皮带磨损更换频繁,每年更换皮带约5次,每次需要费用1500元左右的皮带,每年共计消耗7500元左右;更换带轮2次,消耗5000元,并且更换带轮难度大,耗费维修工时,检修人员工作量大。风量不能按工艺要求调节,风机在要求大风量和小风量时,都只能按大风量运行,这势必造成电能的浪费。此设备为故障多发点,是日常巡视点检和计划检修的重点部位,增加了维修工人的劳动强度和维修费用。原因分析该风机是三角带传动,带传动依靠摩擦力传递动力。皮带在传递力时,三角带中具有紧边拉应力1、松边拉应力2、弯曲应力b和离心拉应力c,其中最大拉应力max为紧边拉应力1、弯曲应力b和离心拉应力c之和,即max=1+b+c式中1=F1/A,MPab2Ey0/D,MPac=qv2/gA,MPa式中F1紧边拉力,N;A传动带截面面积,mm2;y0带截面的中间层至最外层的距离,mm;E带材料的弹性模量,MPa;D带轮的直径,mm;q每米带长的重量,N/m;v带的运动速度;g重力加速度,m/s2。以上的应力用另一种形式表示,是传动带的紧边拉力F1和松边拉力F2对轴产生一个合成作用力,此力近似计算为:FQ=2ZF0sinB(1)式中Z三角胶带根数;B小带轮半包角;F0单根带的初拉力。
从以上分析可知:(1)在皮带传动形式下,皮带预紧适当与否,对轴承使用寿命有很大的影响。适当的初拉力F0是保证带传动轴正常工作的重要因素。初拉力过小,则因摩擦力不足而未能发挥带传动能力,而且易打滑,初拉力过大则传动带容易疲劳,寿命降低,同时增大轴承负荷,致使轴承发热和磨损。皮带轮承受皮带给予的切向拉力FQ,此力作用于轴承上,则变成轴承的径向力,这个较大的径向力容量使轴承发热以至烧坏。(2)皮带及带轮失效的原因,带在工作时处于最大应力为max的变应力状态,在此力多次循环后,产生疲劳断裂;由带传动特性决定的不同避免的皮带与带轮之间的相对滑动,使皮带及带轮磨损较大;皮带根数较多,载荷分布不均匀,承受重载的皮带帅先失效,失效皮带所承受的载荷又加到其它皮带上,直至所有皮带失效。据此,损坏较快的事实就很容易理解了。(3)带传动情况下,启动时,电机通过皮带带动风机叶轮启动,由于风机叶轮重量为155kg,其重量大,转动惯量大,启动负载大,启动困难,要求电机启动电流大,起动时间长,这就很容易造成电机烧坏,消耗电能大。(4)由于工艺要求风机的风量大小不一,而风机及传动装置无法对风量进行调节,要调节风量,只有通过风量挡板来进行,调节不理想。
改造后的优点将皮带传动改为限矩式液力偶合器传动。限矩式液力偶合器是液力元件的一种,它通过循环圆中充液量随载荷增加和输出转速降低而自动减少来限制扭矩的。液力偶合器传动代替皮带传动有如下好处:改善了启动状况,可以利用电机最大扭矩启动。电机单独工作时,启动扭矩低于其最大扭矩。偶合器与电机共同工作时,由于液力偶合器的输入特性的影响,电机的工作范围和向工作机即叶轮上的输出特性都发生了变化。此时的电机和液力偶合器工作在由液力偶合器的输入特性曲线和电机的适用外特性曲线所形成的共同工作范围Aem内。共同工作曲线范围比电机特性曲线范围大。