调速型液力偶合器的性能及应用

　　1 前言

　　在大功率、长运距带式输送机的设计中,因多机驱动,应用软启动技术是改善其启动条件的主要手段,而调速型液力偶合器是理想的元部件。

　　原来大功率、长运距带式输送机多采用多电机配限矩型液力偶合器的驱动方式。多电机的同时启动,使启动电流过大,对电网的冲击增大,压降增加,造成启动困难。电机直接启动,输送机起动加速度过快,使输送带松边拉紧装置反应速度滞后,输送带下垂度加大,使储带仓内多层输送带层间相互碰撞、摩擦,导致输送带磨损快、寿命短、传动不平衡。带式输送机采用调速型液力偶合器,主要应用于启动和停车过程的加、减速度控制,将导管的位移采用微机编程控制,可以实现按给定的加速度特性使输送带启动运行,在各电机空载启动并达到额定转速稳定后,才给电机加载,因而启动对供电电网影响很小。由于调速型液力偶合器采用非电力方法进行调速,因此在煤矿井下防爆场合使用,具有较大优势。

　　2 调速型液力偶合器的工作原理

　　在偶合器工作腔内充入一定量的工作液,泵轮从电动机上获得机械能,并转化为液能,推动涡轮旋转,涡轮把液能转化为机械能,通过轴输出,带动工作机工作,周而复始,实现了从原动机到工作机之间的能量传递。调速型液力偶合器是通过改变液力偶合器内工作腔中工作液的充油量,在电动机转速不变的情况下,实现对工作机的无级调速与软启动。当单机功率时,采用自然冷却。偶合器配备电动执行器和电动操作器,与负载变化的信号联系,亦可按用户要求配自动测速装置,可以实现调速遥控或自动控制。

　　3 调速型液力偶合器在带式输送机中的应用机理

　　3.1 实现软启动

　　带式输送机的启动角加速度

式中E--输送机的启动角加速度;

　　I--充油量;

　　J--输送机的总转动惯量;

　　M--液力偶合器的输入力矩;

　　Me--输送机的总阻力矩。

　　从调速型的外特性曲线(见图1)及带式输送机的启动角加速度公式可以看出:通过调节泵轮间工作腔的充液量大小即可调节偶合器的输出力矩。

　　对特定的带式输送机,其负载确定,J和Me均为定值,可通过控制I,改变M,从而调节E。工作腔内充油量I的大小是通过调整导管(也称勺管)在工作腔内的位置来调节。

　　在带式输送机启动前,先将导管插到工作腔的最外端,保证启动时工作腔不充油,电机在“空载”下迅速启动。这样,降低了启动电流的持续时间、减少了对电网的冲击电流;待电机“空载”启动完毕后,通过电控装置控制调速型液力偶合器的导管伺服机构,操纵导管在液力偶合器工作腔内的位置,调节工作腔体内的充油量I,改变液力偶合器的输入力矩M的大小,不断调整启动角加速度,即改变调速型液力偶合器的外特性曲线(见图1),使电动机与调速型液力偶合器的共同工作区特性曲线相应变软,逐渐增加电动机的载荷,自动调节电动机的负荷分配,使之趋于平衡,最后将工作腔油量充满,负载到达额定速度运行,实现带式输送机的负载软启动的要求。