液力偶合器PPT课件

.,1,液力偶合器相关知识培训,2013年9月,设备保全处,.,2,1液力偶合器的原理2液力偶合器的特性3液力偶合器的分类4液力偶合器的维护和使用,液力偶合器,.,3,限矩型液力偶合器广泛应用于皮带机、破碎机、斗提机、拉链机、风机及取料机等多重需要安全传递扭矩的设备，其安全使用、正确维护时保证主机设备安全运行的重要因素。还应用于矿山机械、冶金机械、挖掘机、装载机、破碎机、球磨机、搅拌机、建筑机械、陶瓷机械、汽车吊、塔吊的行走、回转部份、娱乐场所大型游戏车、转车等。,.,4,1液力偶合器的原理,一、液力偶合器的结构,.,5,1液力偶合器的原理,一、液力偶合器的结构,液力偶合器是一种靠液体动能传递扭矩的传动部件。构成：输入轴、输出轴、泵轮、涡轮、外壳、轴承、易熔塞等零件组成,.,6,一、液力偶合器的结构,.,7,主要由泵轮B和涡轮T组成,一、液力偶合器的结构,输入轴与原动机相连，连接液偶的泵轮侧；输出轴与涡轮相连，和从动机相连；泵轮与涡轮对称布置，其都具有径向直叶片的叶轮，叶轮腔最大直径称为有效直径，是规格大小的标志。外壳与泵轮固定联成密封腔，供介质在其中做螺旋环流运动，传递扭矩,.,8,偶合器处于平衡运行状态时，作用于工作腔流体上的外力矩之和必为零，即：,泵轮对流体的作用力矩；,涡轮对流体的作用力矩。,二、液力偶合器的工作原理,.,9,若忽略机械摩擦力矩的影响，则作用在工作轮轴上的外力矩有：,作用在泵轮轴上的输入力矩；,涡轮轴上的输出力矩。,偶合器的输入、输出力矩相等。,并有：,二、液力偶合器的工作原理,.,10,二、液力偶合器的工作原理,偶合器的输入、输出转矩相等,偶合器是利用液体来传递能量的液力元件。它能保证主动轴和被动轴间的柔性传动，并且当工作液体与工作轮相互作用时，将主动轴上的转矩大小不变地传递给被动轴。附：视频短片,.,11,工作原理,当原动机通过输入轴带动偶合器泵轮旋转时，泵轮工作腔内的工作液体受离心力的作用由半径较小的泵轮入口处被加速加压抛向半径较大的泵轮出口处，同时液体的动量矩产生增量，即泵轮将输入的机械能转化成了液体动能。当携带液体动能的工作液体从泵轮出口冲向对面的涡轮时，液流便沿涡轮叶片所形成的流道做向心流动，同时释放液体动能转化成机械能，驱动涡轮并带动负载旋转做功。由此，输入与输出在没有直接机械连接的情况下，仅靠液体动能便柔性地连接起来。,二、液力偶合器的工作原理,.,12,1.泵轮速度三角形,三、液力偶合器速度三角形,假定工作轮的叶片都是径向的直叶片,.,13,2.涡轮速度三角形,三、液力偶合器速度三角形,.,14,2液力偶合器的特性,一、液力偶合器的外特性,二、液力偶合器的通用特性,三、液力偶合器的原始特性,四、部分充液特性,.,一、液力偶合器的外特性,偶合器的外特性是指当泵轮转速和工作液体一定时,泵轮转矩（涡轮转矩）、偶合器效率和涡轮转速的关系,表示偶合器工况的两个参数,过载系数：,.,一、液力偶合器的外特性,泵轮转矩的变化与循环圆中流量随涡轮转速的变化规律相似。,偶合器的外特性一般由试验求得。,在i=0.985左右，效率达到最大值，随之急剧下降，i1时，效率等于零。,偶合器的计算工况一般是i*=0.950.98范围内。,点1是空转工况，点2是计算工况，点3是起动工况，1-2间是正常工作范围，2-3间是超载工况范围。,.,偶合器的通用特性是指当循环圆的有效直径D和工作液体一定时，在不同的泵轮转速下，转矩与涡轮转速的变化关系。,效率为不同泵轮转速下的转矩曲线上效率相等点的连线，即等效率曲线。横轴效率等于1，纵轴效率等于0.,二、液力偶合器的通用特性,.,偶合器的原始特性是泵轮转矩系数以及效率和转速比的关系。,透穿性：正透穿的。,三、液力偶合器的原始特性,i,.,19,（a）s=0；（b）s=0.05；（c）s0.57(0.543),小循环,大循环,（a）i=1；（b）i=0.95；（c）i0.455(0.52)；（d）i=0.4550.43(0.520.457)；（e）i0.43(0.457),四、部分充液特性,工程上实际使用的偶合器，一般都不是全部充满液体，而有很大的自由空间。液体流动时是无压流动，它和空气接触有一个自由表面。,通常所说的在完全充满液体下工作的偶合器，其工作液体的体积也往往只有偶合器工作腔容积的90%以上。,随着滑转率的变化，液流从无相对运动、小循环到大循环发生相应变化。,液流从小循环到大循环的变化引起转矩的突变不稳定工作区。,.,20,产生原因：,粘性液体的惯性,四、部分充液特性,偶合器中工作液体体积与最大可能冲注液体体积（包括工作腔和辅室等）的体积之比。,相对充液量,.,21,相对充液量小，传递转矩小,速比影响相对充液量,四、部分充液特性,尽量避免出现不稳定区：在循环圆内侧安装阻流挡板。大滑转率时，起阻碍作用，避免不稳定工况和降低转矩系数。,.,22,反转工况,牵引工况,反传工况,五、液力偶合器的全外特性,.,23,五、液力偶合器的全外特性,1.牵引工况,功率由泵轮输入，涡轮输出，且两工作轮旋向相同的工况。,.,24,反传（超速）工况：涡轮转速大于泵轮转速，涡轮带动泵轮旋转的工况。,工作液体由涡轮流向泵轮，能量的传递方向改变了。,高档换低挡过程中；低挡下长坡时；起重机重物下落时。,五、液力偶合器的全外特性,2.反传工况,.,25,3.反转工况,典型工况：,车辆上坡反向滑行,五、液力偶合器的全外特性,.,26,1按有无内环：有内环偶合器和无内环偶合器。,早期结构沿用变矩器结构，有内环；实际应用中，内环并非必要，反而增加制造难度，现大都采用无内环的结构形式。,3液力偶合器的分类,.,27,有内环偶合器,无内环偶合器,由于叶片通常都是等厚的，为了在循环圆内侧减小对液流的阻塞，有时在它的尾部去掉一部分。叶片数一般都在二十个以上，多则超过五、六十片，主要是为了预防反流的出现。,3液力偶合器的分类,.,28,2按泵轮叶片安放角：径向直叶片、前倾叶片和后倾叶片偶合器。,常用的偶合器其叶片都是径向直叶片，叶片平面位于轴面内。倾斜叶片也是平面叶片，进出口边也是径向的，但叶片平面与通过进出口边的轴面有一夹角，其中泵轮叶片向旋转方向倾斜的叫前倾叶片偶合器，反之叫后倾叶片偶合器。前倾叶片能容大大大于轴面叶片偶合器；后倾叶片能容远远小于轴面叶片偶合器。,3液力偶合器的分类,.,29,径向直叶片偶合器,前倾叶片偶合器,后倾叶片偶合器,用一圆柱面切割叶轮，并将其展开为平面，叶片截线与外环截线的夹角来确定叶片进出口角度。,采用倾斜叶片时要注意旋向。,3液力偶合器的分类,.,30,3按充液量：定充液量偶合器和变充液量偶合器。,定充液量偶合器是指偶合器总的充液量不变，但在工作时，其工作腔中的充液量随工况不同而自动变化。变充液量偶合器又称之为调速型偶合器，它是根据负载的变化规律，人为地调节工作腔中的充液量，从而调节负载的转速。,4按功能分：牵引型、限矩型（安全型）、调速型和制动型偶合器。,3液力偶合器的分类,.,31,定充液量,变充液量,普通型,牵引型,安全型（限矩型）,调速型,按充液量分类,按使用条件分类,3液力偶合器的分类,.,32,原始特性相对符合运输车辆需求，曾用于车辆主传动系统中。,GMOldmobile轿车M5A1履带车辆奔驰600型小客车,过载不频繁的传动系中，如叉车、破碎机、起重机行走装置中。,一、牵引型液力偶合器,.,33,特点：,两个工作轮对称布置,涡轮外侧有辅助油室,涡轮出口处设有挡板,静态自动倾注偶合器,结构较简单,一、牵引型液力偶合器,辅助油室,辅助油室和挡板的共同作用来降低转矩系数和过载系数。,.,34,1泵轮；2涡轮；3辅助油室；4加油堵；5涡轮通油孔；6腔道,结构特点：涡轮和辅助油室成一体涡轮出口处置有挡板,过载系数3.55。,防阻塞,一、牵引型液力偶合器,.,35,辅室+挡板共同作用，限矩,大滑转率时存在散热问题,一、牵引型液力偶合器,.,36,辅助油室内转速的差异,静压倾注效果好,一、牵引型液力偶合器,.,限矩型液力偶合器,二、安全型液力偶合器,.,限矩型液力偶合器,主要用来与三相交流异步电机配合使用。过载系数22.5。,结构特点：两工作轮不对称，在泵轮循环圆内侧有前辅室；背后有后辅室。动态反应较灵敏,也叫动态自动倾注型液力偶合器,二、安全型液力偶合器,1.输入联轴器；2.后辅室壳体；3.涡轮；4.壳体；5.泵轮；6.挡板；7.输出轴；8.密封；9.联轴器；10.过热保护装置；11.前辅室；12.后辅室,按充液进入的先后确定,.,39,前辅室作用,B,T,使起动转矩显著下降,有较好的动态性能0.10.2s,如何满足恒转矩要求？,临界转速比,跌落转速比,二、安全型液力偶合器,.,40,后辅室作用,使低速比工况特性曲线平坦,延充，使起动平稳（软起动）,二、安全型液力偶合器,.,41,通过循环圆改进设计，也可使低速比工况特性曲线平坦,二、安全型液力偶合器,在低速比时通过闭锁泵轮和涡轮，也可使低速比工况特性曲线平坦,.,42,三重安全保护措施,（2）过热保护主要保护电气设备不过载过热,频繁起动或过载时间较长导致发热严重，液温上升,易熔塞熔化温度根据偶合器使用要求确定120180,（1）过载保护偶合器自身功能特点,（3）过压保护防止易熔塞失灵酿成故障,在液力偶合器外壳拧入内控装有防爆片的易爆塞,易爆塞击穿压强为1.40.2MPa,二、安全型液力偶合器,.,43,多用于保护动力机和工作机不超过规定转矩的场合。,如板式输送机、刮板输送机、带式输送机、斗轮挖掘机及刨煤机等。,二、安全型液力偶合器,.,44,三、调速型液力偶合器,.,45,调速方法,进口调节式,复合调节式,出口调节式,喷嘴导管式,喷嘴阀门式,伸缩/固定,三、调速型液力偶合器,调速型偶合器：通过操纵调节装置来改变偶合器的工况点，满足生产实际中对工作机械进行无级调速的需要。,改变流道中阻力，现已很少采用。,改变循环圆中充液量，目前得到广泛应用。,.,46,进口调节型,辅助系统简单,特点：,结构紧凑，体积小，重量轻,多应用于功率1000kW以下，转速1500r/min以下的传动设备上。,三、调速型液力偶合器,.,47,出口调节型,操作简便，调速反应快,特点：,适用的功率与转速较高,广泛应用于功率较大，要求快速调速的场合，如各类风机、水泵等。,三、调速型液力偶合器,.,48,复合调节型,机动性能高，调速反应快,合理利用供液量，效率高,常应用于大功率调速型液力偶合器与液力偶合器传动装置。,结构较复杂,三、调速型液力偶合器,特点：,.,49,结构最简单，无限矩及调速措施,过载系数大，67倍，甚至20倍,只起隔离扭振和减缓冲击的作用,液体离合器,多用于船舰和绕线机等传动系统中,泵轮和涡轮可互易其位，“反传”,四、普通型液力偶合器,特点：,.,50,五、液力偶合器传动装置,可快速制动,增速/轴承设计/高强度材质,12,000r/min27000kW,大型设备,.,51,2、主要特点,1.对电机电压无限制，可与高压大容量电机配合使用；,2.速度调节精确，响应速度快；,3.工作机重载时，仍可使电机空载起动和软起动；,4.功率密度高，结构紧凑，尺寸小；,5.成本低，维护费用低，可在恶劣环境下工作；,6.在原动机运行过程中，动力可随时切断。,五、液力偶合器传动装置,.,52,4液力偶合器的使用和维护,1、安装与拆卸：(1)、偶合器通常用铝合金制造，所以不论安装和拆卸都不允许用锤敲打。偶合器输入轴孔与电机轴的配合、偶合器输出轴孔与减速机轴的配合通常使用间隙配合，间隙量为0.010.03mm。(2)、直线连接的偶合器应特别注意检验校正电机轴与减速机轴的同轴度。无弹性联轴节的偶合器，同轴度允差0.03mm；有弹性联轴节的偶合器，同轴度允差见下表：,.,53,4液力偶合器的使用和维护,1、安装与拆卸：,.,54,4液力偶合器的使用和维护,1、安装与拆卸：(3)、对重量大、轴向长度长的偶合器，为防止电机轴负载过重和振动，安装时应认真找好支撑轴承与电机轴的同轴度，允差0.05mm。(4)、多数偶合器均带有拆卸用螺孔，拆卸时应将后密封盖打开，拆下拉紧螺栓或螺堵，用特制的螺杆将偶合器从电机轴端顶出。(5)、为防止意外，安装偶合器时应设坚固的防护罩，防护罩应有利于通风散热。,.,55,4液力偶合器的使用和维护,2、充液与检查：(1)、工作液体的作用：工作液体是偶合器传递扭矩的介质，充液多少对偶合器传递扭矩大小和过载保护作用均有较大影响。基本规律是：在规定充液范围内，充液越多，偶合器传递扭矩越大，反之亦然。在外载荷一定时，充液量越多，效率越高，但同时偶合器起动力矩和过载系数也越大；反之效率降低，起动力矩和过载系数也随之降低。(2)、油介质偶合器必须使用合格的工作油。合格的工作油必须具有低粘度、大密度、高闪点、低凝点、耐老化、腐蚀性小、流动性好等优点,.,56,4液力偶合器的使用和维护,2、充液与检查：(3)、充液量范围：一定规格的偶合器有其特定的传递功率范围，称为功率带，此功率带与偶合器的充液量相对应。偶合器充液量范围为总容积的5080%。充液度超过80%，会使偶合器运转时腔内升压、液力损失增大，容易渗漏和发热。充液度低于50%，可能使轴承得不到润滑，加速轴承磨损，并产生噪声。(4)、充油顺序：a)、拧下注油塞；b)、用80100目滤网过滤工作油，按量注入偶合器内；c)、拧紧注油塞进行试车，检验充油度是否合适，若不合适就适当增减；,.,57,4液力偶合器的使用和维护,2、充液与检查：d)、充油量试验好后，拧下注油塞，慢慢转动偶合器，直到油刚刚从注油孔溢出为止，检测注油孔离地基高度，或测出注油孔对垂直中心线所偏过的角度（可用偶合器周边的螺孔数计算），作为以后检查油位的标记；e)、最后拧上注油塞，即可开机。因偶合器是靠液压油来传递扭矩的，液压油应选抗磨液压油，加油量按可按下列常规方法确定：先使偶合器其中的一个易熔塞在偶合器水平面上方，易熔塞中心线与偶合器水平面夹角为30-45后，从加油孔加油，直到油从易熔塞螺栓孔溢出为止。,.,58,4液力偶合器的使用和维护,2、充液与检查：(5)、充油量检查：偶合器工作一段时间后应检查油量是否耗损，易熔塞熔化喷液后也需重新注油，这时就必须检查充油量是否准确。检查方法如下：a)、拧下注油塞；b)、慢慢转动偶合器到原来标记的高度或角度，若无油溢出，则说明油量不够，补充到刚刚溢出为止；c)、拧紧注油塞。,.,59,4液力偶合器的使用和维护,3、安全保护装置易熔塞：易熔塞是偶合器的过热保护装置。当偶合器处于制动和过载工况时，输出端逐渐减速直至停止，效率急剧下降，损失的功率转化成热量，使偶合器迅速升温，若不用易熔塞加以保护，任其温度继续上升，则可能引起工作油液着火爆炸。所以，绝对不可用实心螺塞代替易熔塞使用。易熔塞的结构原理很简单，塞体芯部空腔中浇注了易熔合金，通常易熔合金熔化温度为125，特殊也可达到140。当工作液温度升至易熔合金熔化温度时，易熔合金便熔化，工作液从小孔中喷出，输出与输入因失去工作介质而被切断，于是电机、减速机、工作机及偶合器本身都得到了保护。偶合器喷液后应查找过热原因，排除故障后重新充油，并换用新的易熔塞继续使用。,.,6