索道電磁離合器的檢查、維護及故障案例分析

徐 穎，張磊磊

(泰山索道運營中心，山東 泰安 271000)

脫掛式索道以其運輸量大、安全可靠等優(yōu)點逐漸成為發(fā)展的趨勢，由于在線路上掛在鋼絲繩上高速運行，而在站內(nèi)脫索在推車裝置的推動下低速運行，因而車距系統(tǒng)成為其重要的一個環(huán)節(jié).車距系統(tǒng)可以保證在每天早上正式對外運營前將纜車車廂均勻分布在整個線路上，同時在正式運營時，可以保證車廂的間距，從而不會因意外事故發(fā)生碰撞.因而作為車距系統(tǒng)主要設(shè)備的電磁離合器，其平時的檢查維護就及其重要，下面通過對電磁離合器的原理及實際的案例分析，介紹排除故障的分析步驟和離合器日常維護保養(yǎng)時應(yīng)注意的問題和方法.

1 電磁離合器的原理

離合器是一種可以通過各種操縱方式，實現(xiàn)主、從動部分在同軸線上傳遞運動和動力時具有接合或分離功能的裝置.離合器有各種不同的用途，根據(jù)原動機和工作機之間或機械中各部件之間的工作要求，離合器可以實現(xiàn)相對起動或停止，以及改變傳動件的工作狀態(tài)，達到改變傳動比，如傳動件之間相互同步或超越運動.此外，離合器還可以作為起動或過載時控制傳遞轉(zhuǎn)矩大小的安全保護裝置.

2 電磁離合器的分類

按離合器結(jié)合元件傳動的工作原理，可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器;按實現(xiàn)離合動作的過程可分為操縱式和自控式;按離合器的操縱方式，則可分為機械式、氣壓式、液壓式和電磁式等.

3 電磁離合器的優(yōu)缺點

脫掛式索道在站內(nèi)防撞系統(tǒng)的車距控制中，較多的使用了電磁式離合器，如圖1所示，其作用是控制吊具間的距離以保證索道的運行安全.電磁離合器是利用激磁線圈電流產(chǎn)生的電磁力來操縱接合元件，使離合器接合或脫開的裝置.其特點包括起動力矩大，動作反應(yīng)快，離合迅速;結(jié)構(gòu)簡單，安裝維修方便，使用壽命長;可實現(xiàn)集中控制和遠距離操縱，控制簡單，功率小等優(yōu)點.但電磁離合器有剩磁，影響主、從動部分分離的徹底性;而且影響相鄰有關(guān)部件，使之磁化;吸引鐵屑，影響傳動系統(tǒng)的精度和工作壽命等缺點.

圖1 多貝瑪亞車距調(diào)整系統(tǒng)

4 電磁離合器的檢查維護

情形一:某索道在正常運營時，下站彎道道岔位置一個吊廂突然不能正常移動，觀察發(fā)現(xiàn)整個彎道傳輸輪胎停轉(zhuǎn).在檢查彎道三角帶及皮帶輪軸承裝置沒有異常的前提下，故障原因應(yīng)為車位3離合器故障卡死，造成彎道區(qū)傳輸輪胎停轉(zhuǎn).由于正處于游客高峰期，不能長時間停車，立即將車位3電磁牙嵌式離合器電源接線解除，松開制動器扭矩支架螺絲，使該離合器處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，恢復(fù)索道運轉(zhuǎn)，將線路上游客運至兩站.停運后將備用離合器以及整套輪胎鞍座對車位3離合器進行了整體更換，經(jīng)試運轉(zhuǎn)恢復(fù)索道正常運營.故障離合器為電磁牙嵌式離合器，其結(jié)構(gòu)如圖2，其中開關(guān)環(huán)與轉(zhuǎn)子通過銷釘聯(lián)接為一體.對故障離合器進行拆檢后查明，故障原因為電磁線圈轉(zhuǎn)子與電磁線圈殼體研磨卡死.造成離合器研磨的原因可能是外部鐵屑顆粒被吸入，由于轉(zhuǎn)子外壁與線圈殼體內(nèi)腔的間隙較小，微小的鐵屑顆粒就會造成兩部件間的研磨，當(dāng)研磨產(chǎn)生的鐵屑聚集到一定程度時就會使轉(zhuǎn)子與線圈殼體內(nèi)腔卡死，離合器無法轉(zhuǎn)動產(chǎn)生故障.

圖2 電磁牙嵌式離合器

從上述離合器故障分析應(yīng)得出總結(jié)，在日常設(shè)備維護工作中，應(yīng)定期檢查離合器的轉(zhuǎn)動情況，定期通過氣泵清理等方式去除離合器中的塵土、鐵屑，或者定期(每季度或半年)對離合器進行拆檢，清除吸入的鐵屑等雜物.

情形二:索道在運行掛車時，發(fā)車位和等待1都停有車廂，當(dāng)下一個車廂到達等待2時本應(yīng)停住，但該車廂卻沒有被停住而造成與等待1處的車廂擠車.這時首先檢查是否是等待2處接近開關(guān)失效或位置需要調(diào)整，合適的接近開關(guān)位置可以使離合器動作時，車廂正好停在離合器所在輪胎的下方，抱索器的摩擦板與前后傳動輪胎都不接觸.然后對制動器的電磁線圈電壓等電氣回路及信號進行檢查測量，未見異常，從而排除外部原因引起的故障.等待2處制動器采用的是電磁圓盤摩擦片式離合器，其結(jié)構(gòu)如圖3所示.對制動器的間隙進行測量后發(fā)現(xiàn)，該間隙小于規(guī)定的0.5mm的要求.當(dāng)該間隙減小時，表明摩擦片磨損.故障的原因是摩擦片磨損造成的制動力不足，應(yīng)對磨損的摩擦片間隙進行調(diào)整或者更換.

圖3 電磁圓盤摩擦片離合器和制動器

另外在高速運行掛車時，電磁摩擦片式離合器制動性能可能會造成影響.離合器的聯(lián)接系統(tǒng)如圖4所示，其接合過程如圖5所示，在接合前，主、從動部分各自以角速度ω1和ω2轉(zhuǎn)動，接合開始后，主動部分將動力傳至從動部分，使從動部分克服阻力矩而加速轉(zhuǎn)動，而主動部分由于輸出動力，轉(zhuǎn)速稍有下降.經(jīng)過時間t1后，主、從動部分角速度趨于相等，接合過程完成.此后，整個系統(tǒng)同時加速直至恢復(fù)到主動部分在接合前的轉(zhuǎn)速，根據(jù)運動關(guān)系可得:

式中Tn——原動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(N·m);

Td——離合器的動轉(zhuǎn)矩(離合器的計算轉(zhuǎn)矩Tc)(N·m);

T——從動機對離合器的工作轉(zhuǎn)矩(N·m);

I1、I2——主從動部分的轉(zhuǎn)動慣量(kg·m2);

ω1(t)、ω2(t)——與時間有關(guān)的主從動部分的角速度(rad/s)

式中 n1、n2——離合器結(jié)合前主、從動部分的轉(zhuǎn)速(r/min).

從上式可知道接合時的轉(zhuǎn)速差對接合時間的影響較大.在高速掛車時，發(fā)車位、等待1、等待2處的電磁離合器接合動作較為頻繁，由于轉(zhuǎn)速差大時離合器的接合時間長，如果離合器的性能不穩(wěn)定或不可靠，就可能出現(xiàn)制動離合器吸合時未能及時動作，也可能造成故障發(fā)生.

圖4 離合器的傳動簡圖

圖5 摩擦離合器的接合過程

總之，索道的維護需要技術(shù)人員具有高度的責(zé)任心，嚴格按照技術(shù)手冊的要求完成檢查維護，還要熟悉設(shè)備的原理和性能，才能更好得根據(jù)故障現(xiàn)象分析出故障的原因.

［1］成大先.機械設(shè)計手冊(第三卷)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

［2］李水良，杜迎慧，閆守成.基于HCS單片機PWM的電磁離合器結(jié)合強度控制分析［J］.重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2009，23(11):11－14.