1、1 主讲人：高长如主讲人：高长如 2 ? 液力偶合器是一种结构简单、应用广泛的液力元件，主要由泵轮、涡轮和泵轮壳三部分组成（图图1）。 a）外形图 b）剖视图 图1 液力偶合器 泵轮 轴承 涡轮 3 c）偶合器的工作轮 图1 液力偶合器 ? 偶合器能实现主动轴和从动轴间的柔性接合，并且当工作液体与叶轮相互作用时，理论上能将主动轴上的力矩大小不变地传递给从动轴。因此，液力偶合器又称液力联轴器液力偶合器又称液力联轴器。 泵轮壳 涡轮 泵轮 4 1 1 液力偶合器的结构组成液力偶合器的结构组成 ? 液力偶合器按其结构型式不同，可分为有内环偶合器和无内环偶合器两类（图2所示）。 a）有内环偶合器 b）
2、无内环偶合器 图2 偶合器的结构示意图 ? 泵轮和涡轮的内、外侧两个环形曲面，分别称为内环和外环。通常将偶合器的泵轮和涡轮统称为工作轮或叶轮。 内环 外环 外环 5 2 液力偶合器的工作原理 3.2.1 液力偶合器的基本工作过程 ? 工作过程中，发动机带动与泵轮刚性连接的主动轴1旋转，位于泵轮内的工作液体由于受到泵轮叶片的作用而获得能量，随泵轮一起旋转。离心力迫使液体沿图2中所示箭头方向向泵轮外缘流动，从而把发动机的机械能转变成泵轮内工作液体的动能。 图2 偶合器的结构示意图 内环 外环 外环 6 图2 偶合器的结构示意图 ? 由泵轮流出的液流由泵轮外缘处进入涡轮入口，并冲击涡轮叶片，同时液流
3、被迫沿涡轮叶片间流道流动。液流的速度减小，从而液体的能量传递给涡轮，并转变成偶合器从动轴2（与涡轮刚性连接）上的机械能，使从动轴2以转速 旋转。当液体对涡轮作功降低能量以后，又重新回到泵轮，吸收能量，如此周而复始不断循环，就实现了能量传递。 Tn内环 外环 外环 7 ? 一般情况下，偶合器的涡轮转速 总是小于泵轮转速 ，所以泵轮出口处由速度产生的动压力总是大于涡轮进口处的动压力。由于这一压差的存在，使得工作液体在泵、涡轮叶片间通道内流动，并总是沿着图2中的箭头所示方向进行。 TnBn内环 外环 外环 图2 偶合器的结构示意图 8 ? 如果 ，即转速比 时，液体在两轮间的离心压差为零，循环圆内将
4、不产生流动，液力偶合器不传递力矩。但是，当涡轮的转速 大于泵轮的转速 时，工作液体将发生与箭头相反方向的流动，涡轮将起到相当于泵轮的作用，进入反传工况。 BTnn?TB1inn?TnBn内环 外环 外环 图2 偶合器的结构示意图 9 ? 液力偶合器循环圆表示两个叶轮的形状和相互位置，形象地说明了偶合器的主要特征，因此，任何一种液力偶合器均可用其循环圆来表示。循环圆的最大直径D称为循环圆的有效直径，它是液力偶合器的代表尺寸。 内环 外环 外环 图2 偶合器的结构示意图 10 3 3 液力偶合器的分类、结构和特点液力偶合器的分类、结构和特点 液力偶合器的分类： （1）按其内外环结构可分为有内环偶合
5、器和无内环偶合器。 （2）按充液量可分为定充液量偶合器和变充液量偶合器，变充液量偶合器又称之为调速型偶合器。 （3）按性能不同又可将偶合器分为普通型、牵引型、限矩型（又称安全型）和调速型四种，另外，定充液量偶 合器还可作为制动器使用。 （4）按叶片安放角可分为径向直叶片及前倾或后倾叶片偶合器。 11 3.1 3.1 普通型液力偶合器普通型液力偶合器 ? 普通型（又称标准型）液力偶合器（图3）结构最简单，其结构特点是只有泵轮、涡轮，旋转壳体组成，没有特别设计的辅助室，叶轮和循环圆基本对称。 图3 普通型偶合器循环圆 小孔 泵轮壳体 固定外壳 12 3.2 调速型液力偶合器 什么是调速型偶合器？
6、调速型液力偶合器是人为地改变偶合器工作腔中的充液量q，从而改变偶合器的特性，在动力机转速和负载特性都不变的条件下，改变偶合器的充液量也就改变了偶合器的输入、输出特性，从而达到调节工作机转速的目的，这就是容积调速法。调速型偶合器一般均设有补偿系统，液体不断地由油箱（或旋转油室）经冷却器进入循环圆，并不断地从循环圆排回油箱，形成循环油路。这种偶合器广泛应用于工作机需要无级调速的场合，如和异步电动机带动的离心式水泵和风机相配合。在调速过程中可以大量节约电能。 13 ? 偶合器工作腔中充液量不同，偶合器的特性也不一样。 由于偶合器工作腔中的充液量是连续可调的，因此对工作机转速的调节是无级的。其调速范围
7、可达3-4倍 调速型偶合器调速型偶合器可分为出口调节式、进口调节式、进出口调节式和固定勺管式。调节式和固定勺管式。 14 ? 目前，国内外应用较为成功的调速型偶合器，有以下几种： 图3-24 GST出口调节式调速型液力偶合器 （1）出口调节式出口调节式 （GST）。如图如图3-24所所 示。 1串联转子泵 2输入轴 3旋转背壳 4泵轮 5涡轮 6连杆机构 7进油腔体 8输出轴 9旋转外壳 10勺管 11排液管 12水平插管 13齿轮 15 （2）进口调节式。图3-25和图3-26所示为英国Fluidrive公司出产的SCR6和SCR24调速型偶合器，是进口调节式的典型结构。 图3-25 SCR
8、6进口调节式 调速型偶合器 图3-26 SCR24进口调节式 调速型偶合器 这种偶合器自带旋转 油壳，无需专门的油 箱和供油泵，功率较 小时还可不用冷却器， 结构简单紧凑，轴向 尺寸小，造价较低。 16 （3）进出口调节式进出口调节式。图图3-27所示的电站给水泵调速型电站给水泵调速型偶合器。 图3-27 进出口调节式偶合器的结构原理 进出口调节式偶合器的优点是机动性好、反应灵敏、效率高、供液量可合理利用。但制造工艺要求较高，造价高。 1主动轴 2增速齿轮 3泵轮 4涡轮 5输出轴 6供油腔体 7勺管 8排油腔体 9供油泵 10润滑油泵 11滤器 12润滑油冷却器 13启动润滑油 14进油控制
9、阀 15冷油循环门 16热敏元件 17工作油冷却器 18油箱回油 19输入轴 17 （4）固定勺管式固定勺管式。图图3-28所示的调速型偶合器的勺管是固定不动的，通过进排油腔体固定在偶合器支座6上。 图3-28 固定勺管式调速型偶合器 1输入轴 2喷油孔 3旋转内壳 4旋转外壳 5勺管 6支座 7油管 8冷却器 9调整齿轮泵 10阀箱 11输出轴 这种偶合器的输入和输出侧设有轴承支座，没有上下箱体，尺寸、质量较小。支座内有容积不大的储油池储油池，供冷却循环系统的调节和补偿之用，偶合器没有专用的供油泵，调速泵的功率小，又是间歇工作，辅助功率消耗小。 18 四、液力偶合器常见故障分析 与诊断 故障
10、一：油温异常升高 故障经过：调速型液力偶合器油温出现异常升温，温度异常高现象 ，正常温度约为 50度左右（入口油温); 原因分析： 经过仔细询问操作人员及认真检查后，认为引起此问题原因为 :当班维修工认为液力偶合器中的油量偏少，加入一桶 150#机械油（原来使用的为100#机械油），超出了液力偶合器油标最高位。 19 诊断结果：当油量添加过多时，液力偶合器中的旋转杆将会与油产生相当大的摩擦，会使油温严重过热，这就是为什么加一桶 150#机械油后，油出现沸腾现象的主要原因。 故障二：端盖漏油 故障经过：液力偶合器两端盖处的轴承为喷油润滑力式，这就造成了有些液力偶合器端盖在运行的过程中会因种种原因
11、而漏油。 原因分析： a.联轴器旋转引起真空效应将油吸出。 b.填料密封处大轴粗糙度不符合要求。 c.长时间运行填料密封磨损严重。 d.箱体上方的通气窗堵塞。 20 e.回油孔堵乘，回油不畅。 f.设备自身回油孔较小。 g.润滑油压过高。 h.溢流阀故障。 处理方法： a.常规停机处理法 ； b. 为了减少大型设备的停机次数，减少因停机造成的报失，我们采用不停机的处理方法。 21 故障三：轴承损坏 故障经过： 液力偶合器电机前轴承高温停车，更换轴承和联轴器后试车时，囚相序接错使电机反转，纠正相序后再次试车，发现液力偶合器输入端轴承振动偏大( 0. 12mm ) 开盖检查液力偶合器发现输入输出轴
12、不同心，更换成备用液力偶合器后振动值降至 0. 010mm 。对更换下来的液力偶合器进行解体检查发现，泵轮轴承己损坏。 原因分析： a.液力偶合器损坏的主要原因是电机反转时，油泵无法正常运行，液力偶合器的轴承在 3000r/min的转速受干损伤，使振动值偏大， 22 最终导致液力偶合器输入输出轴不同心，最终导致轴上齿轮损坏。 b.因更换输入端轴承前，泵轮侧轴承已受损伤，虽然更换新轴承初期的振动较小，但经一段时间的运行后，随着轴承精度的降低，泵轮轴承进一步损坏.使振动值逐渐增大。 诊断结果及处理方法： a.电机偶合器风机不同心 ，必须对电机偶合器风机进行精找正。 b.冷却系统冷却效果降低。必须及时清理油冷器管壁上的结垢，保证油管畅通。
