前言

洗煤厂产品煤皮带为TD75 型通用固定式带式输送机，驱动部分装置在型钢焊成的底座上，由电高速联轴器→减速机→ 高速联轴器→减速机→低速联轴器组成。电机均是鼠笼式异步电动机，驱动采用十字滑块联轴器。十字滑块联轴器用来连接机电设备原动机轴与从动机轴， 驱动设备正常运行，并具有一定的补偿两轴偏移的能力。其工作原理：原动机旋转带动甩臂旋转，在离心力作用下向外甩出，随着电动机转速提高，安装在甩臂上的离心式摩擦块对摩擦轮的正压力也在增大， 摩擦力矩逐渐增大并带动负载运转。在严重超载或堵转工况下，负荷端力矩大于摩擦力矩，离心式摩擦块受到的向心力减小导致滑块受力减小，起到过负荷保护作用。在设备负载骤增或骤减时，摩擦块与摩擦轮产生时断时续的相对运动，由此形成交变冲击载荷，反复冲击输出端轴套与减速器的输入轴配合结合面，如同重磅锤头无数次地敲击结合面，从而损坏结合面，键销折断。

1 “十字滑块联轴器”与“蛇形弹簧联轴器”的选型分析

按照联轴器的性能可分为刚性联轴器和挠性联轴器。刚性联轴器或称固定式刚性联轴器，这种联轴器虽然不具有补偿性能，但有结构简单特点。挠性联轴器中又分为无弹性元件挠性联轴器和带弹性元件挠性联轴器，前一类只具有补偿两轴相对位移的能力，后一类除具有补偿性能外还具有缓冲和减振作用，但在传递转矩的能力上，因受弹性元件的强度限制，一般不及无弹性元件联轴器。带弹性元件挠性联轴器中按照带弹性元件的材质不同，又可再分为金属弹性元件和非金属弹性元件，金属弹性元件的主要特点是强度高、传递转矩的能力大、使用寿命长、不易变质且性能稳定。蛇形弹簧联轴器适用于严重冲击载荷的中、大功率传动轴系。工作温度范围 -30～+150C°等场所。是完全能够满足这些条件的可靠联轴器。若要有效改善设备运行工况，有必要改变机电设备的连接装置，即对联轴器进行改造。但作为机电设备的重要组成部件，选型不当将会影响设备运行工况，甚至引发设备故障。联轴器的选型根据设备的转速，冲击，振动，负荷变化，拖动系统要求，工作环境(环境温度，环境湿度)等诸多因素，依据科学合理、适用经济的原则，选择适用现场的，从而为设备高效，安全运行打下良好的基础。

1.1 “十字滑块联轴器”主要缺点

被联接转子的振动相互传递彼此影响，一旦被联接转子的振动相互传递彼此影响发生振动，要查明原因往往较困难。十字滑块联轴器结构对于维修带来极大的不便，任何一处需要更换，都需要对电机做轴向移位，恢复时需重新找正，增加设备维修工作量，降低安全性。

1.2 十字滑块联轴器优点

结构简单、制造容易。 缺点：径向尺寸较大，且反转时有噪声。由于十字滑块与半联轴器孔是间隙配合，且十字滑块有一定的弹性，所以联轴器的径向补偿量较小，减震能力也较小（径向 0.15~0.25 mm, 两轴的角度误差<0.5 度）。应用：适用于载荷变化不大，对减震要求不高的传动轴系。不宜用于高速或者低速重载场合。

2 “蛇形弹簧联轴器”的技术背景

结构简单，转子的振动、热膨胀、都能相互传递，校中心要求较高。而能适当弥补十字滑块联轴器的缺点，转子的振动、热膨胀、不会相互传递较中心要求低，联接两同轴线的传动轴系，具有一定的补偿两轴相对偏移和减振、缓冲性能，并能在一定的范围内调整安全转矩。减速器通过联轴器与轴相连，考虑到运行工况恶劣，联轴器采用蛇簧联轴器，许用精度低，起动时可以按物料流向的逆序分组起动，避免过高的起动电流，这在确保系统正常运行的同时减少了停机次数。

2.1 相同点

能够传递转矩和旋转运动；对于所联接两轴的相对偏移有不同程度的补偿功能；有不同程度的缓冲减震、改善传动系统工作特性的功能。

2.2 蛇形弹簧联轴器优点

弹性好，缓冲减震能力强，工作可靠、承载能力大，径向尺寸小、具有较好的补偿综合位移的能力，且耐久、结构形式多。对所联两轴的径向和角度方向都有一定的补偿能力（径向 0.2~1.02 mm，两轴的角度误差 0.25~4.65 度）。 缺点：加工较困难，需要润滑。 应用： 适用于严重冲击载荷的中、 大功率传动轴系，工作温度范围-30～ +150C°等场所。

2.3 结论

针对产品煤皮带连接装置存在的问题，进行以上几点分析研究后，将十字滑块联轴器更换为蛇形弹簧联轴器，减少事故的发生。

2.4 解决方案

研究结果表明，产品煤皮带设计时，对联轴器的选择仅针对传递扭矩要求而选型，要求相对较低。而蛇簧联轴器在同类型大型皮带机中使用效果好，不容易损坏。至此，更换联轴器成为解决产品煤皮带联轴器问题的最佳方案。

2.4.1 改造过程

改造前，由于不对中而增加的旋转力会对轴承和密封件施加异常的应力，往往导致昂贵的机器部件过早损坏和增大能耗，例如会引起联轴器损坏等，危害安全运转，加速皮带的磨损，缩短皮带更换周期，增大材料投入费用,针对这一现象决定对该联轴器进行改造。

改造后，在核实了产品煤皮带驱动装置最大传递扭矩后，发现蛇形弹簧联轴器等均能满足现场改造的条件。安装蛇形弹簧联轴器时，只需使用标准机械工具，如：扳手、直尺和探规等。规格为1020T至1090T的联轴器通常为间隙安装，有固定螺钉穿过键槽。规格为1100T或更大的联轴器为过盈配合，没有固定螺钉。

3 改造效果

在对各类联轴器优缺点进行反复比较，并调研了各联轴器在皮带机中的使用情况后，最后锁定了蛇形弹簧联轴器。该类联轴器由两半联轴节及蛇形弹簧组成，各联轴节上均带有弹簧槽，实际工作中弹簧嵌入弹簧槽内完成扭矩的传递。联轴节之间径向相互不镶嵌，使得设备移动时，仅取下蛇形弹簧即可，无需对设备轴向移动。大大降低了维修强度，缩短了维修时间。该联轴器在四套驱动中使用后，各联轴器运行效果良好，未出现一次因联轴器问题影响生产的情况，并且在更换液体粘性软启动器过程中，也无需再对电机等设备进行移动，大大缩短了维修时间，减轻了劳动强度。

蛇形弹簧采用高强度合金钢制成，使其达到更强的刚柔性要求，弹簧表面经精密处理压缩表面结构分子，达到抗磨损与长寿命之效果，较少的零件数量，且油脂吸收传动带来的一定噪音。安装精度比一般联轴器低，其允许两轴之间有一定的偏差，只要在一定范围内，并不会影响工作效率。

4 工业性试验性试验报告

蛇形弹簧联轴器经严格的热处理，并特殊加工而成，具有良好的机械性能，从而使联轴器的使用寿命远超非金属弹性元件联轴器。当传递扭矩增大时，弹簧片将沿齿弧面变形，使两个半联轴器作用在簧片上的力点靠近。簧片与齿面的接触点即力矩的变化，是随着传递扭矩的大小而变化的，它的传动特性是变刚度的。因而它比一般弹性联轴器能承受更大的载荷变动量。传动力使簧片沿齿弧变形时所产生的缓冲作用，尤其在机器起动或强力冲击载荷时，于一定程度上有保护配套机件的安全性。

蛇形弹簧联轴器的传动效率，经测定达99.47%，其短时超载能力为额定扭矩的两倍，运行安全可靠。铝合金罩壳以保护弹簧避免运转时向外甩出，且壳体内储满黄油，不仅使润滑良好，而且使簧片啮合时的噪声被黄油阻尼吸收而消除，传动效率高，运行可靠；噪声低，润滑好；结构简单，装拆方便。整机零件少，体积小，重量轻，被设计成梯形截面的弹簧片与梯形齿槽的吻合尤为方便、紧密、从而使装拆，维护比一般联轴器简便，允许有较大的安装偏差。由于弹簧片与齿弧面是点接触的，所以使联轴器能获得较大的挠性。它能被安装在同时有径向，角向，轴向的偏差情况下正常工作，减振性好，使用寿命长，承受变动载荷范围大，起动安全。改造后的皮带运输系统经试验，较好的达到了预期效果，试运行8个月来，皮带一直运转正常，未出现一次事故，可以证明改造方案正确，优化改造是成功的。改造后，皮带机运行平稳、正常，皮带保护得到了进一步完善。故障率降低，减少设备损坏再投入，降低了成本；维护方便，减少了维修人员的工作量；产量增加，经济效益提高；安全运转可靠性得到了提高。

通过工业性试运行表明，该项目改造达到了预期的目的。系统改造获得了圆满成功。

5 经济效益和社会效益经济报告

5.1 经济效益分析

产品煤皮带上安装的十字滑块联轴器已不能保证正常的运行，达不到使皮带安全可靠运行的目的。那么就必须再投入新设备，1台蛇形弹簧联轴器价值2400元，共引进两台，投资5000元。我们就对其有效保护皮带，降低运输系统事故率和节约人力物力，减少投入这几个方面所创造的直接经济效益进行评估如下：

产品煤皮带联轴器改造项目总投资：5000元

5.1.1减少事故率，每月按影响生产事故1小时，可多入洗300吨，每吨煤按400元，每年可创造经济效益： 1×12×14×400＝6.72万元

5.1.2对皮带机头改造，该皮带机头岗位人员2人，如临时维护抢修，需两人配合处理，每人按加分换算为60元计算，每年可节约工资：2×12×60＝1440元

5.1.3在优化改造中，由于改造方案合理，减少了人员的投入，缩短了处理故障时间，间接节约资金1万余元。节支金额：1440+10000=1.144万元

那么，这项改造年纯经济效益为：1+2+3 =7.864≈8万元；增收金额80000-5000=7.5万元

同时我们还应该看到其在减轻工人劳动强度，保证运输系统稳定等方面所取得的巨大社会效益。

5.2 社会效益：

产品煤皮带蛇形弹簧联轴器安装后，能够有效的解决故障问题，并能发挥其最大功率，创造最大的效益，同时可以降低管理成本和事故的影响，使用效果很好。联轴器的应用及改造，比原十字滑块联轴器减少维护量，节省了材料的投入，给安全生产赢得了宝贵的时间。蛇形弹簧联轴器的应用使皮带运转从安全、生产效率、降低事故率上，有效促进了安全生产，就此一方面所创造的效益就是无法评估的。这一改造项目，推广了新技术，使其在厂主要运载设备得到了应用，确保了运输系统运行的安全性和可靠性。运用了新科技，减少设备和维护人员的投入。带动了技术人员的积极性，也提高了广大职工学习科学技术的积极性，锻炼我们的职工队伍，提高了职工队伍的技术素质。

参考文献：

[1]张雁,李卫军. 大型联轴器硬齿面内齿圈的制造工艺研究 [J]. 矿山机械, 2024, 52 (07): 61-65.