CN102527478B - 一种可实现机械式软启动的球磨机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可实现机械式软启动的球磨机，包括有辅助电机、小齿轮减速机、刹车、大齿轮减速机、液力耦合器和主动电机，大齿轮减速机输入轴的一端与主动电机通过液力耦合器连接，另一端与小齿轮减速机的输出轴连接，小齿轮减速机的输入轴与辅助电机连接，大齿轮减速机的输出轴与球磨机筒体连接，刹车设于在大齿轮减速机输入轴上，在小齿轮减速机输出轴与大齿轮减速机输入轴之间连接有超越离合器，有益效果：启动力矩和启动电流小，而且启动中途不需要人工介入，避免出现操作不当造成机械损坏，价格低廉、启动电流适中的全自动启动设备。
Description
技术领域：
本发明涉及一种可实现机械式软启动的球磨机。
背景技术：
球磨机的启动即为装载后球磨机筒体旋转起来达到额定转速的过程。电机刚启动时，由于电机定子电流形成的旋转磁场对静止的电动机转子具有很大的相对转速，显然旋转磁场所产生的磁力线切割电动机转子导体的速度很大，因此电动机转子绕组中将产生很大的感生电流。根据电磁感应原理可知，此时电动机定子中也会产生很大的感生电动势和感生电流即(电机的实际瞬间电流Is)。常用的中型三相异步电动机启动的瞬间电流Is与额定电流In之比为6～7。随着球磨机筒体转速的增加电动机电流Is减小最终达到额定电流In以下。虽然直接启动时球磨机主动电机能得到1.0～2.5倍的额定转矩，有利于球磨机克服静止惯性达到旋转运动状态，但对齿轮减速机齿轮冲击大且此时电机转子绕组的功率因素很低，过大的启动电流会在供电线路上造成较大的电压损失，导致电动机负载端电压的降低，并影响临近负载设备的正常工作等，甚至损坏变压器等供电设备。这种现象在生产实践中屡见不鲜。因此找出一种启动电流较小，并具有适当的牵动转矩以平稳的启动球磨机的装置十分必要。
现有球磨机的启动方式有：直接启动、星三角降压启动、自藕式启动、限流式电控软启动和变频启动。其性能基本参数如下：(备注Mn电机额定转矩)
现有启动方式的机械部分见附图1，其操作顺序如下：
球磨机加满原料后首先合上手动离合器拨叉01，由辅助电机02通过大、小齿轮减速机03、04的减速后带动筒体05以每分钟零点几转到几转的速度转动数周，把原料和球石均匀的分布在筒体内(如附图2所示)，这样有助于减小主动电机06启动时的力矩负载。然后停止辅助电机02，分离手动离合器拨叉01；再启动主动电机06，主动电机06通过大齿轮减速机03减速后带动球磨机筒体05以每分钟20转左右的速度研磨原料(通常采用15～26转每分钟的转速)。在球磨机启动过程中现有的启动方式存在以下缺陷：
1.用辅助电机通过大小两个齿轮减速机的减速均匀原料前需手动合上离合器，均匀原料后需手动分离离合器。而实际操作中往往出现操作员没停止辅助电机，分离离合器就启动主动电机的现象，导致辅助电机和齿轮减速机的损坏且这种现象屡见不鲜。同时手动合上离合器，拨叉插不到位就启动辅助电机，或是离合器没完全脱离就启动主电机，拨叉经常损坏，也常引起机械故障。
2.直接启动、星三角启动和自藕式启动属于有级启动，有级启动时会产生机械冲击。球磨机从静止启动，主动电机克服静止惯性所需的启动力矩大，启动瞬间对齿轮减速机齿轮冲击大，如果经常出现球磨机筒体内物料分布不均匀或者超载现象将会引起齿轮减速机崩齿。限流电控软启动和变频启动分别是采用晶体管限流元件和变频来缓慢增加电机电压实现球磨机的启动，属于无级启动无机械冲击但是价格昂贵且如果在较长的时间内无法使筒体达到额定转速，电器件发热超负荷工作会烧毁电器元件。
3.球磨机是满载启动，现有启动均是从静止启动需克服静止惯性，球磨机启动时所需力矩比正常工作时的力矩大。直接启动虽然启动力矩大但因为其存在启动电流过大的缺陷，实际应用中只适合30千瓦以下的小型电机。而其余两种有级启动通过直接降低电压的方式减小了启动电流，但启动力矩也随之减小，如果出现球磨机超载、筒体内物料分布不均等情况无法启动球磨机，甚至烧坏主动电机。这时无级启动方式也会出现启动时间过长的现象容易烧毁电器元件，造成较大的经济损失。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种成本低、可实现机械式软启动的球磨机。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种可实现机械式软启动的球磨机，包括有辅助电机、小齿轮减速机、刹车、大齿轮减速机、液力耦合器和主动电机，大齿轮减速机输入轴的一端与主动电机通过液力耦合器连接，另一端与小齿轮减速机的输出轴连接，小齿轮减速机的输入轴与辅助电机连接，大齿轮减速机的输出轴与球磨机筒体连接，刹车设于在大齿轮减速机输入轴上，在小齿轮减速机输出轴与大齿轮减速机输入轴之间连接有超越离合器。
本发明的有益效果：与有级启动相比，球磨机启动过程，启动力矩和启动电流小，而且启动中途不需要人工介入，避免出现操作不当造成机械损坏，利用辅助电机和超越离合器的配合作用，使球磨机筒体启动变得容易，而且可防止无法启动的发生，与无级启动设备相比，可降低制造成本，是一种价格低廉、启动电流适中的全自动启动设备。
附图说明：
图1是现有技术球磨机的结构示意图；
图2是本发明球磨机筒体内混料前的结构示意图；
图3是本发明球磨机筒体内混料后的结构示意图；
图4是本发明球磨机的结构示意图；
图5是传统球磨机空载直接启动、满载直接启动和本技术方案的机械软启动的电流和时间线形图。
具体实施方式：
下面结合附图以球磨机的一次启动过程对本发明专利作进一步说明。
本机械式软启动的球磨机包括辅助电机1、联轴器2、小齿轮减速机3、超越离合器4、刹车5、大齿轮减速机6、液力耦合器8、主动电机9和筒体7，大齿轮减速机6的输入轴一端通过液力耦合器8与主动电机9连接，另一端与通过超越离合器4与小齿轮减速机3的输出轴连接，辅助电机1通过联轴器2与小齿轮减速机3输入轴连接，大齿轮减速机6的输出轴与筒体7传动连接，刹车5设于在大齿轮减速机6输入轴上。
球磨机加满原料后首先辅助电机1通过小齿轮减速机3和大齿轮减速机6的减速后带动筒体以每分钟零点几转到几转的速度转动十分钟，把筒体7内杂乱的原料1a和石球1b(如图2所示)均匀的分布在筒体7内(如附图3所示)。同时辅助电机1通过小齿轮减速机3也带动主动电机9的转子以每分钟150转左右的速度转动。此时主动电机9的励磁没有通电，主动电机9不会产生电磁感应，所以阻力很小。辅助电机1运行十分钟后，同时启动主动电机9，这时主动电机9的转子已经在做圆周转动根据技术背景中的描述可知：电机定子电流形成的旋转磁场对电动机转子的相对转速减小，此时主动电机9的启动电流也随之减小。同时球磨机筒体7已经处于运动状态，主动电机9不需克服静止惯性，所以主动电机9电流下降很快。启动电流大幅度减小，输出力矩减小，齿轮减速机齿轮所受冲击也随之减小。当主动电机9通过液力耦合器8和大齿轮减速机6的变速对筒体7的旋转加速，筒体7速度超过辅助电机1所带动的速度时，超越离合器4产生作用，辅助电机1不再对大齿轮减速机6输出功率，辅助电机1出现空转，这时控制器将自动关闭辅助电机1的电源。主动电机9对筒体7加速直至额定转速后做匀速转动。整个过程辅助电机1和主动电机9的切换传动无需人工操作介入减少了事故发生的几率。
下面结合传统球磨机空载直接启动、满载直接启动和本技术方案的机械软启动，启动过程的电流-时间近似线性图作对比(附图5所示)。
球磨机空载启动瞬间，主动电机定子的旋转磁场切割电动机静止转子的速度大，产生很大的瞬间电流，但因为是空载，电流下降很快在极短的时间内降低到额定值以下，如图5中的a线。虽然时间短对电机本身无伤害但对电网存在冲击，会影响负载端设备的运转特别是一些对电压稳定性要求较高的电器设备如电脑等。
球磨机满载直接启动瞬间，如图5中b线所示，主动电机定子的旋转磁场切割电动机静止转子的速度大，产生很大的瞬间电流。因为球磨机满载，同时启动前其处于静止状态，主动电机需克服球磨机筒体的静止惯性，主动电机负载大对筒体旋转的加速度减小所以电流下降缓慢。随着电流的下降电机输出力矩也随之减小，而后主电机以一个恒定的力矩带动筒体作匀加速运动，此时电机电流也保持不变。加速一段时间后筒体旋转速度达到额定值，筒体作匀速转动，电机电流下降输出力矩减小，直至平衡筒体匀速转动的阻力矩。此过程不仅启动电流大下降速度慢而且持续时间较长，对整个电网冲击很大，影响了电机寿命，形成严重的危害。
球磨机满载机械软启动的启动瞬间，如图5中c线，因主动电机的转子已经在转动，主动电机定子的旋转磁场切割转子的速度减小，根据电磁感应原理可知启动瞬间电流减小。同时球磨机筒体已经处于旋转状态，主动电机无需克服球磨机的静止惯性，所需输出力矩减小。电流下较快。随后电机再对筒体作一段时间的匀加速运动，此时电流恒定直至筒体达到额定转速，电流再次下降到一个定值不再改变。整个启动过程时间较短，启动瞬间电流大幅度降低，电流下降速度较快，对电机本身寿命无影响同时大大的改善了对电网的冲击。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。
Claims (1)
1.一种可实现机械式软启动的球磨机，包括有辅助电机、小齿轮减速机、刹车、大齿轮减速机、液力耦合器和主动电机，大齿轮减速机输入轴的一端与主动电机通过液力耦合器连接，另一端与小齿轮减速机的输出轴连接，小齿轮减速机的输入轴与辅助电机连接，大齿轮减速机的输出轴与球磨机筒体连接，刹车设于在大齿轮减速机输入轴上，其特征在于：在小齿轮减速机输出轴与大齿轮减速机输入轴之间连接有超越离合器；其软启动方法为：首先辅助电机通过小齿轮减速机和大齿轮减速机的减速后带动筒体转动，把筒体内杂乱的原料和石球均匀的分布在筒体内，同时辅助电机通过小齿轮减速机也带动主动电机的转子转动，辅助电机运行十分钟后，同时启动主动电机，当主动电机通过液力耦合器和大齿轮减速机的变速对筒体的旋转加速，筒体速度超过辅助电机所带动的速度时，超越离合器产生作用，辅助电机空转，关停辅助电机，主动电机对筒体加速直至额定转速后做匀速转动。
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