液力耦合器工作原理及其应用

　　0 前言

　　液力耦合器采用整体集装式箱体结构,液力耦合器将耦合器的主体部分和一对增速齿轮,工作油、润滑油油管路合并在一个箱体中,箱体的下部作为油箱,使得箱体和油箱组成一个紧凑的整体。外部为一个整体罩壳,保证密封严密,如图1所示。

　　1 工作原理

　　液力耦合器各部件如图2所示,在图2中,我们可以清楚地看到,工作油在工作油泵⑧的驱动下,与冷油器出口的工作油汇合后经过控制阀⑨,进入泵轮与涡轮构成的腔室,形成环流,在泵轮与内套构成的腔室内,部分环流的工作油经过勺管③»成回油进入冷油器,经冷油器冷却的工作油从出口开始一个新的循环。由于工作油在泵轮与涡轮、泵轮与内套的二个腔室内不断环流,会摩擦发热,为避免油的汽化和叶轮的温升影响耦合器的安全运行,需使用冷油器冷却工作油。图2。

　　液力耦合器主要部件为调速耦合器,如图3所示,主要由泵轮、涡轮和旋转内套组成。泵轮的转轴是主动轴,它是由电机经增速齿轮升速后传动,所以泵轮的转轴是转速固定的高速轴,它的转速代表着给水泵理论上可能达到的最高转速。涡轮的转轴是从动轴,它是由泵轮出口的工作油以一定的油压冲动涡轮旋转,从而驱动连接在从动上的给水泵转子。

　　在图3中,工作油在泵轮与涡轮之间的腔中形成循环流动园,在泵轮与涡轮与旋转内套型的腔中,工作油在离心力的作用下形成油环。工作油在泵轮里获得能量,在涡轮里释放能量,如果改变泵轮与涡轮构成的腔室油量,就可以改变传递力矩的大小,从而改变涡轮的转速,以适应负荷的需要。在图2中,通过调节勺管»开度,改变工作油回油通道的面积,从而改变工作回油的流量,实现给水泵的无级调速。由于工作油的进油流量固定,回油流量减小,泵轮与涡轮构成的腔室油量多,联轴器的刚性大,传动的力矩大,给水泵转速升高,工作油回油流量增大,泵轮与涡轮构成的腔室油量小,联轴器的刚性小,传动的力矩小,给水泵转速降低。

　　在泵轮与涡轮的腔里有径向叶片,叶片数一般在20~40片,为避免共振,涡轮的叶片数一般比泵轮少1~4片,因此在液力耦合器工作时,泵轮的转速大于涡轮的转速,泵轮与涡轮的转速差称之为液力耦合器的滑差率。液力耦合器的运行特性主要反映在滑差率或传动比上,滑差率与传动比的大小,表征液力耦合器的调节范围。

　　根据力学中的平衡原理,液力偶耦合器在稳定运行时,作用在耦合器旋转方向上的外力矩之和应为零。因而,如果忽略耦合器外侧鼓风的影响和不计轴承等阻力扭矩,则作用在主动叶轮轴上的扭距Mb必然等于涡轮轴输出的扭距Mt,即Mb=Mt。而输入功率和输出功率的比值,就是耦合器的效率。