液力耦合器工作原理分析及其应用探讨

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　　[摘 要]液力耦合器是一种液力传统装置，它将机械能转化为动能，液体是液力耦合器的工作介质，液力耦合器连接原动机与工作机，通过泵轮和涡轮实现动能的互相转化实现动力传递。按照其工作特性将液力耦合器分为三种类型：普通型、限矩型、调速型。液力耦合器是属于液力传动装置中的一种，利用液体的动能而进行能量传递。液力耦合器是一种非刚性联轴器，以液体为工作介质。
　　[关键词]液力耦合器；工作原理；应用探讨；应用维护；故障维修
　　中图分类号：TE967 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0353-01
　　一、液力耦合器特点
　　柔性传动装置是液力耦合器的特点，具有很多独特之处，与普通的机械传动装置相比，可以有效减轻工作时的冲击和震动，输入转速高于输出转速，两轴之间的转速差会随着负荷的增加而不断增大，因此具有更好的过载保护性能以及更好的起动性能，若因为载荷过大使其出现停转时，输入轴的转动仍然可以保持转动，减少原动机的损坏，当出现载荷过小时，输入轴与输出轴的转速差趋于零[1]。液力耦合器的转动速率为输出转速与输入转速之间的比值。当转速比在0.95以上时才可能获得比较高的工作效率。不同的液力耦合器因工作腔与泵轮、涡轮的形状不同而存在特性差异。一般情况耦合器是通过自身壳体散热，不需要共有系统外部冷却，但是对于持续工作的耦合器应配合工作油冷油器。將液力耦合器的有防控，使其处于脱开状态，此时耦合器可以起到离合器的作用。
　　二、结构与原理
　　液力耦合器具有比较多的结构形式，不同的液力耦合器在结构与原理上有所不同，但是不同的液力耦合器基本的工作原理是相同的，都是将机械能转化为液体动能，然后通过液体流动，带动涡轮转动，再将液体动能转换为机械能，是动力输出，图1为简易工作原理模型。
　　图1 工作原理模型
　　以调速耦合器为例介绍其具体工作流程，工作泵驱动工作油，使其与冷油口的工作油汇合，然后通过控制阀进入到泵轮，与涡轮结构构成一个腔室，在腔室内工作油会形成一个环流。经过勺管的回油会进入冷油器内进行冷却，冷却好的回油会再次进入下一个循环中[2]。因为工作油在内套与泵轮以及泵轮与涡轮的腔室内进行不断环流，液体流通产生摩擦，释放大量的热量，所以为了避免液力耦合器长时间工作造成工作由的汽化和因温度升高导致叶轮不能安全运行，所以此过程中需要应用到冷油器，对工作油进行冷却。
　　液力耦合器的主要部件为调速器，主要构成部分为涡轮、泵轮以及内套。主动轴为泵轮的转轴，其转动受电机增速齿轮影响，泵轮是属于高速转动的固定速度转轴，这是给水泵在理论上的最高转速[3]。涡轮转轴为从动轴，因工作油油压的流动带动涡轮旋转，进而使给水泵受到驱动。工作油在泵轮与涡轮之间形成回流，工作油在各结构之间受离心力的作用形成油环。工作油在泵轮里获得能量，然后在涡轮里将能量进行转化，改变泵轮与涡轮内的油量，可以使力矩的大小发生改变，改变涡轮的转速，适应载荷的需要。对勺管的开度进行调节，改变回油面积，进而使工作油的回油量发生改变，进而使给水泵可以进行无级调速。液力耦合器在工作时进油量是固定不变的，当回油量减少时，会使涡轮与泵轮内的油量增加，使联轴器的刚性增强，使传动力矩增加，提高给水泵的转速，当回油量增多时，则相反，使得给水泵的转速降低。涡轮与泵轮内有径向叶片，一般有20-40片叶片，一般涡轮叶片数会少于泵轮，这样可以更好的减少共振[4]。在工作的时候，两者转速不同，涡轮慢于泵轮，而滑差率就是两者之间的转速差。滑差率可以反映出液力耦合器的运行特性，对于液力耦合器的调节范围就是滑差率与长动笔的大小，根据力学中的平衡原理，液力耦合器在进行正常工作时作用于耦合器旋转方向上的外力之和应该为零。
　　三、使用与维护
　　在进行操作时应该注意的事项：（1）液力耦合器的起始传动方向，因为耦合器的正反方向都可以进行传动，所以在安装完成后，在第一次试车时，需要将液力偶合器转速方向进行调节，看是否符合要求；（2）安装时应在耦合器外安装网状防护罩；（3）在电机达到额定转速时，从动机应该开始正常运转，如果从动机没有运转，则应该立刻停止电机运转，检查负载是否存在制动情况；（4）在正常耦合器正常工作时，检查有无渗漏的情况，发现渗漏立刻停机检查；（5）注意工作油的油温，在持续工作状态下，油温不得超过90℃；（6）应定期对老化的工作油进行检查，发现工作油老化应及时更换，一般新油可持续工作300小时；（7）对联轴节弹性盘的磨损情况进行定期检查，在检查时周期同工作机的检修期，定期校正电机和工作机轴安装的轴承精度，进而保证耦合器可以平稳运行；（8）为避免耦合器的密封及装配精度被破坏，不可以随意对耦合器进行拆卸；（9）易熔塞的熔点在120℃左右，如果因故障导致工作油的油温升高时，会导致易溶合金融化，使工作油排出，应及时进行故障排除，重新添加新的工作油；（10）易熔塞不可使用金属螺塞取代。为防止油温超温，不要频繁启动；（11）耦合器在工作时避免阳光直射，保持其工作环境的通风条件。
　　四、故障及排除方法
　　综上所述：
　　耦合器是将在电机上获得的机械能转化为液体动能，工作机的工作是通过工作油的输出带动，使原动机与动作机之间实现能量转换。在进行能量转换时会产生大量的热量，因此冷油器的配备显得尤为重要，当出现工作油油温过高时一定要及时进行更换，切记易熔塞不可使用其他金属塞代替，以免发生危险。
　　参考文献：
　　[1]秦世刚，刘颖，陈芃樾.液力耦合器高油温的成因分析及解决方案[J].热能动力工程，2017，32（5）：125-127.
　　[2]苏华山，陈从平，赵美云，等.泵轮轴向振动条件下高速液力耦合器特性[J].农业工程学报，2017，33（7）：51-57.
　　[3]乔红兵，何成亮，焦智，等.刮板输送机液力耦合器组控制系统设计研究[J].煤炭工程，2017，49（8）：152-154.
　　[4]柴博森，项玥，马文星，等.制动工况下液力偶合器流场湍流模型分析与验证[J].农业工程学报，2016，32（3）：34-40.
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