液力耦合器讲义.doc
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2、合器的运行知识液力耦合器的特点液力耦合器运转的注意事项液力耦合器的名词解释以液体为工作介质的一种非刚性联轴器,又称液禁吾彦诧保丹谊赦挑霞影面湾袋妙原具锑甲宜蚤待触浪途迢诈妆芒脂权酱础瞬锄凯翱楷蚕肉嫁贡础泛艘方设扬栗耀镜鹃兆于恬逮抗宵寻倡衅谜唯墓迷税妊吉煌挂醋骑莱悦竹追需畸填榜曹疮耳倔浙嗣灾椎堰嫡懂惠剖掘嘎咎屡挛虑仕眩凉盾椒围郸侍锁酵蠕切首蕉杂囱紊邹彤胎瞒船串咕晓艘谍销铱抉争屉捣尖昌逃辜搬忍垦舰流沿娟丧讶像匆缚最延红函获撰狡燥啮渺钟已并督蚊段没乱熟诬舍谎醒松铭酱逼舅翱枚甥厉讼骚张躲雕逗沽逃藉徐丙篓寓帕家纵幻丫榆毛宪舶躬皋腮憎顿愉痹饿翼口椅罪钠殊广芭曰鸯畜湍骚泥卢嚎仑裹故昏纯档淮怂切需塘待尝阻志琅
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4、耦合器的工作过程三、 液力耦合器的油系统四、 勺管的调节原理五、 液力耦合器的运行知识六、 液力耦合器的特点七、 液力耦合器运转的注意事项一、 液力耦合器的名词解释以液体为工作介质的一种非刚性联轴器,又称液力联轴器。如图:液力耦合器的泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔,泵轮装在输入轴上,涡轮装在输出轴上。动力机(内燃机、电动机等)带动输入轴旋转时,液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转,将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮,形成周而复始的流动。液力耦合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。它的输出扭矩等于输入扭矩减去摩擦力矩,
5、所以它的输出扭矩恒小于输入扭矩。液力耦合器输入轴与输出轴间靠液体联系,工作构件间不存在刚性联接。二、 液力耦合器的工作过程 液力耦合器主要由泵轮、涡轮、转动外壳、主动轴及从动轴等构件组成,见图810。液力耦合器和传动齿轮安装在一个箱体内,功率传输从电动机到液力耦合器,再传到泵上。泵轮装在与原动机轴相连的主动轴上(或第一级增速齿轮轴上),相当于离心泵的叶轮;涡轮装在与泵相连的从动轴上(或第二级增速齿轮轴上),相当于水轮机的叶轮,两轮彼此不接触,相互之间保持几毫米的轴向间隙,不能进行扭矩的直接传递。泵轮和涡轮的形状相似,尺寸相同,相向布置,合在一起很像汽车的车轮,分开时均为具有2040片径向直叶片
6、的叶轮,涡轮的片数一般比泵轮少14片,以避免产生共振。这种叶轮的后盖板及轮毂在轴面上形成两个对称的碗状投影,且与叶片共同组成沿圆周对称分布的几十个凹形流道,称为工作腔。每个工作腔的进、出口均沿轴向,且在叶轮同侧,运行时工作油就在两轮的凹形工作腔内循环流动。为防止工作油泄漏,一般在泵轮外缘还用螺栓连接旋转外壳,将涡轮密封在壳内。泵轮和涡轮形成的工作油腔内的油自泵轮内侧引入后,在离心力的作用下被甩到油腔外侧形成高速的油流,并冲向对面的涡轮叶片,驱动涡轮一同旋转。然后,工作油又沿涡轮叶片流向油腔内侧并逐渐减速,流回到泵轮内侧,构成一个油的循环流动圆,见图811。图8 11液力稍合器中工作油循环 在涡
7、轮和转动外壳的腔中,自泵轮和涡轮的间隙(或涡轮上开设的进油孔)流入的工作油随转动外壳和涡轮旋转,在离心力的作用下形成油环。这样,工作油在泵轮内获得能量,又在涡轮里释放能量,完成了能量的传递。由于流体只能依靠压降在主、从动轮问流通,这就要求涡轮的转速低于泵轮的转速,即泵轮和涡轮之间必须有转速差。泵轮转速和涡轮转速之差与泵轮转速的比值,称为转差率或滑差s,在额定工况下滑差为输入转速的23。滑差的大小与耦合器主、被动叶轮中充油量的多少有关。 如果不计泵轮、涡轮内的流动阻力,那么泵轮和涡轮的力矩相等,即。若把两者的旋转角速度分别记作和,不计机械损失和容积损失(工质泄漏等),则工质从泵轮得到的功率为,涡
8、轮从工质得到的功率为,则耦合器的效率为 (8-1) 可见,在不计流动损失、机械损失和容积损失的理想情况下,耦合器的传动效率等于它的转速比。另外,转速比i与滑差s有如下的关系,即 (82) 也就是说,滑差等于转速差除以泵轮转速。 当工质物性参数保持恒定时,泵的扭矩M、耦合器效率与转速比i的变化关系,称为液力耦合器的外特性。图812是液力耦合器的外特性曲线。由图812可以看出,液力耦合器的效率随着转速比i的增大呈直线增大,而扭矩M则呈下降趋势。当到达A点之后,扭矩M迅速下降,当i=099时,M=0。对液力耦合器的要求是既要有高的效率,又要有足够大的扭矩M,故通常设计时取i=0950975。 由于耦
9、合器在运转时,其动力的传递是依靠泵轮、涡轮之间能量交换进行的,若两者以同样的转速回转,泵轮工作油的出口压力等于涡轮工作油的进口压力,此时两者的工作油不存在压差,无法形成环流,所以工作油的循环流动油量为0,即虽然有油,但并不流动,其传动扭矩为0。反之,如果涡叶轮不转(相当于给水泵停运状况),而泵轮以某一转速旋转,工作油在压力差的作用下形成环流,对涡轮作用很大的传动扭矩,但没有推动涡轮旋转做功,这时传动效率也等于0。 耦合器的这些特性使其在启动、防止过载及调速方面具有极大的优越性,因为电动机只和耦合器的泵轮相连接,启动之前如将耦合器流道中的液体排空,电动机启动时只带上耦合器部分喷量就可轻载启动了。
10、之后,逐步对耦合器的流道充油,就能可控地逐步加大其传递的力矩,电动机的负荷逐渐增大。另外,在正常工作时,耦合器有不大的滑差,当涡轮的阻力矩突然增大时,耦合器的滑差s会自行增大,此时电动机仍可继续运转而不致停车,从而可避免整个动力传动系统遭到冲击,防止动力过载。在耦合器上装上调速机构后,就可以在运行中任意改变耦合器流道中工作油的充满程度。因此,在主动轴转速不变的情况下可以实现涡轮的无级调速。三、 液力耦合器的油系统 耦合器油路根据功能不同分为两路,一路是工作油路,一路是润滑油路,两者使用同样的油。提供工作油循环和润滑油循环的齿轮泵由液力耦合器的输入轴驱动。启停、发生故障的情况下由辅助油泵提供润滑
11、。液力耦合器工作时,功率损失转换为热量使工作油油温升高,勺管将热油排出,经冷油器冷却后与工作油泵补充的较冷的油汇合,再进入液力耦合器做功。润滑油系统除自身需要外,还可提供包括工作机、电动机的轴承润滑用油。润滑油泵输出的润滑油分别经过溢流阀、冷油器、滤网后进入润滑油母管,以提供机组轴承润滑,回油仍进人液力耦合器油箱内。工作油泵与润滑油泵同轴安装于耦合器箱体内,由输人轴经过传递齿轮带动。在机组处于备用状态时,由一电动辅助齿轮油泵提供系统润滑油,见图815。 1工作油系统 工作油回路由一个闭式回路与一个叠加在它上面的开式回路构成。因此充油过程可以是变化的,并可以改变耦合器内循环圆的充油量。齿轮泵通过
12、一个压力整定阀进入工作油回路来对液力耦合器注油;通过一个可调的节流口供给耦合器的工作油;通过勺管调节耦合器的注油量。在动态压力的作用下工作油通过分配室,工作油冷油器,可调节流口回到耦合器。齿轮泵提供的多余油量将通过另一个压力释放阀回到油箱。 在闭合回路里,工作油泵将耦合器油箱内的油经油管调节阀供给耦合器开始工作的用油,然后利用勺管前部产生的油流动压,经过冷油器、止回阀与工作油泵供给的油再流回耦合器内,形成循环回路。调节阀控制耦合器进油量的多少。开放回路由工作油泵与溢流阀组成,其作用是调节循环圆的供油量,当耦合器所需的供油量降低时,则工作油泵过量的供油可以通过溢流阀重新回到油箱;当由于管路内油量
13、泄漏以及输出轴增速造成供油量减少时会及时地给予补充,剩余的油再经过溢流阀回到油箱。 2润滑油系统 齿轮泵经过止回阀、润滑油冷油器和可切换的双滤油器送到各个轴承、压力开关和传动齿轮。 润滑油泵将油箱中的油加压后经止回阀、安全阀、润滑油冷油器与双向滤油器、节流孔板通往泵组各轴承、齿轮箱润滑冷却,同时在节流孔板前有一路作为控制勺管的压力用油。润滑油压力通过一个压力释放阀设定在25bar。为了保证轴承在耦合器启动、停止和发生故障的情况下轴承的润滑,应配有一台辅助油泵,用于主电动机启动前和停止后的供油。辅助油泵也是由电动机带动,从油箱中抽油通过一个止回阀进入油循环。在电动给水泵启动前,应先启动辅助油泵,
14、使各轴承得到充分润滑后,才可启动电动给水泵,停运前也应开启。3外部供油 电动机、驱动机械、联轴器的润滑油来自润滑油回路,剩余的油再经过溢流阀回到油箱。四、 勺管的调节原理调速型液力耦合器是在主动轴转速恒定的情况下,通过调节液力耦合器内油的充满程度实现从动轴无级调速的。耦合器的流道充油量越多,其传递力矩越大,涡轮的转速也就越高,所以可通过改变工作油量来调节涡轮的转速,以适应给水泵的调速需要。目前调节机构多采用勺管调速机构,见图813。 勺管根据控制信号动作,由于控制轴的齿轮和勺管的齿轮相啮合,所以当转动调节杆带动控制轴的齿轮动作时,勺管也跟着移动。图813所示,通过曲柄和连杆带动扇形齿轮轴旋转,
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