钢球联轴器软启动的原理及应用

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1、一种钢球式软启动安全联轴器的性能分析洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司张莉西安重型机械研究所有限公司王宇航摘要：本文论述了电机软启动的概念，给出了电机启动过程中的转矩变化曲线，并推荐了一种新型软启动安全保护装置，对这种新型软启动装置的原理及特点进行了论述，对其理论依据及理论公式进行了研究推导，对其启动过程进行了计算分析，研究证明这种软启动装置对大惯量设备的启动及安全高效运行会起到重要的促进作用。关键词：软启动；转矩；联轴器Abstract:Conceptofmotorsoftstartisdiscussed,atorquechangecurveduringmotorstarti

2、sproposed,andanewsoftstartsafetydeviceisrecommended.Thecharacteristicsandworkingprinciplesofthissafetydeviceiselaborated.Thepaperresearchedthetheoryandequationsofthesafetydevice.Processofsoftstartiscalculated.Itisprovedthatthedevicecanremarkablyimprovetherunningstabilityandstartprocessofmassin

3、ertiamachinery.Keywords:softstart,torque,coupling0前言风机、磨机、辊压机等设备转动部分自重较大，其转动惯量一般在1200kgm2~6000kgm2，大功率风机叶轮转子均支撑在轴瓦上，静摩擦因数较大，因此、此类设备为大惯量启动设备，其驱动电动机的启动为带载启动。带载启动带来的直接危害是：①工作机传递给电动机的需克服的转矩超过了电动机的启动转矩，造成电动机满载启动，甚至超载启动，启动电流过大，对电动机及电网均有不良影响；②由于电动机从零速开始大转矩启动，机械部分无缓冲时间，对机械部分造成冲击载荷。这些都直接影响到设备的长周期运行。改进传

4、动系统，使电动机近似空载启动（软启动），是保证设备长周期运行的重要措施。1.采用软启动安全联轴器的必要性图1表示了电动机启动过程中的转矩变化曲线。图1电动机启动过程的转矩变化曲线Ts—启动转矩TDmax—最大转矩TN—额定转矩nN—额定转速由图1可看出，在电动机启动过程中，电动机能产生的最大转矩TDmax在电动机的转速接近额定转速nN时出现，而电动机转速接近0时，其所能产生的启动转矩Ts远小于最大转矩TDmax。下面以风机为例进行说明：图2表示了风机启动过程中，传递到电动机上的需克服的转矩Tw的变化曲线。图2风机启动过程的转矩变化曲线TN—额定转矩TFmax—最大转矩nN—额定转速

5、由图2可看出，风机在启动过程中，转速接近0时，风机传递给电动机需克服的转矩值为最大值TFmax。综合图1、图2可知，在电动机的启动过程中，风机传递给电动机需要克服的转矩的幅值变化与电动机所能产生的转矩幅值的变化正好相反。当电动机的Ts大于风机的TFmax时，电动机能带起风机，但这时TDmax则远大于TFmax，电动机为“大马拉小车”，当Ts小于TFmax时，虽然TDmax大于TFmax，但其不在同一时段出现，则电动机启动困难，甚至启动不起来。风机在n≈0时，传递给电动机需克服的转矩最大，而此时，由于n≈0，电动机的转差率s=1，其转子电动势本身就很大，加上电动机超载启动，使电动机的

6、启动电流很大，也造成机械部分的冲击载荷加大。由上述分析可知，假定在电动机启动到n接近nN时，风机的最大转矩TFmax才能传递到电动机上，电动机此时的转差率s≈0，且可以用TDmax克服TFmax，将充分发挥出电动机的容量，也可使电动机的启动电流下降，这种特性，我们称之为电动机的软启动。实现电动机的软启动，其方式主要有电气及机械两大类。对低压380V电动机，可配置电气软启动器，对高压电机一般采用机械方式，通常为液力偶合器和软启动安全联轴器。液力偶合器是利用液体动能及势能来传递动力的液力传动部件，在液力偶合器中充有工作油，当电动机启动时，主动轴带动泵轮旋转，叶轮流道中的油在叶片带动下，

7、由于离心力作用，由泵轮内侧流向外缘，形成高压高速油流冲击涡轮叶片，使涡轮转动并带动从动轴旋转，将动力传递到工作机。当转速较小时，高压油压力及流速不够，涡轮相对泵轮滑动，电动机近似空载启动，当转速达到一定值时，高压油压力及流速足够，使涡轮克服工作机转矩，与泵轮同步旋转，工作机完全被启动。液力偶合器作为电动机软启动装置，已应用多年，但其缺点是质量大，尺寸大，对大功率更是如此。如功率P=560kW，转速n=750rpm的型号，其外径D=1120mm，总长度L=722mm，质