液力偶合器1备课讲稿.ppt
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1、液力偶合器12.液力偶合器基础知识 2.1.液力偶合器的主要构造:液力偶合器的主要构造:液力偶合器主要由泵轮、涡轮和转动外壳组成。它们形液力偶合器主要由泵轮、涡轮和转动外壳组成。它们形成了两个腔室,工作腔:泵轮和涡轮之间的腔室;副油成了两个腔室,工作腔:泵轮和涡轮之间的腔室;副油腔:涡轮与转动外壳腔室。一般泵轮和涡轮内装有腔:涡轮与转动外壳腔室。一般泵轮和涡轮内装有20204040片径向辐射形叶片,副油腔壁上亦装有叶片或开有油片径向辐射形叶片,副油腔壁上亦装有叶片或开有油孔、凹槽。孔、凹槽。2.2.液力偶合器的泵轮和涡轮的作用:泵轮:偶合器的泵轮是指和电动机轴连接的主动轴上的工作轮,其功用是将
2、输入的机械功转换为工作液体的动能,即相当于离心泵叶轮,故称为泵轮。涡轮:偶合器的涡轮是指和被驱动设备连接的从动轴上的工作轮,其功用是将工作液体的动能还原成机械功,并通过被动轴驱动负载。泵轮与涡轮具有相同的形状、相同的有效直径(循环圆的最大直径)只是轮内径向辐射形叶片数不能相同,一般泵轮与涡轮的径向叶片数差14片,以避免引起共振。2.3.液力偶合器中工作油的动力传递:在泵轮与涡轮间的腔室中充有工作油,形成一个循环流道;在泵轮带动的转动外壳与涡轮间又形成了 一个油室。若主轴以一定转速旋转,工作油腔中的工作液体由于泵轮叶片在旋转离心力的作用下,将工作油从靠近轴心处沿着径向流道向泵外周处外甩升压,在出
3、口处以径向相对速度与泵轮出口圆周速度组成合速,冲入涡轮外圆处的进口径向流道,2.3.液力偶合器中工作油的动力传递:并沿着涡轮径向叶片组成的径向流道流向涡轮,靠近从动轴心处,由于工作油动量距的改变去推动涡轮旋转。在涡轮出口处又以径向相对速度与涡轮出口圆周速度组成合速,冲入泵轮的进口径向流道,重新在泵轮中获取能量,泵轮转向与涡轮相同,如此周而复始,构成了工作油在泵轮合涡轮间的自然环流,从而传递了动力。2.3.液力偶合器中工作油的动力传递:2.4.偶合器的油循环:2.5.偶合器的调速原理、调速的基本方法:在泵轮转速固定的情况下,工作油量愈多,传递动转距也愈大。反过来,如果动转距不变,那么工作油量愈多
4、,涡轮的转速也愈大(因为泵轮的转速是固定的),从而可以通过改变工作油油量的多少来调节涡轮的转速去适应泵的转速、流量、扬程及功率。通过充油量的调节,液力偶合器的调速范围可达0.20.975。2.5.偶合器的调速原理、调速的基本方法:在夜里偶合器中,改变循环圆内充油量的方法基本上有:A.调节循环圆的进油量;B.调节循环圆的出油量;C.调节循环油的进出油量。调节工作油的进油量是通过工作油泵和调节阀来进行的。调节工作油的出油量是通过旋转内套里的勺管位移来实现的。但是采用前二种调节方法,在发电机组要求迅速增加负荷或迅速减负荷时,均不能满足要求。只有采用第三种方法,在改变工作油进油量的同时,移动勺管位置,
5、调节工作油的出油量,才能使涡轮的转速迅速变化。2.6.偶合器种产生轴向推力的原因,为什么要设置双向推力轴承?轴向推力产生的原因是:轴向推力产生的原因是:由于工作轮受力面积不均衡,在次压力作用下必然会引起轴由于工作轮受力面积不均衡,在次压力作用下必然会引起轴向作用力。向作用力。液体在工作腔中流动时,要产生动压力,动压力的大小与旋液体在工作腔中流动时,要产生动压力,动压力的大小与旋转速度有关。转速度有关。由于泵轮和涡轮间存在滑差,因此在循环圆和转动内套的腔由于泵轮和涡轮间存在滑差,因此在循环圆和转动内套的腔内液体动压力值是有差异的,也会引起轴向推力。内液体动压力值是有差异的,也会引起轴向推力。工作
6、腔内充液量的改变,也会引起推力的变化。而偶合器在工作腔内充液量的改变,也会引起推力的变化。而偶合器在额定工作下工作时轴向推力很小。额定工作下工作时轴向推力很小。在偶合器稳定运行时,两个工作轮承受的推力大小相等、方在偶合器稳定运行时,两个工作轮承受的推力大小相等、方向相反。工作过程中随负荷的变化,推力的大小和方向都可向相反。工作过程中随负荷的变化,推力的大小和方向都可能发生变化,因此要设置双向推力轴承。能发生变化,因此要设置双向推力轴承。2.7.勺管是如何调节涡轮转速的?勺管用改变工作腔内充液量的方法来改变偶合器特性,获得不同的涡轮转速,调节工作机械的转速,常用的方法是在旋转内套与涡轮间的副油腔
7、中,安置一个导流管,即勺管。勺管的管口迎着工作液的旋转方向。勺管由操纵机构控制,在副油腔中做径向移动。当勺管移到最大半径位置时,将不断地把工作腔中供入的油全部排出,偶合器处于脱离状态。当勺管处在最小半径位置时,偶合器则处于全充油工作状态。这样当勺管径向移动每一个位置,即可得到一个相应的不同充液度,从而达到调节负荷的目的。2.7.勺管是如何调节涡轮转速的?液力偶合器有那些损失?机械损失:轴承密封损失,外部转子摩擦鼓风损失,以及为了冷却起见,需向液力偶合器通入若干工作流体,从而造成系统、泵轮能量消耗等(这种损失也称为空载损失)。液力损失:在泵轮和涡轮间的流道中,由于涡流和流体的内部摩擦和进入工作轮
8、入口处的冲击损失等所造成的能量损失。2.8.转速比和滑差率涡轮和泵轮的转速之比叫转速比,即:涡轮和泵轮的转速之比叫转速比,即:i=n/n=i=n/n=它实际上反映了液力偶合器的传动效率,也就是说涡轮转它实际上反映了液力偶合器的传动效率,也就是说涡轮转速越接近泵轮转速,传动效率越高(但不可能为速越接近泵轮转速,传动效率越高(但不可能为1 1),所),所以偶合器很少在低转速比下工作。以偶合器很少在低转速比下工作。滑差率也叫转差率,它反映了液力偶合器的传动损失,即:滑差率也叫转差率,它反映了液力偶合器的传动损失,即:s=(n-n)/n=1-s=(n-n)/n=1-式中:式中:ii转速比转速比ss滑差
9、率滑差率nn泵轮转速泵轮转速nn涡轮转速涡轮转速传动效率或转速比传动效率或转速比2.9.偶合器装易熔塞的作用:l l易熔塞是偶合器的一种保护装置。正常情况汽轮机油的工易熔塞是偶合器的一种保护装置。正常情况汽轮机油的工作温度不允许超过作温度不允许超过100100,油温过高极易引起油质恶化。,油温过高极易引起油质恶化。同时油温过高,偶合器工作条件恶化,联轴器工作极不稳同时油温过高,偶合器工作条件恶化,联轴器工作极不稳定,从而造成偶合器损坏及轴承损坏事故。为防止工作油定,从而造成偶合器损坏及轴承损坏事故。为防止工作油温过高而发生事故,在偶合器旋转内套上装有几个易熔塞,温过高而发生事故,在偶合器旋转内
10、套上装有几个易熔塞,内装低熔点金属。当偶合器工作腔内油温升至一定温度时,内装低熔点金属。当偶合器工作腔内油温升至一定温度时,易熔塞金属被软化后吹损,工作油从孔中排出,工作油泵易熔塞金属被软化后吹损,工作油从孔中排出,工作油泵输出的油通过控制阀进入工作腔,不断带走热量,使偶合输出的油通过控制阀进入工作腔,不断带走热量,使偶合器中油温不再继续上升,起到了保护作用。器中油温不再继续上升,起到了保护作用。2.10.液力偶合器的特点:液力偶合器的特点:可实现无级变速。通过改变勺管位置来改变涡轮的转速,可实现无级变速。通过改变勺管位置来改变涡轮的转速,使泵的流量、扬程都得到改变,并使泵组在较高效率下使泵的
11、流量、扬程都得到改变,并使泵组在较高效率下运行。运行。可满足锅炉点火工况要求。锅炉点火时要求给水流量很可满足锅炉点火工况要求。锅炉点火时要求给水流量很小,定速泵用节流降压来满足,调节阀前、后压差可达小,定速泵用节流降压来满足,调节阀前、后压差可达12MPA12MPA以上。利用液力偶合器,只需降低输出转速即可以上。利用液力偶合器,只需降低输出转速即可满足要求,既经济又安全。满足要求,既经济又安全。可空载起动且离合方便。使电机不需要有较大富裕量,可空载起动且离合方便。使电机不需要有较大富裕量,也使厂用母线减少启动时的受冲击时间。也使厂用母线减少启动时的受冲击时间。2.10.液力偶合器的特点:液力偶
12、合器的特点:隔离振动。偶合器泵轮与涡轮间扭距是通过液体传递的,隔离振动。偶合器泵轮与涡轮间扭距是通过液体传递的,是柔性联接。所以主动轴与从动轴产生的振动不可能相是柔性联接。所以主动轴与从动轴产生的振动不可能相互传递。互传递。过载保护。由于偶合器是柔性传动,工作时有滑差,当过载保护。由于偶合器是柔性传动,工作时有滑差,当从动轴上的阻力扭距突然增加时,滑差增大,甚至制动,从动轴上的阻力扭距突然增加时,滑差增大,甚至制动,但此时原动机仍继续运转而不致受损。因此,液力偶合但此时原动机仍继续运转而不致受损。因此,液力偶合器可保护系统免受动力过载的冲击。器可保护系统免受动力过载的冲击。无磨损,坚固耐用,安
13、全可靠,寿命长。无磨损,坚固耐用,安全可靠,寿命长。液力偶合器缺点:运转时有一定的功率损失。除本体外,液力偶合器缺点:运转时有一定的功率损失。除本体外,还增加一套辅助设备,价格较贵。还增加一套辅助设备,价格较贵。2.11.偶合器勺管卡涩的原因有那些?如何处理?o偶合器调速是靠勺管的径向移动改变工作腔的充油量来实现的。勺管卡涩就使偶合器的调速受阻,其卡涩原因如下:o偶合器油中带水,引起扇形齿轮轴上的两只滚动轴承严重锈蚀而不能转动,以致勺管不能升降。o电动执行机构限位调整不当,从而使勺管导向键受过载应力导致局部变形,卡死在勺管键槽内,迫使勺管无法移动。o勺管与勺管套配合间隙过小,容易卡涩。o勺管表
14、面氮化层剥落。2.11.偶合器勺管卡涩的原因有那些?如何处理?o处理方法如下:o严格监视偶合器油质,定期化验。如油质不合格应立即滤油或换油,并检查出进入油系统的水源。o调换导向键,将电动机执行机构转角限定在安全位置。o将勺管与勺管套配合间隙放大至0.015mm。并适当减少勺管套与排油腔体孔的配合过盈量,增加勺管与勺管套的配合研磨工序,减少卡涩现象。o氮化层剥落应及时调换勺管。2.12.导致液力偶合器的易熔塞熔化的原因有那些:给水泵故障,转子卡涩或卡死,此时偶合器的涡轮不能转给水泵故障,转子卡涩或卡死,此时偶合器的涡轮不能转动,而泵轮仍以原速运转,电动机所提供的功率绝大部分动,而泵轮仍以原速运转
15、,电动机所提供的功率绝大部分转化成热量进入油中,使工作油温突然升高,引起易熔熔转化成热量进入油中,使工作油温突然升高,引起易熔熔化。化。工作油进油量不足。工作腔中油的热量是靠工作油的循环工作油进油量不足。工作腔中油的热量是靠工作油的循环冷却带走的。工作油控制阀开度与勺管位置不匹配,偶合冷却带走的。工作油控制阀开度与勺管位置不匹配,偶合器需要大流量工作油时控制阀开在小流量位置,偶合器内器需要大流量工作油时控制阀开在小流量位置,偶合器内部大量热量不能及时带出,从而使循环圆中油温急剧升高,部大量热量不能及时带出,从而使循环圆中油温急剧升高,引起易熔塞熔化。引起易熔塞熔化。工作冷油器运行不当。冷油器不
16、能较好地冷却工作油,造工作冷油器运行不当。冷油器不能较好地冷却工作油,造成油温升高,使易熔塞熔化。成油温升高,使易熔塞熔化。2.13.电泵润滑油压降低地原因有那些?w润滑油泵故障,齿轮碎裂,油泵打不出油w辅助油泵出口逆止阀漏油,油系统溢油阀工作失常。w油系统存在泄漏现象。w油滤网严重阻塞,引起滤网前后压差过大。w油箱油位过低。w辅助油泵故障。主要有吸油部分漏空气,齿轮咬死,出口管段逆止阀前空气排不尽等,从而引起油泵不处油。我们的偶合器我们的偶合器OUR TURBO COUPLINGVOITH TURBOVOITH TURBO型号:R16K550.1厂商:VOITH TURBO 产地:奥地利 主
17、要参数:表1名称:参数:传递功率Pa:5667KW电动机转速ne:1493 r/min齿轮传动比 U1=ze/z1=153/38 泵轮转速 n1:6011 rpm全载滑差 S:约2.1%最大输出转速 na:5818 r/min 调节范围 5:1向下主要参数:表2油箱充油量 约1500升 轮距550mm齿轮增速比 3.999 输入转速 1493rpm输出转速 5818 rpm额定滑差 2.8电动执行机构最大行程时间 30s 旋转方向 沿动力传递方向看,输出轴为顺时针方向旋转主要参数:表3工作油冷油器面积90m2 润滑油冷油器面积30m2 润滑油压 约3.0 Bar 滤网压差切换滤网值 0.6 B
18、ar 充油泵压力 1.8-2.5 Bar 工作油压力 1.5-2.5 Bar 控制阀前的工作油压力1.5-2.5 Bar 控制油压力 3.5 Bar 勺管出口处工作油压力 2.0-5.0 Bar 其它参数和保护定值:表4名称 单位 正常值 报警值停机值轴承温度 8590957号轴承温度 9095100工作油冷油器进口温度 60-100 110130工作油冷油器出口温度 35-70 7585润滑油冷油器进口温度 40-60 6570润滑油冷油器出口温度 35-50 55601.概述概述 液力偶合器用来对高速的工业机器进行无级调速控制,液力偶合器用来对高速的工业机器进行无级调速控制,偶合器的主体部
19、分与增速齿轮合并在同一个箱体中,箱体偶合器的主体部分与增速齿轮合并在同一个箱体中,箱体的下部分作为油箱。偶合器与电机以及给水泵之间的动力的下部分作为油箱。偶合器与电机以及给水泵之间的动力传递由联轴器完成,输入转速由一对增速齿轮增速后传到传递由联轴器完成,输入转速由一对增速齿轮增速后传到泵轮轴,泵轮与涡轮之间由工作油传递扭矩。原动机的转泵轮轴,泵轮与涡轮之间由工作油传递扭矩。原动机的转矩使工作油在泵轮中加速,然后工作油在涡轮中减速并对矩使工作油在泵轮中加速,然后工作油在涡轮中减速并对涡轮产生一等量的转矩,工作油在泵涡轮间循环是靠两轮涡轮产生一等量的转矩,工作油在泵涡轮间循环是靠两轮间滑差所产生的
20、压差来实现,这就要求涡轮的转速要低于间滑差所产生的压差来实现,这就要求涡轮的转速要低于泵轮。因此,要传动动力,两轮之间必须有滑差。选用偶泵轮。因此,要传动动力,两轮之间必须有滑差。选用偶合器时,应保证在满载全充液的情况下有一低的满载滑差。合器时,应保证在满载全充液的情况下有一低的满载滑差。输出转速可通过调节泵涡轮间工作腔室内的工作油充液量输出转速可通过调节泵涡轮间工作腔室内的工作油充液量来调节,而工作腔室的充液量由勺管的位置所决定。由于来调节,而工作腔室的充液量由勺管的位置所决定。由于滑差造成的功率损耗将使工作油温度升高,为了消除这些滑差造成的功率损耗将使工作油温度升高,为了消除这些热量,必须
21、冷却工作油。热量,必须冷却工作油。2 油循环油循环 工作油和润滑油都用同一种油。工作油泵(工作油和润滑油都用同一种油。工作油泵(1313)(离心泵)(离心泵)和润滑油泵(和润滑油泵(1414)(齿轮泵)组合成一充油泵组,由偶合器)(齿轮泵)组合成一充油泵组,由偶合器的输入轴驱动。的输入轴驱动。在给水泵组启动、停机、损坏时,给水泵组的润滑油由电动在给水泵组启动、停机、损坏时,给水泵组的润滑油由电动辅助润滑油泵(辅助润滑油泵(1515)供应。)供应。2.1 工作油循环 工作油循环是由一闭式循环叠加一开式循环所组成,从而能工作油循环是由一闭式循环叠加一开式循环所组成,从而能改变充液量。改变充液量。在
22、闭式循环回路中,压力油经过工作油控制阀(在闭式循环回路中,压力油经过工作油控制阀(3232)向偶合)向偶合器工作腔(器工作腔(5555)供油,做动力传送。工作腔的工作油由勺管)供油,做动力传送。工作腔的工作油由勺管(5050)吸出,在背压的作用下,工作油流过工作油冷油器)吸出,在背压的作用下,工作油流过工作油冷油器(3434)散热后流经控制阀()散热后流经控制阀(3232)回到偶合器工作腔中。)回到偶合器工作腔中。开式循环由工作油泵(开式循环由工作油泵(1313)、节流孔板()、节流孔板(3030)、溢流阀)、溢流阀(3131)组成。工作油从开路流向闭路使工作油腔()组成。工作油从开路流向闭路
23、使工作油腔(5555)注满。)注满。工作油泵供给的多余的工作油经过溢流阀(工作油泵供给的多余的工作油经过溢流阀(3131)返回油箱,)返回油箱,当偶合器的充液量减少时,多余的工作油也是由此回到油箱。当偶合器的充液量减少时,多余的工作油也是由此回到油箱。2.1 工作油循环 起动时,润滑油和工作油循环间连接管孔板(起动时,润滑油和工作油循环间连接管孔板(6868)可使工作)可使工作油循环快速充油。油循环快速充油。工作油运行压力的设定与溢流阀(工作油运行压力的设定与溢流阀(3131)有关,具体事宜见)有关,具体事宜见7.37.3章节。章节。如果闭式循环回路被破坏,偶合器油温升高到如果闭式循环回路被破
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