斗式提升機(jī)液力傳動(dòng)設(shè)備在大顆粒尿素提升裝置中應(yīng)用
本文簡述了在大顆粒尿素提升裝置中的斗式提升機(jī)提升物是尿素顆粒，提升高度為 38m、提升能力為 120t/h 的高速提升機(jī)，介紹了為保護(hù)電機(jī)而采用了液力傳動(dòng)設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)是能消除沖擊和振動(dòng)，能起到過載保護(hù)的作用而且啟動(dòng)性能好。
1、前言
流化床大顆粒尿素生產(chǎn)是采用尿素晶種流化床技術(shù)生產(chǎn)顆粒尿素的一種新工藝，尺寸較小的顆粒尿素晶種在造粒機(jī)流化床中處于流化狀態(tài)，尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 95 %~ 96 % 的尿液由噴嘴噴出, 在霧化空氣的作用下形成一個(gè)霧化區(qū)(尿液小液滴) , 兩個(gè)區(qū)域互相交錯(cuò), 尿液細(xì)霧噴涂在返料尿素的晶種上, 經(jīng)冷卻固化成為較大的顆粒。形成的大顆粒尿素由于重力的作用沉降到多孔板上 (流化床下部) , 借助流化空氣在多孔板錐形斜孔產(chǎn)生的水平推力排出造粒機(jī)，從造粒機(jī)出來的顆粒尿素經(jīng)過振動(dòng)篩篩分，符合尺寸的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品顆粒被送至產(chǎn)品冷卻器冷卻作為成品，尺寸較小的顆粒尿素被送回造粒機(jī)作為晶種重新造粒。
斗式提升機(jī)是大顆粒尿素生產(chǎn)中的非常重要的一個(gè)提升裝置, 它把造粒機(jī)生產(chǎn)出的大小不一尿素粒子, 提升至整個(gè)裝置最高處的尿素震動(dòng)篩,進(jìn)行篩分分出產(chǎn)品、晶種、超大顆粒以及結(jié)塊尿素等。斗式提升機(jī)包括皮帶斗式提升機(jī)、板鏈斗式提升機(jī)、鏈條斗式提升機(jī)等幾種，該公司裝置采用的是皮帶式提升機(jī)，具有提升高度高，提升穩(wěn)定、占地面積小和良好的密封性等優(yōu)點(diǎn)。
2、液力傳動(dòng)設(shè)備
以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力聯(lián)軸器。液力耦合器(見圖 1)的泵輪和渦輪組成一個(gè)可使液體循環(huán)流動(dòng)的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上,渦輪裝在輸出軸上。動(dòng)力機(jī)（內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)機(jī)等）帶動(dòng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進(jìn)入渦輪后即推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，將從泵輪獲得的能量傳遞給輸出軸。最后液體返回泵輪，形成周而復(fù)始的流動(dòng)。液力耦合器靠液體與泵輪、渦輪的葉片相互作用產(chǎn)生動(dòng)量矩的變化來傳遞扭矩。它的輸出扭矩等于輸入扭矩減去摩擦力矩，所以它的輸出扭矩恒小于輸入扭矩。液力耦合器輸入軸與輸出軸間靠液體聯(lián)系，工作構(gòu)件間不存在剛性聯(lián)接。液力耦合器的特點(diǎn)是：能消除沖擊和振動(dòng)；輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，兩軸的轉(zhuǎn)速差隨載荷的增大而增加;過載保護(hù)性能和起動(dòng)性能好, 載荷過大而停轉(zhuǎn)時(shí)輸入軸仍可轉(zhuǎn)動(dòng), 不致造成動(dòng)力機(jī)的損壞; 當(dāng)載荷減小時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速增加直到接近于輸入軸的轉(zhuǎn)速。液力耦合器的傳動(dòng)效率等于輸出軸轉(zhuǎn)速乘以輸出扭矩（輸出功率）與輸入軸轉(zhuǎn)速乘以輸入扭矩（輸入功率）之比。一般液力耦合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在 0.95 以上時(shí)可獲得較高的效率。液力耦合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。如將液力耦合器的油放空，耦合器就處于脫開狀態(tài)，能起離合器的作用。
 斗式提升機(jī)液力傳動(dòng)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
3、液力傳動(dòng)裝置工作原理
液力耦合器是一個(gè)內(nèi)含兩個(gè)環(huán)形輪片的密封機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)輪稱為泵輪，被驅(qū)動(dòng)輪稱為渦輪，泵輪和渦輪都稱為工作輪。在工作輪的環(huán)狀殼體中，徑向排列著許多葉片。泵輪和渦輪裝合后，形成環(huán)形空腔，其內(nèi)充有工作油液。泵輪通常由電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)工作油液做比較復(fù)雜的向心力運(yùn)動(dòng)。高速流動(dòng)的油液在科里奧利力的作用下沖擊渦輪葉片，將動(dòng)能傳給渦輪，使渦輪與泵輪同方向旋轉(zhuǎn)。鋼絲膠帶斗式提升機(jī)安裝要點(diǎn)油液從渦輪的葉片邊緣又流回到泵輪，形成循環(huán)回路，其流動(dòng)路線如同一個(gè)首尾相連的環(huán)形螺旋線。液力耦合器在輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置中安裝在電動(dòng)機(jī)和減速器之間（見圖 2）。
 帶式提升機(jī)傳動(dòng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖
泵輪與電動(dòng)機(jī)軸相連，起主動(dòng)軸作用。渦輪與帶式輸送機(jī)減速器相連，起從動(dòng)軸作用?？梢?，主從動(dòng)軸之間沒有剛性的機(jī)械連接機(jī)構(gòu)。液力耦合器的工作原理是: 當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，注入其中的工作液體被葉片夾持著同泵輪一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生流向外緣的離心壓力; 同樣，渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，其中的工作液體也產(chǎn)生流向外緣的離心壓力;作螺旋運(yùn)動(dòng)的液體質(zhì)點(diǎn)在泵輪中被加速和增壓后進(jìn)入渦輪，沖擊推動(dòng)渦輪的葉片，使渦輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)帶式輸送機(jī)工作，液體質(zhì)點(diǎn)本身被減速和降壓，從渦輪內(nèi)緣流回泵輪，重新被加速、增壓; 這樣反復(fù)循環(huán)便可實(shí)現(xiàn)從原動(dòng)機(jī)到帶式輸送機(jī)的能量傳遞。液力耦合器傳遞能量的過程是: 電能→液體動(dòng)能→機(jī)械能。
4、采用液力耦合器的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)
液力耦合器是依靠液體環(huán)流運(yùn)動(dòng)來傳遞能量的。環(huán)流的形成是由于泵輪轉(zhuǎn)速大于渦輪轉(zhuǎn)速，因此液力耦合器實(shí)現(xiàn)能量( 力矩) 傳遞的條件是泵輪和渦輪之間存在轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)速差的大小決定了傳遞力矩的大小。
4.1液力耦合器的優(yōu)點(diǎn)
（1）可以改善機(jī)器的起動(dòng)性能。液力耦合器可以縮短電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間，使電動(dòng)機(jī)很快達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，然后負(fù)載才逐漸加速。這樣，既減少了起動(dòng)過程中的電能損失，起到節(jié)能的作用，又使起動(dòng)平穩(wěn)。另外，對于普通鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，如果液力耦合器注油量合適，還可以利用接近于電動(dòng)機(jī)的顛覆力矩來起動(dòng)負(fù)載，使機(jī)器的起動(dòng)力矩大大增加。
（2）具有過載保護(hù)作用。當(dāng)選用安全型液力耦合器時(shí)，可以對電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。特別是采用帶有前輔室的安全型液力耦合器，能使傳動(dòng)設(shè)備具有較好的起動(dòng)特性。
（3）提高電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的壽命。能消除提升裝置工作機(jī)構(gòu)的沖擊和振動(dòng)，減少輸送帶的動(dòng)應(yīng)力，降低疲勞程度，從而大大延長電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)的壽命。
（4）平衡各電動(dòng)機(jī)的功率輸出。在多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，能使各臺電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷分配趨于均衡。
4.2液力傳動(dòng)設(shè)備的特點(diǎn)
該提升裝置是在電動(dòng)機(jī)軸的轉(zhuǎn)速不變的情況下，改變輸出軸的轉(zhuǎn)速，同時(shí)亦改變了原動(dòng)機(jī)的輸出功率。
（1）可實(shí)現(xiàn)無極變速；
（2）能滿足低負(fù)荷工況要求；
（3）可以空載啟動(dòng)，離合方便；
（4）可有隔離振動(dòng)；
（5）對動(dòng)力過載起保護(hù)作用；
（6）液力偶合器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有一定的功率損失；
（7）為了使液力偶合器安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，還需要一套輔助設(shè)備（如增速齒輪，冷油器，伺服機(jī)等），所以要增加一些設(shè)備費(fèi)用。
5、日常維護(hù)
液力傳動(dòng)油必須保持清潔，各油路和殼體中不能有污物、水分及雜質(zhì)。不同品牌的油液絕不能混用，同牌號不同廠家生產(chǎn)的也不宜混用。不同的液力傳動(dòng)變速器其檢查油位的方法不同，若油位未達(dá)到規(guī)定位置，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充。
6、結(jié)論
在多滾筒傳動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，為了使電動(dòng)機(jī)功率分配相對均衡，獲得比較合理的運(yùn)行工況，既要綜合考 慮各因素的影響規(guī)律，又要采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)措施。液力耦合器是利用液力來傳遞功率( 力矩) 的裝置。采用液力耦合器傳動(dòng)可使驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)械特性變軟，從而改善機(jī)器的啟動(dòng)性能，使多滾筒傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率分配趨于平衡。液力傳動(dòng)裝置對帶式提升機(jī)功率平衡的改善效果明顯。優(yōu)點(diǎn)是能消除沖擊和振動(dòng)，能起到過載保護(hù)的作用而且起動(dòng)性能好。載荷過大而停轉(zhuǎn)時(shí)輸入軸仍可轉(zhuǎn)動(dòng),不致造成動(dòng)力機(jī)的損壞。啟動(dòng)時(shí)，輸入軸可以快速啟動(dòng)，輸出軸轉(zhuǎn)速逐漸增加直到接近于輸入軸的轉(zhuǎn)速。
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