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[摘 要]于液力联轴器的基本原理，分析了煤矿机械运输设备的类型和主要特点，并探讨了液力联轴器在煤矿机械运输中的应用。得知，液力联轴器作为煤矿输送机传动系统中的一个重要装置，在实际应用时必须要严格遵循各项要求，做好液力联轴器的选型匹配工作，充分考虑联轴器的功率与结构。
[关键词]液力联轴器；煤矿机械运输；应用
中图分类号：TH133.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0339-01
随着煤炭工业的发展，煤矿生产和建设规模的不断扩大，机械化水平的不断提高，机械设备的种类，台数与日俱增，大功率，大运量机械运输设备的不断出现，启动和制动效果的好坏直接影响着设备的使用寿命，不仅保护电器启动开关设备和传动电机的接点，缆线，电机绕线绝缘由于启动电流过大，瞬间负载突然增大太多发热量太大对绝缘的耐热量的上限和耐热时间都提高了要求，提高了设备的成本，不利于经济适用和推广，也给安全生产埋下隐患。增加了开采煤炭的成本。如何改善启动和制动效果，实现软启动和软制动显得尤为重要。
我国煤矿机械运输设备中大多都使用了液力联轴器。液力联轴器作为传动系统的重要组成部分，在煤矿机械运输中起着关键作用。但在实际应用中，液力联轴器经常会出现喷液、使用寿命短等问题，严重影响了液力联轴器的正常工作。为了充分发挥液力联轴器的功能，提高煤矿机械运输效率，必须要对液力联轴器进行合理应用。
1 液力联轴器的基本原理
液力联轴器是指将液力传动功能与机械式联轴器功能有效结合起来所产生的一种器具，是以输入输出联轴器的涡轮、叶轮工作腔内液力高速循环作为驱动力来实现动力的传递。在流体传动中，液力联轴器已发展成为与气动元件、液压元件相并列的液力元件。液力联轴器由电动机、弹性联轴器、后辅室外壳、泵轮等装置构成，工作原理为：首先在液力联轴器内添加适量的工作液体，然后起动电动机，产生驱动力，经由弹性联轴器、后辅室外壳进而驱动泵轮转动。此时，透平轮仅外壳转动而轮不转动，这是因为通过轴套透平轮与减速器输入轴相连，而与泵轮和透平轮外壳之间无机械联结，所以透平轮不会发生转动。在这种情况下，电动机空载启动，随着电动机启动的持续进行，泵轮与透平轮外壳转速逐渐升高，泵轮高速转动带动液力联轴器工作腔内液体持续运动，工作液体压力与运动速度不断升高，产生巨大离心力。受离心力作用，液力联轴器内的工作液体沿着泵轮工作腔曲面流进透平轮中，带动透平轮叶片转动。当透平轮转矩达到一定数值时，就会克服自身的负荷，从而实现由透平轮转动带动其他机械一起转动，实现能量的层层传递与转化，电动机机械能、泵轮机械能转化为液力联轴器工作液体动能，最终转化为输送机传输所需机械能。
2 煤矿机械运输设备的类型与特点
带式输送机和刮板输送机是我国煤矿机械运输中采用较多的两种机械运输设备，这两种输送机有着不同的工作特点。
2.1 带式输送机
采用带式输送机进行煤矿机械运输时，要保证输送带满足过载保护要求，以免因负载过大而造成输送带损坏。为了减小输送带的张力，保证输送机启动平稳，需要延长带式输送机的启动时间，并需要以满载的形式进行启动。若煤矿机械运输距离较长，要求带式输送机均衡多电机驱动负荷，防止由负荷不均衡所带来的输送带运输不平稳现象。
2.2 刮板輸送机
使用刮板输送机进行煤矿机械运输时，为了保证输送机的顺利启动，通常需要将输送机的配电机容量设置得大一些，以确保刮板输送机启动时具有足够的驱动力。相比于带式输送机，刮板输送机的启动较为频繁，达到6次，而且经常是以满载甚至过载的条件启动。造成刮板输送机过载启动的主要原因是采煤时落煤较多，或是刮板运行所在溜槽不够平直。由于刮板输送机启动较为频繁且启动时往往会对链条造成较大冲击，使得其自身的使用寿命受到严重影响，大大缩短了输送机的使用年限。
3 液力联轴器在煤矿机械运输中的应用要求与选型
3.1 遵循各项要求
1）工作液选择要求。
工作液是液力联轴器正常运转的必要元素，其质量好坏直接影响着液力联轴器的传动性能。对于工作液的选择必须要满足相应的产品设计要求，满足煤矿机械运输要求。鉴于液力联轴器类型，使用工况以及机械运输设备的不同，必须要选择不同的工作液，因而在选择时，首先需要对液力联轴器的结构类型、煤矿机械运输要求进行充分考虑。若用于煤矿井下输送，通常为了提高井下防爆性能，往往优先选择水介质液力联轴器，对于这种液力联轴器，应以经过滤处理的清水或配套说明书上指定的液体作为工作液为宜，禁止使用混合液。若煤矿机械运输对液力联轴器的使用寿命有要求，要求选择使用寿命较长的液力联轴器，则通常选择油介质液力联轴器，这种联轴器对工作液的要求是油密度较大，黏度适当，具有良好的抗泡性、抗氧化和抗剪切稳定性，杂质尽可能少。目前应用较多的是22号汽轮机油。
2）安装要求。
在将液力联轴器安装到煤矿机械运输传动系统中时，必须要保证液力联轴器的工作轴与电机和输送机工作轴处于同一直线上，使三者拥有相同的轴度，即使存在偏差也要将偏差制在允许范围内，保证液力联轴器、电机和输送机工作稳定，降低机械内部损耗。
3）充液量要求。
液力联轴器工作液充填量的多少对液力联轴器传递扭矩大小有着较大影响，具体的关系是：在规定范围内，充液量越大，液力联轴器的传动扭矩就越大，意味着联轴器的工作效率就越高。若充液量低于规定范围，则液力联轴器传动扭矩小，造成联轴器启动困难甚至无法启动，轴承不够润滑。为了保证充液量满足煤矿机械运输以及液力联轴器启动运转的要求，必须要与电机转速和功率匹配。通常情况下，充液量一般控制在液力联轴器总容量的45%～85%之间，具体依据实际情况进行合理设定。
4）其他要求。
采用液力联轴器进行煤矿机械运输是一项系统性工程，涉及内容广泛，要尽可能满足每一项要求。如对液力联轴器运转情况进行观察，若发现异常现象及时检测，并对出现的问题及时进行维修或更换损坏部件。启动输送机应以空载形式，当输送机停止运行时，其他相关操作也必须立即停止，包括采煤、装煤等。因检测和维护拆卸液力联轴器时，重新安装必须要保证安装位置准确到位。
3.2 合理匹配选型
根据实践经验总结分析，保证匹配选型的合理，是延长液力联轴器使用寿命的有效手段。为了保证匹配选型的合理性，提高匹配程度，需要在选型之前对煤矿机械运输设备及各种使用工况进行全面系统的分析，依据各项要求，选择与煤矿机械运输相匹配的不同结构液力联轴器。通过液力联轴器与输送设备的有效匹配，减少输送设备在机械运输过程中的损耗，降低设备故障发生概率，延长机械传输设备的使用寿命与使用性能，提升传动系统的传动效率，提高煤矿经济效益。
结构与功率是液力联轴器匹配选型所需考虑的两个关键因素。液力联轴器的结构有多种形式，如限矩型液力联轴器、普通型液力联轴器等。对于前面提到过的带式输送机（启动时间无限制）和刮板输送机，选用限矩型液力联轴器即可满足煤矿机械运输要求；对于要求带有调速功能的输送机，适当选择调速型液力联轴器，可以较好地与输送机运输相匹配；对于煤矿井下输送机，要加强防爆措施，多选择水介质的液力联轴器。选择液力联轴器，除了结构还需要对功率进行充分考虑。原则上，液力联轴器的功率应比电机传递功率小1/5，比输送机使用功率大1/5，但在实际选型时，还必须考虑液力联轴器工作腔的有效直径，防止启动力矩与过载较大，保证输送机具有足够的动力传输。
4 结语
通过对液力联轴器在煤矿机械运输中的应用分析可知，液力联轴器作为输送机传动系统中的重要装置，在驱动输送机运转方面起着重要作用。在实际应用时，必须要严格遵循各项要求，做好液力联轴器的选型匹配工作，充分考虑联轴器的功率与结构。只有这样才能充分发挥液力联轴器的优势，提高煤矿机械运输效率与输送机运行的可靠性。
作者简介：凡国青（1977.10），淮南凤台人，2017年7月毕业于华中师范大学机电一体化专业，研究方向为煤矿辅助工作。
[关键词]液力联轴器；煤矿机械运输；应用
中图分类号：TH133.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）39-0339-01
随着煤炭工业的发展，煤矿生产和建设规模的不断扩大，机械化水平的不断提高，机械设备的种类，台数与日俱增，大功率，大运量机械运输设备的不断出现，启动和制动效果的好坏直接影响着设备的使用寿命，不仅保护电器启动开关设备和传动电机的接点，缆线，电机绕线绝缘由于启动电流过大，瞬间负载突然增大太多发热量太大对绝缘的耐热量的上限和耐热时间都提高了要求，提高了设备的成本，不利于经济适用和推广，也给安全生产埋下隐患。增加了开采煤炭的成本。如何改善启动和制动效果，实现软启动和软制动显得尤为重要。
我国煤矿机械运输设备中大多都使用了液力联轴器。液力联轴器作为传动系统的重要组成部分，在煤矿机械运输中起着关键作用。但在实际应用中，液力联轴器经常会出现喷液、使用寿命短等问题，严重影响了液力联轴器的正常工作。为了充分发挥液力联轴器的功能，提高煤矿机械运输效率，必须要对液力联轴器进行合理应用。
1 液力联轴器的基本原理
液力联轴器是指将液力传动功能与机械式联轴器功能有效结合起来所产生的一种器具，是以输入输出联轴器的涡轮、叶轮工作腔内液力高速循环作为驱动力来实现动力的传递。在流体传动中，液力联轴器已发展成为与气动元件、液压元件相并列的液力元件。液力联轴器由电动机、弹性联轴器、后辅室外壳、泵轮等装置构成，工作原理为：首先在液力联轴器内添加适量的工作液体，然后起动电动机，产生驱动力，经由弹性联轴器、后辅室外壳进而驱动泵轮转动。此时，透平轮仅外壳转动而轮不转动，这是因为通过轴套透平轮与减速器输入轴相连，而与泵轮和透平轮外壳之间无机械联结，所以透平轮不会发生转动。在这种情况下，电动机空载启动，随着电动机启动的持续进行，泵轮与透平轮外壳转速逐渐升高，泵轮高速转动带动液力联轴器工作腔内液体持续运动，工作液体压力与运动速度不断升高，产生巨大离心力。受离心力作用，液力联轴器内的工作液体沿着泵轮工作腔曲面流进透平轮中，带动透平轮叶片转动。当透平轮转矩达到一定数值时，就会克服自身的负荷，从而实现由透平轮转动带动其他机械一起转动，实现能量的层层传递与转化，电动机机械能、泵轮机械能转化为液力联轴器工作液体动能，最终转化为输送机传输所需机械能。
2 煤矿机械运输设备的类型与特点
带式输送机和刮板输送机是我国煤矿机械运输中采用较多的两种机械运输设备，这两种输送机有着不同的工作特点。
2.1 带式输送机
采用带式输送机进行煤矿机械运输时，要保证输送带满足过载保护要求，以免因负载过大而造成输送带损坏。为了减小输送带的张力，保证输送机启动平稳，需要延长带式输送机的启动时间，并需要以满载的形式进行启动。若煤矿机械运输距离较长，要求带式输送机均衡多电机驱动负荷，防止由负荷不均衡所带来的输送带运输不平稳现象。
2.2 刮板輸送机
使用刮板输送机进行煤矿机械运输时，为了保证输送机的顺利启动，通常需要将输送机的配电机容量设置得大一些，以确保刮板输送机启动时具有足够的驱动力。相比于带式输送机，刮板输送机的启动较为频繁，达到6次，而且经常是以满载甚至过载的条件启动。造成刮板输送机过载启动的主要原因是采煤时落煤较多，或是刮板运行所在溜槽不够平直。由于刮板输送机启动较为频繁且启动时往往会对链条造成较大冲击，使得其自身的使用寿命受到严重影响，大大缩短了输送机的使用年限。
3 液力联轴器在煤矿机械运输中的应用要求与选型
3.1 遵循各项要求
1）工作液选择要求。
工作液是液力联轴器正常运转的必要元素，其质量好坏直接影响着液力联轴器的传动性能。对于工作液的选择必须要满足相应的产品设计要求，满足煤矿机械运输要求。鉴于液力联轴器类型，使用工况以及机械运输设备的不同，必须要选择不同的工作液，因而在选择时，首先需要对液力联轴器的结构类型、煤矿机械运输要求进行充分考虑。若用于煤矿井下输送，通常为了提高井下防爆性能，往往优先选择水介质液力联轴器，对于这种液力联轴器，应以经过滤处理的清水或配套说明书上指定的液体作为工作液为宜，禁止使用混合液。若煤矿机械运输对液力联轴器的使用寿命有要求，要求选择使用寿命较长的液力联轴器，则通常选择油介质液力联轴器，这种联轴器对工作液的要求是油密度较大，黏度适当，具有良好的抗泡性、抗氧化和抗剪切稳定性，杂质尽可能少。目前应用较多的是22号汽轮机油。
2）安装要求。
在将液力联轴器安装到煤矿机械运输传动系统中时，必须要保证液力联轴器的工作轴与电机和输送机工作轴处于同一直线上，使三者拥有相同的轴度，即使存在偏差也要将偏差制在允许范围内，保证液力联轴器、电机和输送机工作稳定，降低机械内部损耗。
3）充液量要求。
液力联轴器工作液充填量的多少对液力联轴器传递扭矩大小有着较大影响，具体的关系是：在规定范围内，充液量越大，液力联轴器的传动扭矩就越大，意味着联轴器的工作效率就越高。若充液量低于规定范围，则液力联轴器传动扭矩小，造成联轴器启动困难甚至无法启动，轴承不够润滑。为了保证充液量满足煤矿机械运输以及液力联轴器启动运转的要求，必须要与电机转速和功率匹配。通常情况下，充液量一般控制在液力联轴器总容量的45%～85%之间，具体依据实际情况进行合理设定。
4）其他要求。
采用液力联轴器进行煤矿机械运输是一项系统性工程，涉及内容广泛，要尽可能满足每一项要求。如对液力联轴器运转情况进行观察，若发现异常现象及时检测，并对出现的问题及时进行维修或更换损坏部件。启动输送机应以空载形式，当输送机停止运行时，其他相关操作也必须立即停止，包括采煤、装煤等。因检测和维护拆卸液力联轴器时，重新安装必须要保证安装位置准确到位。
3.2 合理匹配选型
根据实践经验总结分析，保证匹配选型的合理，是延长液力联轴器使用寿命的有效手段。为了保证匹配选型的合理性，提高匹配程度，需要在选型之前对煤矿机械运输设备及各种使用工况进行全面系统的分析，依据各项要求，选择与煤矿机械运输相匹配的不同结构液力联轴器。通过液力联轴器与输送设备的有效匹配，减少输送设备在机械运输过程中的损耗，降低设备故障发生概率，延长机械传输设备的使用寿命与使用性能，提升传动系统的传动效率，提高煤矿经济效益。
结构与功率是液力联轴器匹配选型所需考虑的两个关键因素。液力联轴器的结构有多种形式，如限矩型液力联轴器、普通型液力联轴器等。对于前面提到过的带式输送机（启动时间无限制）和刮板输送机，选用限矩型液力联轴器即可满足煤矿机械运输要求；对于要求带有调速功能的输送机，适当选择调速型液力联轴器，可以较好地与输送机运输相匹配；对于煤矿井下输送机，要加强防爆措施，多选择水介质的液力联轴器。选择液力联轴器，除了结构还需要对功率进行充分考虑。原则上，液力联轴器的功率应比电机传递功率小1/5，比输送机使用功率大1/5，但在实际选型时，还必须考虑液力联轴器工作腔的有效直径，防止启动力矩与过载较大，保证输送机具有足够的动力传输。
4 结语
通过对液力联轴器在煤矿机械运输中的应用分析可知，液力联轴器作为输送机传动系统中的重要装置，在驱动输送机运转方面起着重要作用。在实际应用时，必须要严格遵循各项要求，做好液力联轴器的选型匹配工作，充分考虑联轴器的功率与结构。只有这样才能充分发挥液力联轴器的优势，提高煤矿机械运输效率与输送机运行的可靠性。
作者简介：凡国青（1977.10），淮南凤台人，2017年7月毕业于华中师范大学机电一体化专业，研究方向为煤矿辅助工作。