液力耦合器精.ppt

液力耦合器第1页，本讲稿共15页第2页，本讲稿共15页概述液力偶合器是利用液体的动能进行能量传递的液力元件，置于动力机与工作机之间，能使主动轴和从动轴之间实现柔性连接，并将主动轴的输入转矩等值的传递给从动轴。第3页，本讲稿共15页 液力偶合器因具有轻载启动、无级调速、减缓冲击、过载保护、隔离扭矩、协调多动负荷分配等优异功能，所以在大惯量、难启动机械上应用节能效果明显。第4页，本讲稿共15页我国的热电厂的厂用电率较高，长期保持在总发电量的8%左右，。其中火电厂风机、水泵的用电约占厂用电的65%，因而在热电厂中对水泵采取措施调速节能十分有必要。一般火电机组，无论是调峰或带基荷的机组，在运行中都要进行负荷调节，相应的机泵流量也要进行调节，最简单的调节方法是最原始、落后的节流调节发，但至今在热电厂仍普遍使用，能源浪费严重。第5页，本讲稿共15页例如当机泵流量由100%降到50%时，若分别采用出口和入口阀门调节方式，则此时电机的输入功率分别为84%和60%，而此时机泵的轴功率仅为12.5%，即损失功率分别为71.5%和47.5%，表明两种调节方式的85.1%和79.2%的功率均损耗在阀门的节流调节过程中，而有效功率进展14.9%和20.8%，这说明即使机泵的设计效率为100%，如不采用先进的调节措施，其实际的运行效率可能只有百分之十几甚至更低，造成的能源浪费现象严重。所以采用液力偶合器对水泵进行调速调节流量，将大大调高热电厂的节能效果。第6页，本讲稿共15页偶合器理论计算1、传递功率和转速由于偶合器能轻载起动电动机和逐步起动大惯量负荷机器，故应以负荷机器的轴功率作为偶合器的输出功率。异步电动机的额定转速 可出下式决定：其中n1为电动机同步转速，s为转差率2、效率问题：偶合器的传功效率，就是指在传递额定功率和长期运转时的效率。N1-输入功率N空转功率损失3、转矩 MB=mbgn2D5 mb为力矩系数，泵轮对液体的作用力矩与工作液的密度成正比，与泵轮转速的平方成正比，与有效直径的5次方程正比。第7页，本讲稿共15页流道几何参数对液力偶合器的影响叶轮叶片数Z1)当轮叶数Z较少时，由于问流道过流断面增大，力水半径增大，叶轮进出口处阻塞减小，使液体在流道内循环流动时摩擦并转向，入和离开叶轮时的突然收缩和突然扩大等的阻力系数减小，这必然导致循环流量Q增加，所传扭矩增加。2)叶间流道因轴向涡旋而引起的轴面流速分布不均匀的程度增加，使泵轮出口处的速度减小，涡轮出口速度增加，结果使所传扭矩下降。第8页，本讲稿共15页流道内外直径比D0/D1）在有效直径D相等和其他条件相同的情况下，减小流道内径D0就能减小液流的涡轮出口半径和泵轮的进口半径，偶合器所传扭矩必然增加。2）选取较小的DID值会带来其他问题：轮叶数增加受到限制。一般现代偶合器的DlD值常达0.5或更大。第9页，本讲稿共15页流道的轴面形状1）形流通道2）等轴面流速流道3）长圆形梳道4）圆形流道5）桃形流道流道的几何参数和性能之问有着密切的关系。要分析性能与之相应的流道，不但要研究液流在流道中的流动规律，还必须认真地选择这些几何参数，并进行综合研究分析，才有可能在计算中和模型试验中获得预期的效果。第10页，本讲稿共15页偶合器机械强度验证原理液力偶合器是靠偶合器泵轮、涡轮组成的工作腔内的液体来传递动力，液力偶合器的叶轮是传递动力的关键元件，一旦发生叶轮叶片碎裂，将直接导致整机失效。在偶合器的3个旋转件中强度条件最差的为旋转外壳和泵轮，涡轮的强度条件最好。第11页，本讲稿共15页偶合器在高速转动工作时，在泵轮上主要是承受四个方面的作用力：一是金属材料在高速转动时产生的离心力Pv，二是工作液体对型腔内壁的压力Px，三是工作液体对叶片的作用力Py，四是转动外壳对泵轮的作用力Pz。第12页，本讲稿共15页偶合器流场分析一维束流理论一维束流理论将叶轮机械内复杂的空间三维流动简化为一维流动，叶轮机械工作腔中液体的流动用中间旋转曲面的中间流线上的流动代替，并且假设叶轮叶片数无穷多，厚度无限薄，这与液体在叶轮机械中的实际流动情况是不完全吻合的。第13页，本讲稿共15页三维流场CFD控制方程：连续方程：流入的质量与流出的质量之差，应该等于控制体内部流体质量的增量微分形式：第14页，本讲稿共15页动量守恒方程在一给定的流体系统，其动量的时间变化率等于作用于其上的外力总和：常密度常粘性流体的动量守恒方程 第15页，本讲稿共15页