軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器的軟啟動(dòng)特性.pdf

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1、軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器的軟啟動(dòng)特性一、采用軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器的必要性2由于風(fēng)機(jī)、磨機(jī)類(lèi)設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)部分自重較大，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一般在1200kgm～26000kgm，因此風(fēng)機(jī)、磨機(jī)類(lèi)設(shè)備為大慣量啟動(dòng)設(shè)備，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)為帶載啟動(dòng)。帶載啟動(dòng)帶來(lái)的直接危害是：①工作機(jī)傳遞給電動(dòng)機(jī)的需克服的轉(zhuǎn)矩超過(guò)了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，造成電動(dòng)機(jī)滿載啟動(dòng)，甚至超載啟動(dòng)，啟動(dòng)電流過(guò)大，對(duì)電動(dòng)機(jī)及電網(wǎng)均有不良影響。②由于電動(dòng)機(jī)從零速開(kāi)始大轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)，機(jī)械部分無(wú)緩沖時(shí)間，對(duì)機(jī)械部分造成沖擊載荷。這些都直接影響到設(shè)備的長(zhǎng)周期運(yùn)行。改進(jìn)傳動(dòng)系統(tǒng)，使電動(dòng)機(jī)近似空載啟動(dòng)，是保證設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行的重要措施。圖1表示了電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)矩變化

2、曲線。圖1電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)矩變化曲線Ts—啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩TDmax—最大轉(zhuǎn)矩TN—額定轉(zhuǎn)矩nN—額定轉(zhuǎn)速由圖1可看出，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)能產(chǎn)生的最大轉(zhuǎn)矩TDmax在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速nN時(shí)出現(xiàn)，而電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近0時(shí)，其所能產(chǎn)生的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts遠(yuǎn)小于最大轉(zhuǎn)矩TDmax。下面以風(fēng)機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明：圖2表示了風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，傳遞到電動(dòng)機(jī)上的需克服的轉(zhuǎn)矩Tw的變化曲線。1圖2風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程的轉(zhuǎn)矩變化曲線TN—額定轉(zhuǎn)矩TFmax—最大轉(zhuǎn)矩nN—額定轉(zhuǎn)速由圖2可看出，風(fēng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)速接近0時(shí)，風(fēng)機(jī)傳遞給電動(dòng)機(jī)需克服的轉(zhuǎn)矩值為最大值TFmax。綜合圖1、圖2可知，在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中，風(fēng)機(jī)傳

3、遞給電動(dòng)機(jī)需要克服的轉(zhuǎn)矩的幅值變化與電動(dòng)機(jī)所能產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩幅值的變化正好相反。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的Ts大于風(fēng)機(jī)的TFmax時(shí)，電動(dòng)機(jī)能帶起風(fēng)機(jī)，但這時(shí)TDmax則遠(yuǎn)大于TFmax，電動(dòng)機(jī)為“大馬拉小車(chē)”，當(dāng)Ts小于TFmax時(shí)，雖然TDmax大于TFmax，但其不在同一時(shí)段出現(xiàn)，則電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，甚至啟動(dòng)不起來(lái)。風(fēng)機(jī)在n≈0時(shí)，傳遞給電動(dòng)機(jī)需克服的轉(zhuǎn)矩最大，而此時(shí)，由于n≈0，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s=1，其轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)本身就很大，加上電動(dòng)機(jī)超載啟動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大，也造成機(jī)械部分的沖擊載荷加大。由上述分析可知，假定在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)到n接近nN時(shí)，風(fēng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩TFmax才能傳遞到電動(dòng)機(jī)上，電動(dòng)機(jī)此時(shí)的轉(zhuǎn)

4、差率s≈0，且可以用TDmax克服TFmax，將充分發(fā)揮出電動(dòng)機(jī)的容量，也可使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流下降，這種特性，我們稱(chēng)之為電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)。二、軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器的原理及特點(diǎn)軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器通過(guò)鋼球的離心壓力產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，通常將聯(lián)軸器裝在傳動(dòng)鏈的高速端。當(dāng)原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速很低，離心力很小，其產(chǎn)生的摩擦力也很小，聯(lián)軸器打滑，主動(dòng)側(cè)隨原動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，被動(dòng)側(cè)靜止，原動(dòng)機(jī)為近2似空載啟動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)速的增加，摩擦力逐漸增大，聯(lián)軸器的被動(dòng)側(cè)帶動(dòng)工作機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，直到與主動(dòng)側(cè)同步旋轉(zhuǎn)，原動(dòng)機(jī)的整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)平穩(wěn)的逐漸加載的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了原動(dòng)機(jī)的“軟”啟動(dòng)，改變了普通聯(lián)軸器聯(lián)接時(shí)的“硬”啟動(dòng)方式。當(dāng)工

5、作機(jī)過(guò)載或卡死時(shí)，由于轉(zhuǎn)矩超過(guò)了設(shè)計(jì)摩擦力可傳遞的轉(zhuǎn)矩，聯(lián)軸器打滑，防止了機(jī)械部件的損壞及電動(dòng)機(jī)的燒毀。軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)示意1—轉(zhuǎn)子2—?dú)んw3—鋼球4—柱銷(xiāo)5—半聯(lián)軸器聯(lián)軸器的工作過(guò)程為：主動(dòng)軸帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子上的葉片將殼體內(nèi)的空腔分成2~6等份，葉片推動(dòng)空腔中的鋼球作圓周運(yùn)動(dòng)，鋼球由于離心力作用沿聯(lián)軸器半徑方向運(yùn)動(dòng)，逐漸貼緊在殼體內(nèi)壁，并沿殼體內(nèi)壁滑動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)速的升高，鋼球與殼體內(nèi)壁間的摩擦力達(dá)到一定值時(shí)，鋼球帶動(dòng)殼體旋轉(zhuǎn)，達(dá)到同步狀態(tài)。殼體通過(guò)柱銷(xiāo)帶動(dòng)半聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)力傳遞到工作機(jī)。軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器的主要特點(diǎn)：1）軟啟動(dòng)性好。原動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)

6、，聯(lián)軸器處于打滑狀態(tài)，可將帶載啟動(dòng)變?yōu)榻瓶蛰d啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)原動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)。2）過(guò)載保護(hù)并可調(diào)節(jié)。當(dāng)工作機(jī)過(guò)載或卡死時(shí)，聯(lián)軸器打滑。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)因過(guò)載導(dǎo)致轉(zhuǎn)速下降時(shí)，聯(lián)軸器可傳遞功率隨轉(zhuǎn)速迅速下降，有效保護(hù)電動(dòng)機(jī)不被堵轉(zhuǎn)。增減鋼球的填充量，可調(diào)節(jié)過(guò)載保護(hù)功率值。33）減振性好。鋼球在傳力過(guò)程中相互間的彈性運(yùn)動(dòng)可吸收傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)。4）省能源與設(shè)備費(fèi)用。由于實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流，縮短了峰值時(shí)間，降低了能耗，同時(shí)，減小了設(shè)備的啟動(dòng)沖擊，節(jié)省設(shè)備維修費(fèi)用。5）裝拆卸方便，工作可靠，運(yùn)行中無(wú)需維護(hù)，承載能力大，外形尺寸小，但長(zhǎng)時(shí)間打滑發(fā)熱嚴(yán)重，不適用于頻繁起動(dòng)或頻繁換向的場(chǎng)合。三、軟啟動(dòng)安全

7、聯(lián)軸器啟動(dòng)過(guò)程理論依據(jù)及曲線關(guān)系軟啟動(dòng)安全聯(lián)軸器的傳力介質(zhì)為鋼球，假設(shè)聯(lián)軸器殼體內(nèi)填充的鋼球質(zhì)量為m，鋼球形成的立方體的質(zhì)心半徑為r，聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速為n，聯(lián)軸器的殼體內(nèi)壁的半徑為R，鋼球與殼體間的摩擦因數(shù)為f，鋼球與殼體間的摩擦轉(zhuǎn)矩（即聯(lián)軸器可傳遞的轉(zhuǎn)矩）T為：2T=FRf=Rfmr(πn/30)由上式可知，聯(lián)軸器可傳遞轉(zhuǎn)矩與聯(lián)軸器的直徑及鋼球的填充量成一次方線性關(guān)系，而與轉(zhuǎn)速成2次方關(guān)系。由于可傳遞轉(zhuǎn)短T與轉(zhuǎn)速n為2次方關(guān)系，因此聯(lián)