化工设备基础知识-液力耦合器

液力耦合器基础知识培训一、液力耦合器定义二、液力耦合器的原理三、液力耦合器的结构四、液力耦合器的调速原理五、液力耦合器的加油量及方法六、液力耦合器组件七、液力耦合器的操作八、液力耦合器常见的故障3一、液力耦合器定义：以液体为工作介质的一种非刚性联轴器，又称液力联轴器。以液体为工作介质﹐靠叶轮与液体之间的液体动力作用来传递能量的流体传动。4液力传动：•液力传动开始应用於船舶内燃机与螺旋桨间的传动。20世纪30年代后很快在车辆(各种汽车﹑履带车辆和机车)﹑工程机械﹑起重运输机械﹑钻探设备﹑大型鼓风机﹑泵和其他冲击大﹑惯性大的传动装置上广泛应用。5液力传动装置有液力耦合器和液力变矩器两种。液力耦合器是一种非刚性联轴器。液力变矩器实质上是一种力矩变换器。它们所传递的功率大小与输入轴转速的3次方﹑与叶轮尺寸的5次方成正比。传动效率在额定工况附近较高﹕耦合器约为96～98.5％﹐变矩器约为85～92％。偏离额定工况时效率有较大的下降。根据使用场合的要求﹐液力传动可以是单独使用的液力变矩器或液力耦合器﹔也可以与齿轮变速器联合使用﹐或与具有功率分流的行星齿轮差速器联合使用。6•由于哈国项目采用液力耦合器，故本次不介绍液力变矩器，只介绍液力耦合器。•本机组选用的液力耦合器是齿轮式调速型液力耦合器，制造厂家：德国福伊特/VOITH。•液力耦合器实现增速、调速和提供润滑一体化功效。7二、液力耦合器的原理•液力耦合器传递动力的能力与其工作腔内的充液度成递增函数关系。因此，改变液力耦合器工作腔内的充液度，便可以调节输出力矩和输出转速。这种充液度的调节是依靠勺管的位置来实现的。原理如下：当液力耦合器工作时，套装在输入轴上驱动齿轮在输入轴带动下旋转，驱动从动齿轮带动油泵主轴旋转，油泵将工作油从箱体吸出经冷却器冷却后进入导管壳体中的送油室，并继而经泵轮入口进入工作腔。8与此同时，工作腔中的工作液体在做螺旋环流运动的同时，还通过泵轮的泄油孔进入外壳围城的导管腔并形成一个旋转油环。旋转油环在静止的勺管头处形成压头，工作液体便由导管导出。于是通过电动执行器操纵导管的伸缩程度，便可以改变导管腔内的油环厚度。由于导管腔与工作腔连通，所以也就改变了工作腔内的充液度，实现无级调速。导管排出的油通过回油三通重新回到油箱。9101112液力耦合器13三、液力耦合器的结构：•液力耦合器是一种液力传动装置，又称液力联轴器。液力耦合器其结构主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成。•泵轮和涡轮相对安装，统称为工作轮。在泵轮和涡轮上有径向排列的平直叶片，泵轮和涡轮互不接触。两者之间有一定的间隙（约3mm一4mm)；泵轮与涡轮装合成一个整体后，其轴线断面一般为圆形，在其内腔中充满液压油。液力耦合器的输入轴与电动机联在一起，随电动机的转动而转动，是液力耦合器的主动部分。涡轮和输出轴连接在一起，是液力耦合器的从动部分，与负载连在一起。14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。15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。16•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。它的输出扭矩等於输入扭矩减去摩擦力矩，所以它的输出扭矩恒小於输入扭矩。•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。17四、液力耦合器的调速原理•液力耦合器传递动力的能力近似地与其工作腔内的充液度成正比。因此，改变液力耦合器工作腔内的充液度，便可以调节输出力矩和输出转速。•在本设计中，这种充液度的调节是依靠调节勺管的位置来实现的。•原理如下:当液力耦合器工作时，套装在输入轴上的驱动齿轮在输入轴带动下旋转，驱动被动齿轮带动油泵主轴旋转,油泵将工作油从箱体吸出经冷却器冷却后进入勺管壳体中的进油室，并继而经泵轮入口进入工作腔。与此同时，工作腔中的工作液体在做螺旋环流运动的同时，还通过泵轮与导管腔的泄油孔进入导管腔形成一个旋转油环。18•旋转油环靠自身旋转所形成的压头，当遇到勺管头时，工作液体便由勺管导出。于是通过电动执行器操纵勺管的伸缩程度，便可以改变导管腔内的油环厚度。由于导管腔与工作腔连通，所以也就改变了工作腔内的充液度，实现无级调速。勺管排出的油通过回油三通重新回到油箱。•由于勺管吸油和油泵的进、出油口均与耦合器的转向有关。所以油泵转子与勺管安装方向要与耦合器转向相适应。也就是说，第一，勺头开口方向必须迎着导管腔油环的旋转方向；第二，油泵泵盖上箭头方向必须与电机转向相同。19五、液力耦合器的加油量及方法20•液力耦合器工作液(工作介质)的作用工作液体是耦合器传递扭矩的介质，充液多少对耦合器传递扭矩大小和过载保护均有较大的影响。对同一型号规格的耦合器，充液量的多少直接影响着耦合器传递扭矩的大小。其基本规律是在规定的充液范围内，充液量越多，耦合器传递扭矩越大。在传递扭矩恒定时，充液量越多，效率越高，但此时起动力矩增大，过载系数也相应增大。可利用不同的充液量，可使同一规格的耦合器与几种不同功率的电机匹配，以适用不同的工作机要求。•液力耦合器的加油量(充液量范围)同规格液力耦合器有其一定的传递扭矩（功率）范围，称为功率带，这个功率带与耦合器充液范围相对应。21•充液范围为耦合器总容积的40～80％，不允许超出此范围，更不允许充满，因为充液量超出容积80％，耦合器转动时，因过载而急剧升温升压，工作液体积膨胀,耦合器内压增大，破坏密封,引起漏液，甚至造成耦合器壳体开裂、机械损坏。•而充液量少于容积的40％，轴承可能润滑不足，耦合器得不到充分利用，且体积大，无甚意义，建议选小一规格型号。22•液力耦合器一般采用油介质。工作液推荐使用32号汽轮机油、6号液力传动油、8号液力传动油。•拧下注液塞，用80-100目滤网过滤工作液，按量注入耦合器内，旋紧注液塞进行试车。当注油塞口旋至距垂直中心线最高点约55，腔内工作液刚好流出时可视为耦合器能传递较高的额定功率的较佳油位。•项目开车时，将由设备厂家（德国福伊特）和开车试运小组根据实际工作负载的大小及工况要求来调整充油量的多少。231.半联轴节2.橡胶盘3.半联轴节4.后辅室5.拉紧螺栓6.骨架油封7.加油塞8.轴承9.泵轮10易熔塞11.外壳12.涡轮13.主轴14.轴承15.骨架油封24六、液力耦合器组件25•福伊特液力耦合器组件：箱体（下部作为油箱）、内置的增速齿轮、泵轮、涡轮、轴、轴瓦、工作油泵、润滑油辅助泵、油冷器、过滤器、勺管和勺管执行机构。福伊特随液力耦合器一起供应工作油和润滑油冷却器•下面介绍一下液力耦合器的主要部件。261外壳（油池）2驱动主轴3主动轮4从动轴5从动轮6内部壳体7工作腔8勺管室9径向推力轴承10径向推力轴承11径向轴承112径向轴承213轴头泵14勺管15油冷器16易熔塞17油箱27•液力耦合器箱体：液力耦合器箱体分为上、中、下三部分，上箱体和下箱体为焊接件、中箱体为铸件，各挡轴承由中箱体支撑。泵轮轴、泵轮、转动外壳、侧室挡板用螺栓和柱销连接成一体，涡轮和涡轮轴用螺栓和柱销连接一体，全部采用滑动轴承支持，承载能力强。28•润滑油系统：液力耦合器可以实现自身的润滑油循环，箱体底部作为润滑油油箱，箱体内有一轴头泵作为主油泵，箱体外有一个电机驱动的辅助油泵，在压缩机电机启动前，由辅助油泵运行提供液力耦合器的润滑油循环，当压缩机电机启动运行正常后轴头泵开始工作，此时可以把辅助油泵停运打到自动状态备用。润滑油经油泵打出后经过润滑油水冷器控制油温和经过润滑油过滤器控制油中杂物，润滑油压力和润滑油流量借助于双联油过滤器后的可调孔板进行设定。液压控制油与润滑油在可调孔板的前分开。工作油压通过调节阀来控制。29液力耦合器润滑油流程30•易熔塞：易熔塞是限矩型耦合器的过热保护装置，当耦合器过载保护，易熔塞芯部易熔合金熔化后请即更换完好易熔塞，绝对不可用其它螺塞替代使用，防止产生耦合器壳体爆裂或燃烧事故。工作机超载或卡死,液力耦合器产生滑差,液力耦合器工作油温过高时，易熔塞的易熔合金熔化,泄掉耦合器腔内工作油保护电机及设备。当勺管室工作油温度达到160℃时易熔塞开始融化。31易熔塞易熔合金熔化的原因：在超载或过载情况下，耦合器泵轮与涡轮滑差增大,产生功率损失即而转换为热能(液力耦合器中的工作液温度升高)。限矩型液力耦合器有一个或多个易熔塞。易熔塞的芯部有低熔点合金，在一定的温度下熔化。在此以后，工作液喷出，功率的传递被切断。32•电液执行机构VEHS：电动液压中心控制（VEHS）是一个位置控制装置。1Controlmagnet控制磁铁24/3-wayvalve三位四通阀3Positioningcontroller位置控制器4Magneticforcecontroller磁力控制器5Controlpin控制开关6Mastercontroller主控器7Positionpickup位置记录器8Double-actingpositioningcylinder双作用位置汽缸9Scooptube勺管33工艺操作控制器（主控回路）被安排在VEHS位置控制部件之前，勺管位置操作由VEHS实现，为了使用远程指示，通过远程位置调节器的实际输出值进行初始化。控制器给出VEHS位置控制装置的设定点（信号），例如，最大输出速度100%。位置控制回路把位置记录器的勺管位置实际值和控制器设定值（信号）进行对比，差值决定了磁力控制器信号对位置控制开关三位四通阀的改变，由于控制开关位置控制的变化，液压油进出双动勺管位置气缸，控制油流进气缸室，挤压活塞，调整勺管在100%位置。液压油由油泵输送并充满油路。34位置监测器记录了勺管位置控制器气缸位置的变化，气缸的活塞位置持续作为位置控制回路的信号。随着微分信号的减弱，直到设定值和实际值一致，三路四通阀控制开关位置变化减小。在降速的指令下，液压油进入气缸室内并把勺管位置调到0%。耦合器工作室中的油流干。通过减压阀，工作油返回至油池中。35七、液力耦合器的操作367.1开车前跑油：•1、耦合器在无油状态下运行。这种状态将导致设备在几秒钟内损坏。启动前，耦合器内加注工作油。•2、启动驱动机前，送电，仪表部件正确安装并投用，确认检查各部件（仪表，执行机构，电机等）。•3、跑油，试车前，新安装的润滑油管线必须油运数天，对管线进行冲洗，打开电动辅助润滑油泵进行跑油。37•冲洗前必须检查一下：1）检查油位2）检查并为附件添加润滑油，如联轴器。3）检查辅助润滑油泵转动方向。4）检查润滑油管线的螺纹连接处是否紧固。•跑油过程中当压差增加到最大允许值时，切换到双联油过滤器干净一侧运行，切除脏的滤芯并清洗。38•冲洗操作时需要检查：1）检查设备的润滑油流量，并且如有必要通过改变孔板节流来调整。2）检查油位，如有必要，补加工作油到正常油位。3）检查润滑油压力，并且如有必要调整压控阀。397.2开车前的准备：•1、检查联轴器同心度，进行调整。•2、检查设备基础。•3、松开联轴器，检查驱动电机的转动方向（从耦合器方向观看是否正确，首次开车检查）。•4、检查并为附件添加润滑油，如联轴器。•5、检查联接器和安全设备的安装是否合适。40•6、检查油位（必须处在油位检测器最小和最大刻度之间）。•7、检查电源电压是否正确连接到电力系统及传输/过程信号。•8、使用水/油换热器，打开水侧阀门，排空油冷器水侧气体并检查流量。•9、通过VEHS位置控制单元和执行机构勺管位置从0%到100%，检查设定值（信号4-20mA）。•10、勺管位置处在0%。•11、检查整个系统是否为运行做好准备。417.3开车：•1、启动辅助润滑油泵。•2、当润滑油压力达到规定值，启动压缩机驱动电机。•3、一旦驱动机达到正常转速，润滑油压力达到正常值，辅助润滑油泵自动关闭或手动关闭辅助油泵。•4、压缩机系统在最小速度下启动。•5、监控油温油压和过滤器运行情况。42•6、缓慢提高压缩机速度。•7、监控并