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簡(jiǎn)評(píng)國(guó)產(chǎn)限矩型液力偶合器

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時(shí)間：2015-01-22 14:16:54點(diǎn)擊率：

　　限矩型液力偶合器在應(yīng)用中的優(yōu)良特性按動(dòng)力學(xué)分析，在載荷起動(dòng)瞬間，電動(dòng)機(jī)軸上的載荷起動(dòng)力矩為式中M――與轉(zhuǎn)速無關(guān)的摩阻力矩，是軸承及機(jī)械接觸摩擦力矩與鼓風(fēng)阻力矩之和，對(duì)具體設(shè)備為常量――載荷加速力矩，M加速力矩與載荷系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J及角加速度ε成正比，或者與系統(tǒng)物件質(zhì)量m、加速度a成正比，而與加速時(shí)間t成反比，因此載荷加速時(shí)間越短，加速力矩M或M就越大。電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)起步構(gòu)成沖擊載荷，加速時(shí)間極短，則載荷起動(dòng)力矩很大而難于起動(dòng)。若電動(dòng)機(jī)拖不動(dòng)載荷，則形成悶車而加長(zhǎng)了起動(dòng)電流持續(xù)時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)。加裝液力偶合器是解決上述問題的好辦法。

　　1.兩步起步降低了載荷起動(dòng)力矩，改善起動(dòng)工況在電動(dòng)機(jī)與載荷之間加裝液力偶合器后，使原來的直聯(lián)中間加入了柔性的液力傳動(dòng)，變直聯(lián)時(shí)的一步起動(dòng)為電動(dòng)機(jī)與載荷分開的兩步起動(dòng)，即 步為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液力偶合器泵輪空載起步n=0，M=0和軟起動(dòng)M并快速升速。

　　當(dāng)M時(shí)，即為第二步開始，渦輪帶動(dòng)載荷起步并升速到額定轉(zhuǎn)速，起動(dòng)完畢。 步為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的時(shí)間，第二步為載荷起動(dòng)時(shí)間，第二步起動(dòng)時(shí)間與載荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小及傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力狀況有關(guān)。

　　兩步起動(dòng)時(shí)間之和為起動(dòng)過程時(shí)間。

　　液力傳動(dòng)使電動(dòng)機(jī)空載起步、軟起動(dòng)，利于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和快速升速，提高了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷能力，縮短了起動(dòng)電流的持續(xù)時(shí)間。對(duì)載荷的軟起動(dòng)則降低了載荷所需的起動(dòng)力矩。

　　這個(gè)過程中，力矩的一升電動(dòng)機(jī)、一降對(duì)載荷降低了對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求，選用小規(guī)格電動(dòng)機(jī)即可滿足要求，?？山档?～2個(gè)電動(dòng)機(jī)機(jī)座號(hào)或容量。

　　從圖1可以看出，應(yīng)用液力偶合器后提高了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷能力，小電動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)原大電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)的載荷圖中M中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)液力分會(huì)/楊乃喬北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所/鄒鐵漢簡(jiǎn)評(píng)國(guó)產(chǎn)限矩型液力偶合器圖1大慣量設(shè)備裝與不裝液力偶合器的特性比較――載荷力矩曲線――直聯(lián)時(shí)的大電動(dòng)機(jī)特性曲線液壓氣動(dòng)密封――加裝液力偶合器的小電動(dòng)機(jī)特性曲線――液力偶合器外特性曲線2.降低了起動(dòng)電流及其持續(xù)時(shí)間加裝液力偶合器后的電動(dòng)機(jī)與載荷的兩步起動(dòng)，使電動(dòng)機(jī)與載荷的起動(dòng)電流相互錯(cuò)開、不疊加。又由于軟起動(dòng)而使起動(dòng)轉(zhuǎn)速逐步增加，力矩小，電流小，電動(dòng)機(jī)升速快，所以降低了起動(dòng)電流及其持續(xù)時(shí)間。與電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)相比，有明顯的節(jié)電效果見圖2.

　　3.提高了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷的能力在起動(dòng)過程中隨著電動(dòng)機(jī)泵輪轉(zhuǎn)速的升高，泵輪及渦輪力矩亦升高，當(dāng)M時(shí)見圖3，渦輪帶載荷起步運(yùn)轉(zhuǎn)。可見并非以電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩M去直接帶動(dòng)載荷，而是以渦輪的起動(dòng)力矩M去起動(dòng)載荷，故液力傳動(dòng)可提高電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷的能力。

　　的能力，又降低了載荷起動(dòng)力矩。選用小規(guī)格電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)因接近其額定工況運(yùn)行，故運(yùn)行功率因數(shù)高、效率高、自身損耗風(fēng)損、鐵損、銅損等少。因此，在動(dòng)力選型時(shí)就已包含了節(jié)能因素。

　　2.起動(dòng)節(jié)能由于電動(dòng)機(jī)空載起步和軟起動(dòng)，提高了起動(dòng)載荷的能力，因而降低了起動(dòng)電流值及其持續(xù)時(shí)間，與點(diǎn)擊直聯(lián)的剛性傳動(dòng)相比，減少了起動(dòng)功率消耗，而又起動(dòng)節(jié)能見圖2.

　　3.運(yùn)行節(jié)能合理選型，應(yīng)用了小規(guī)格電機(jī)，使電動(dòng)機(jī)接近額定工況運(yùn)行，克服了大馬拉小車欠載運(yùn)狀況，因而相對(duì)地提高了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行功率因數(shù)和效率?？鄢毫ε己掀髯陨?%～4%的功率損耗，仍有運(yùn)行節(jié)能效果。

　　總之，對(duì)大慣量設(shè)備而言，應(yīng)用限矩型液力偶合器，在動(dòng)力選型、起動(dòng)過程和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中均有傳動(dòng)節(jié)能效果。

　　限矩型液力偶合器的結(jié)構(gòu)與性能各類限矩型液力偶合器均具有改善傳動(dòng)品質(zhì)和節(jié)約能源的特性。

　　從以下各點(diǎn)可體現(xiàn)出液力偶合器改善傳動(dòng)品質(zhì)的特性。

　　1可使電動(dòng)機(jī)空載起步和軟起動(dòng)，利于電動(dòng)機(jī)升速。

　　2可提高電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷的能力利用電動(dòng)機(jī)的尖峰力矩去起動(dòng)載荷，克服異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)力矩低的缺點(diǎn)。

　　3過載保護(hù)即使工作機(jī)卡住不轉(zhuǎn)，動(dòng)力機(jī)仍能帶泵輪照常轉(zhuǎn)動(dòng)，不超載、不失速、不堵轉(zhuǎn)，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)不損壞。

　　圖3電動(dòng)機(jī)液力偶合器聯(lián)合工作曲線圖2應(yīng)用液力傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)節(jié)能原理圖4.合理匹配可應(yīng)用小規(guī)格電動(dòng)機(jī)由于液力傳動(dòng)使電動(dòng)機(jī)與載荷分兩步起動(dòng)而降低了載荷起動(dòng)力矩，提高了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷的能力，因而可降低電動(dòng)機(jī)容量，選用小規(guī)格電動(dòng)機(jī)即可滿足大慣量設(shè)備的起動(dòng)要求。從圖3可以看出，若電動(dòng)機(jī)直聯(lián)傳動(dòng)，由于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩M小于載荷起動(dòng)力矩而不能起動(dòng);應(yīng)用了液力傳動(dòng)則因渦輪的起動(dòng)力矩M大于載荷力矩M而能順利起動(dòng)。ΔM=M為渦輪的加速力矩，起動(dòng)后渦輪在M與M兩曲線交點(diǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。

　　限矩型液力偶合器的傳動(dòng)節(jié)能限矩型液力偶合器在應(yīng)用中不調(diào)速，無調(diào)速節(jié)能，但卻能傳動(dòng)節(jié)能。限矩型液力偶合器的傳動(dòng)節(jié)能表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

　　1.選型節(jié)能由于液力傳動(dòng)使電動(dòng)機(jī)空載起步、軟起動(dòng)和兩步起動(dòng)而可選用小規(guī)格電動(dòng)機(jī)，改變以前的大馬拉小車欠載運(yùn)行狀況，既增大了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷a電動(dòng)機(jī)-液力偶合器聯(lián)合工作曲線b液力偶合器-工作機(jī)聯(lián)合工作曲線ΔM――加速力矩液壓氣動(dòng)密封4降低起動(dòng)電流及其持續(xù)時(shí)間，減少起動(dòng)工況電力消耗。

　　5多機(jī)驅(qū)動(dòng)同一工作裝置時(shí)可以平衡功率，且可順序延時(shí)起動(dòng)，使各電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流互錯(cuò)開，不疊加，大大降低總起動(dòng)電流峰值，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

　　6減緩沖擊、隔離扭振，保護(hù)設(shè)備和傳動(dòng)部件，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

　　7維護(hù)簡(jiǎn)便，可長(zhǎng)期無檢修地運(yùn)行。

　　不同類別的限矩型液力偶合器還有著各自的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。

　　靜壓泄液式限矩型液力偶合器圖4為靜壓泄液力偶合器結(jié)構(gòu)圖。這種液力偶合器靠工作腔外緣與側(cè)輔腔的壓力平衡關(guān)系泄液。在側(cè)輔腔外緣處的角速度ω=(ω2.當(dāng)超載時(shí)ω降低，則ω低下，使該點(diǎn)壓強(qiáng)降低，因工作腔壓強(qiáng)較高而使工作腔泄液進(jìn)入輔助腔，使傳遞力矩降低。載荷降低，渦輪轉(zhuǎn)速升高，油液往回流入工作腔。這種液力偶合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，載荷突變時(shí)反應(yīng)不靈敏，過載系數(shù)較大。應(yīng)用面積小，生產(chǎn)廠家極少。主要應(yīng)用在塔式起重機(jī)上。

　　2.動(dòng)壓泄液式液力偶合器圖5為動(dòng)壓泄液式液力偶合器，其過載系數(shù)T=2.0～2.5，傳遞功率范圍較寬，動(dòng)態(tài)反應(yīng)靈敏，載荷突變0.2s后工作腔內(nèi)液流形成循環(huán)流態(tài)即有反響，過載保護(hù)性能好，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。多用在保護(hù)動(dòng)力和工作機(jī)不超過規(guī)定力矩的場(chǎng)合以及頻繁起動(dòng)、要求動(dòng)態(tài)反應(yīng)靈敏的設(shè)備，如帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)、斗輪堆取料機(jī)等設(shè)備。其應(yīng)用的工作介質(zhì)有油介質(zhì)和水介質(zhì)兩大類，水介質(zhì)主要用于煤礦井下。

　　圖4靜壓泄液式液力偶合器結(jié)構(gòu)圖限矩型液力偶合器絕大多數(shù)以渦輪軸為輸出端與減速器輸入軸剛性連接，液力偶合器重量由減速器軸承受，減速器軸承受著剪、彎、扭聯(lián)合應(yīng)力，而且是交變應(yīng)力，常使減速器發(fā)生斷軸事故。因?yàn)闇p速器軸在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮承受扭矩，而剪切力和附加彎矩是液力偶合器的重量額外施加的。為了不使減速器承擔(dān)液力偶合器重量，有人將液力偶合器倒置即將輸出端當(dāng)成輸入端進(jìn)行安裝，于是又產(chǎn)生了新的問題。因?yàn)閯?dòng)壓泄液式液力偶合器泵輪與渦輪的葉輪腔型是不對(duì)稱的葉輪內(nèi)緣半徑不相對(duì)，使起動(dòng)液流大循環(huán)流動(dòng)過載系數(shù)增大，不能滿足工作機(jī)特別是帶式輸送機(jī)的要求。近年來，一些企業(yè)增大后輔腔容積、加長(zhǎng)后輔腔向尺寸，滿足了帶式輸送機(jī)起動(dòng)時(shí)間要求，很受用戶歡迎。但由于重量加大、軸向尺寸加大，使減速器斷軸的幾率和可能性加大。

　　還有一種結(jié)構(gòu)，在加長(zhǎng)后輔腔的同時(shí)，將渦輪端的外殼擴(kuò)展成外側(cè)輔腔，增大了充液量，使起動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)，更能滿足使用要求。但同樣由于重量和尺寸加大，而使減速器斷軸的幾率和可能性加大。

　　上述的液力偶合器倒置、加長(zhǎng)后輔腔、加長(zhǎng)后輔腔并加外側(cè)輔腔三種情況的應(yīng)用，并非每種情況都出問題，只是從理論上分析，出問題的概率明顯增加。

　　閥控延充式液力偶合器是動(dòng)壓泄液式的一個(gè)分支，它是在動(dòng)壓泄液式的前、后輔腔間的隔板上裝有2～3套常開式離心轉(zhuǎn)閥，在泵輪處于靜止或低轉(zhuǎn)a結(jié)構(gòu)圖b通用外特性曲線圖5動(dòng)壓泄液式液力偶合器1.主動(dòng)半聯(lián)軸器與輸入套2.前輔腔3.后輔腔4.泵輪5.注油塞6.易熔塞7.渦輪8.渦輪軸輸出軸套液壓氣動(dòng)密封速時(shí)轉(zhuǎn)閥油路開啟，高轉(zhuǎn)速時(shí)油路關(guān)閉。在液力偶合器起動(dòng)時(shí)工作腔中的存液可快速充入后輔腔，有利于電動(dòng)機(jī)空載起步和軟起動(dòng)。隨著電動(dòng)機(jī)的升速帶有擺錘的銷軸使油路逐步關(guān)閉，后輔腔中存液通過連通孔流入工作腔，使渦輪有更大的起動(dòng)力矩。轉(zhuǎn)閥的應(yīng)用利于電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)和提高電動(dòng)機(jī)起動(dòng)載荷的能力。閥控延充式液力偶合器多應(yīng)用于煤礦刮板輸送機(jī)，使用效果好。

　　但因結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率較高，所以生產(chǎn)、應(yīng)用日漸減少。

　　3.復(fù)合泄液式液力偶合器限矩型液力偶合器依靠液流泄液才有限矩作用，既有靜壓泄液又有動(dòng)壓泄液的液力偶合器稱為復(fù)合泄液力偶合器見圖6.這是國(guó)內(nèi)研發(fā)的新產(chǎn)品，產(chǎn)品型號(hào)為YOX目前只有兩家生產(chǎn)廠生產(chǎn)。作為限矩型液力偶合器的 配套件，被列入2003年出版的《DTⅡA型帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》。

　　1內(nèi)輪驅(qū)動(dòng)方式，輸入端剛性連接，液力偶合器重量由電動(dòng)機(jī)軸承受，因而可避免減速器斷軸事故。

　　2裝制動(dòng)輪時(shí)不增加液力偶合器軸向尺寸。

　　3 適合用于三支點(diǎn)浮動(dòng)支承驅(qū)動(dòng)單元如圖7所示，若驅(qū)動(dòng)單元選用一般的動(dòng)壓泄液式力偶合器，則因其輸出端增加制動(dòng)輪使軸向尺寸增加對(duì)減速器軸附加彎矩增大，而使減速器斷軸事故幾率增大，而復(fù)合泄液式的應(yīng)用則無此弊端。

　　圖6復(fù)合泄液式液力偶合器結(jié)構(gòu)1.泵輪2.主軸3.側(cè)輔腔4.外

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