式摩擦，散热慢。如果打滑时间过长，则会烧坏摩擦片，使限矩器失效。因此，限矩器打滑时间不能过长 。在工作机构突然卡死情况下，电机转子及限矩器主动摩擦片受力状况如图4所示。M。为电机 转子所受的电磁力矩 ；M 为限矩器从动摩擦片作用于主动摩擦片的阻转矩 ，即限矩器打滑扭矩，t为限矩器打滑时间，即工作机构突然卡死、电机转子转速1"3 降为0的时间。因为： (1) j(-电机转子及限矩器主动摩擦片的角加速度，，- 电机转子及限矩器主动摩擦片的转动惯量。)1 ， 、2 广-t (2)(C0.-电机转子及限矩器主动摩擦片的初始角速度，：- 电机转子及限矩器主动摩擦片的角速度。)” 1 l 可 l3 J厂- 1/ 所以当∞ 0时 (4)由 (4)式可见，限矩 器打滑时 间随转动惯量J的增大而增大，随打滑扭矩M：的增大而减校但要求M 必须大干M，。

1-电机转子 2-限矩器主动摩擦片图4 电机转子及限矩器主动摩擦片受力状况①作者简介：宋恩泽 (1968～)，山西太原人，高级工程师，1991年毕业于中国矿业大学机械设计专业，现从事防爆胶轮车的生产制造工作。

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 1 5型 Q： !Science and Technology Innovation Herald电机电磁力矩 的特性 曲线如图5所示 ，其最大值为电机力矩的2.25倍。

图5 电机特性曲线也就 是说 ，限矩器最大打滑扭矩 应大于2.25倍 的电机额定扭矩 ，并且大得越 多，限矩器打滑时间则越短，发热也就越少。

2.2传动系统机械零件的强度限矩器的最 大打滑扭矩 不应超 过传动系统 机械 零件的最大研 究 报 告许用扭矩，否则，会造成传动件的损坏，从而使限矩器失去保护作用。

3 结语在刚性的机械传动系统中，当工作机构突然被卡死、电机过载时，电气的过载保护装置需经过-定的延迟时间后才能起作用，-般的机械过载保护装置虽然能即时起作用，但其使用和维护有-定的困难；摩擦限矩联轴器可避免上述保护装置的缺点，而且具有良好的保护性能。 ，限矩器的最大打滑扭矩应大干2.25倍的 电机额定扭矩 ，但 应小于传动系统机 械零件的最大许用扭矩。我们在实践中设定 限矩器的最大打滑扭矩为电机额定扭矩 的3.5倍。连续运煤系统及刮板输送机用的限矩器采用这-设定值，设备运行良好。