液力偶合器的工作原理.docx

液力偶合器的工作原理以液体为工作介质的一种非刚性联轴器，又称液力联轴器 液力耦合器（简图）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 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液力耦合器的特点是：能消 除冲击和振动；输出转速低於输入转速，两轴的转速差随载荷的 增大而增加；过载保护性能和起动性能好，载荷过大而停转时输 入轴仍可转动，不致造成动力机的损坏；当载荷减小时，输出轴 转速增加直到接近於输入轴的转速，使传递扭矩趋於零液力耦 合器的传动效率等於输出轴转速与输入轴转速之比一般液力耦 合器正常工况的转速比在 0.95 以上时可获得较高的效率液力 耦合器的特性因工作腔与泵轮、涡轮的形状不同而有差异它一 般靠壳体自然散热，不需要外部冷却的供油系统。

如将液力耦合 器的油放空，耦合器就处於脱开状态，能起离合器的作用一） 液力耦器的结构：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 中充满液压油二） 液力耦合器的安装方式：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，与负载连在一起在安装时，液力耦合器安装在电动机与负载之间，通常由于负载 较大，且与其它设备有联锁，采用将电机后移方案，在改造方案 中需重新做电机的基础三） 液力耦合器的工作原理：电动机运行时带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片 内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转，在离心力的作用下， 液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡 轮在受到液压油冲击力而旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶 片向内缘流动，返回到泵轮内缘，然后又被泵轮再次甩向外缘。

液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环 的液流液力耦合器中的循环液压油，在从泵轮叶片内缘流向外 缘的过程中，泵轮对其作功，其速度和动能逐渐增大；而在从涡 轮叶片外缘流向内缘的过程中，液压油对涡轮作功，其速度和动 能逐渐减小液压油循环流动的产生，是泵轮和涡轮之间存在着 转速差，使两轮叶片外缘处产生压力差液力耦合器工作时，电 动机的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又 将动能传给涡轮输出液压油在循环流动的过程中，除受泵轮和 涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力根据作 用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的扭矩应等于 泵轮作用在液压油上的扭矩，这就是液力耦合器的工作原理四）液力耦合器的调速方法：液力耦合器在实际工作中的情形是：电动机驱动泵轮旋转，泵轮 带动液压油进行旋转，涡轮即受到力矩的作用，在液压油量较小 时，当其力矩不足于克服载的起步阻力矩，所以涡轮还不会随泵 轮的转动而转动，增加液压油，作用在涡轮上的力矩随之增大， 作用在涡轮上的力矩足以克服负载起步阻力而起步，其液压油传 递的力矩与负载力矩相等时，转速随之稳定负载的的力矩和转 速成平方比，当随着液压油量的增加，输出力矩加大，涡轮的转 速随之加大，达到调节转速的目的。

油液螺旋循环流动的流速VT保持恒定，VL为泵轮和涡轮的 相对线速度，VE为泵轮出口速度，VR为油液的合成速度 涡轮高速转动，即输出和输入的转速接近相同时小，而合成速度 VR与泵轮出口速度之的夹角很大，这使液流对涡轮很小，这将 使输出元件滑动，速度降低当将油液量加大，相对速度VL和 合成速度VR都很这就使液流对涡轮叶片的推力变得直到有足 够的循环油液对涡轮产生足够的冲击力，输出转速变高四）液力耦合器的转换效率：液力耦合器调速原理表明，传动速度的改变，实质是机械功率调 节的结果因此液力耦合器输出转速的降低，实际是输出功率减 小在调速过程中，液力耦合器的原传动转速没有发生变化，假 设负载转矩不变，原传动的机械功率也不变，那么输入与输出功 率的差值功率那里去了呢，显然是被液力耦合器以热能形式损耗 掉了液力偶合器是一种耗能型的机械调速装置，调速越深（转速越低） 损耗越大,对于平方转矩负载，由于负载转矩按转速平方率变化， 原传动输入功率则按转速的平方率降低，损耗功率相对小一些， 但输出功率是按转速的立方率减小，调速效率仍然很低同时在 运行中耦合器排油温度高一般勺管位置是在50%左右最高，因为 这时涡轮中的油有一半,涡轮与泵轮介面摩擦产生热量大,勺管位 置低时涡轮中油少，泵轮与涡摩擦产生的热量虽然大，冷油器可以 冷却，勺管位置高时滑差率小,所以排油温度不高一般偶合器的工 作冷油器的冷却水门是不调节的，故而低转速时产生的热量是可 能通过冷油器带走的，故而随着转速的升高，工作油温是不断增 加的。

但随着转速的提高，工作油的循环量也增加了，因此工作 油有一个高温点，在高温点，液力耦合器的损耗最大液力耦合器的性能特点:(1) 应用范围：I调速范围宽，可实现从零调节l没有电气连接，可工作于危险场地，对环境要求不高2) 技术成熟：I结构简单，操作方便I多年研究，结构合理I全部国产化，维修方便3) 性能指标：I价格便宜，对精度要求低I能量转换效率低I结构简单，故障率低I运行时需加专用的冷却系统I液压油老化后定时更换三、变频装置和液力耦合器的优缺点比较：(一) 节能效果：1、 变频装置节能效果好，功率因数高2、 液力耦合器节能效果低，在低速时，有近3/4的能量被浪 费大容量的设备还应添加水冷系统二) 安装方式：1、变频装置安装方便，电机和负荷不动，将其加入电源侧即可2、液力耦合需装在电机和负荷中间，在安装时需将电机移位方 能安装三） 安全性：1、 变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行2、 液力耦合器出现间题后，必需停机维修四） 运行精度：1、 变频运行精度高，可以实现精确调节，速度是由输出频率限 定，当负荷出现波动时，转速不变2、 液力耦合器靠油量和负荷的拉动调速，调速精度低，当负荷 变化时，转速随之变化。

五） 维护费用：1、 变频调速维护费用低，在设备正常运行时无消耗品2、 液力耦合器在运行一定时间后，对液压油进行更换六） 操作性：1、 变频调速操作复杂，需要对操作人员进行专门的培训2、 液力耦合器操作简单，方便七） 经济性：1、 变频调速装置价格昂贵2、 液力耦合器价格便宜反隹工况输出端 输A-=端1•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•骨架油封勺管插入后，在环形液面内环工作油在旋转产生的压力作用下通过勺管回到回油室，勺管以外（环形外侧）工作油继续保持循环 泵轮和涡轮之间传递扭矩的工作油减少，涡轮的转速也就降低 相反则增加勺管的插入和抽出由需要工况的调节信号并通过执 行机构动作。