液力耦合器結(jié)構(gòu)功能及維修維護課件

1主講人：高長如

2?液力偶合器是一種結(jié)構(gòu)簡單、應用廣泛的液力元件，主要由泵輪、渦輪和泵輪殼三部分組成（圖1）。

a）外形圖

b）剖視圖

圖1液力偶合器

泵輪

軸承

渦輪

3c）偶合器的工作輪

圖1液力偶合器

?偶合器能實現(xiàn)主動軸和從動軸間的柔性接合，并且當工作液體與葉輪相互作用時，理論上能將主動軸上的力矩大小不變地傳遞給從動軸。因此，液力偶合器又稱液力聯(lián)軸器。

泵輪殼

渦輪

泵輪

41液力偶合器的結(jié)構(gòu)組成

?液力偶合器按其結(jié)構(gòu)型式不同，可分為有內(nèi)環(huán)偶合器和無內(nèi)環(huán)偶合器兩類（圖2所示）。

a）有內(nèi)環(huán)偶合器

b）無內(nèi)環(huán)偶合器

圖2偶合器的結(jié)構(gòu)示意圖

?泵輪和渦輪的內(nèi)、外側(cè)兩個環(huán)形曲面，分別稱為內(nèi)環(huán)和外環(huán)。通常將偶合器的泵輪和渦輪統(tǒng)稱為工作輪或葉輪。

內(nèi)環(huán)

外環(huán)

外環(huán)

52液力偶合器的工作原理

3.2.1液力偶合器的基本工作過程

?工作過程中，發(fā)動機帶動與泵輪剛性連接的主動軸1旋轉(zhuǎn)，位于泵輪內(nèi)的工作液體由于受到泵輪葉片的作用而獲得能量，隨泵輪一起旋轉(zhuǎn)。離心力迫使液體沿圖2中所示箭頭方向向泵輪外緣流動，從而把發(fā)動機的機械能轉(zhuǎn)變成泵輪內(nèi)工作液體的動能。

圖2偶合器的結(jié)構(gòu)示意圖

內(nèi)環(huán)

外環(huán)

外環(huán)

6圖2偶合器的結(jié)構(gòu)示意圖

?由泵輪流出的液流由泵輪外緣處進入渦輪入口，并沖擊渦輪葉片，同時液流被迫沿渦輪葉片間流道流動。液流的速度減小，從而液體的能量傳遞給渦輪，并轉(zhuǎn)變成偶合器從動軸2（與渦輪剛性連接）上的機械能，使從動軸2以轉(zhuǎn)速

旋轉(zhuǎn)。當液體對渦輪作功降低能量以后，又重新回到泵輪，吸收能量，如此周而復始不斷循環(huán)，就實現(xiàn)了能量傳遞。

Tn內(nèi)環(huán)

外環(huán)

外環(huán)

7?一般情況下，偶合器的渦輪轉(zhuǎn)速

總是小于泵輪轉(zhuǎn)速

，所以泵輪出口處由速度產(chǎn)生的動壓力總是大于渦輪進口處的動壓力。由于這一壓差的存在，使得工作液體在泵、渦輪葉片間通道內(nèi)流動，并總是沿著圖2中的箭頭所示方向進行。

TnBn內(nèi)環(huán)

外環(huán)

外環(huán)

圖2偶合器的結(jié)構(gòu)示意圖

8?如果

，即轉(zhuǎn)速比

時，液體在兩輪間的離心壓差為零，循環(huán)圓內(nèi)將不產(chǎn)生流動，液力偶合器不傳遞力矩。但是，當渦輪的轉(zhuǎn)速

大于泵輪的轉(zhuǎn)速

時，工作液體將發(fā)生與箭頭相反方向的流動，渦輪將起到相當于泵輪的作用，進入反傳工況。

BTnn?TB1inn??TnBn內(nèi)環(huán)

外環(huán)

外環(huán)

圖2偶合器的結(jié)構(gòu)示意圖

9?液力偶合器循環(huán)圓表示兩個葉輪的形狀和相互位置，形象地說明了偶合器的主要特征，因此，任何一種液力偶合器均可用其循環(huán)圓來表示。循環(huán)圓的最大直徑D稱為循環(huán)圓的有效直徑，它是液力偶合器的代表尺寸。

內(nèi)環(huán)

外環(huán)

外環(huán)

圖2偶合器的結(jié)構(gòu)示意圖

103液力偶合器的分類、結(jié)構(gòu)和特點

液力偶合器的分類：

（1）按其內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)可分為有內(nèi)環(huán)偶合器和無內(nèi)環(huán)偶合器。

（2）按充液量可分為定充液量偶合器和變充液量偶合器，變充液量偶合器又稱之為調(diào)速型偶合器。

（3）按性能不同又可將偶合器分為普通型、牽引型、限矩型（又稱安全型）和調(diào)速型四種，另外，定充液量偶

合器還可作為制動器使用。

（4）按葉片安放角可分為徑向直葉片及前傾或后傾葉片偶合器。

113.1普通型液力偶合器

?普通型（又稱標準型）液力偶合器（圖3）結(jié)構(gòu)最簡單，其結(jié)構(gòu)特點是只有泵輪、渦輪，旋轉(zhuǎn)殼體組成，沒有特別設計的輔助室，葉輪和循環(huán)圓基本對稱。

圖3普通型偶合器循環(huán)圓

小孔

泵輪殼體

固定外殼

123.2調(diào)速型液力偶合器

什么是調(diào)速型偶合器？

調(diào)速型液力偶合器是人為地改變偶合器工作腔中的充液量q，從而改變偶合器的特性，在動力機轉(zhuǎn)速和負載特性都不變的條件下，改變偶合器的充液量也就改變了偶合器的輸入、輸出特性，從而達到調(diào)節(jié)工作機轉(zhuǎn)速的目的，這就是容積調(diào)速法。調(diào)速型偶合器一般均設有補償系統(tǒng)，液體不斷地由油箱（或旋轉(zhuǎn)油室）經(jīng)冷卻器進入循環(huán)圓，并不斷地從循環(huán)圓排回油箱，形成循環(huán)油路。這種偶合器廣泛應用于工作機需要無級調(diào)速的場合，如和異步電動機帶動的離心式水泵和風機相配合。在調(diào)速過程中可以大量節(jié)約電能。

13?偶合器工作腔中充液量不同，偶合器的特性也不一樣。

由于偶合器工作腔中的充液量是連續(xù)可調(diào)的，因此對工作機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是無級的。其調(diào)速范圍可達3-4倍

調(diào)速型偶合器可分為出口調(diào)節(jié)式、進口調(diào)節(jié)式、進出口調(diào)節(jié)式和固定勺管式。

14?

目前，國內(nèi)外應用較為成功的調(diào)速型偶合器，有以下幾種：

圖3-24GST出口調(diào)節(jié)式調(diào)速型液力偶合器

（1）出口調(diào)節(jié)式

（GST）。如圖3-24所

示。

1－串聯(lián)轉(zhuǎn)子泵

2－輸入軸

3－旋轉(zhuǎn)背殼

4－泵輪

5－渦輪

6－連桿機構(gòu)

7－進油腔體

8－輸出軸

9－旋轉(zhuǎn)外殼

10－勺管

11－排液管

12－水平插管

13－齒輪

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（2）進口調(diào)節(jié)式。圖3-25和圖3-26所示為英國Fluidrive公司出產(chǎn)的SCR6和SCR24調(diào)速型偶合器，是進口調(diào)節(jié)式的典型結(jié)構(gòu)。

圖3-25SCR6進口調(diào)節(jié)式

調(diào)速型偶合器

圖3-26SCR24進口調(diào)節(jié)式

調(diào)速型偶合器

這種偶合器自帶旋轉(zhuǎn)

油殼，無需專門的油

箱和供油泵，功率較

小時還可不用冷卻器，

結(jié)構(gòu)簡單緊湊，軸向

尺寸小，造價較低。

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（3）進出口調(diào)節(jié)式。圖3-27所示的電站給水泵調(diào)速型偶合器。

圖3-27進出口調(diào)節(jié)式偶合器的結(jié)構(gòu)原理

進出口調(diào)節(jié)式偶合器的優(yōu)點是機動性好、反應靈敏、效率高、供液量可合理利用。但制造工藝要求較高，造價高。

1－主動軸2－增速齒輪3－泵輪

4－渦輪5－輸出軸6－供油腔體

7－勺管8－排油腔體9－供油泵

10－潤滑油泵11－濾器

12－潤滑油冷卻器13－啟動潤滑油

14－進油控制閥15－冷油循環(huán)門

16－熱敏元件17－工作油冷卻器

18－油箱回油19－輸入軸

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（4）固定勺管式。圖3-28所示的調(diào)速型偶合器的勺管是固定不動的，通過進排油腔體固定在偶合器支座6上。

圖3-28固定勺管式調(diào)速型偶合器

1－輸入軸2－噴油孔

3－旋轉(zhuǎn)內(nèi)殼4－旋轉(zhuǎn)外殼

5－勺管6－支座

7－油管8－冷卻器

9－調(diào)整齒輪泵

10－閥箱11－輸出軸

這種偶合器的輸入和輸出側(cè)設有軸承支座，沒有上下箱體，尺寸、質(zhì)量較小。支座內(nèi)有容積不大的儲油池，供冷卻循環(huán)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和補償之用，偶合器沒有專用的供油泵，調(diào)速泵的功率小，又是間歇工作，輔助功率消耗小。

18四、液力偶合器常見故障分析

與診斷

故障一：油溫異常升高

①故障經(jīng)過：調(diào)速型液力偶合器油溫出現(xiàn)異常升溫，溫度異常高現(xiàn)象

，正常溫度約為50度左右（入口油溫);②原因分析：

經(jīng)過仔細詢問操作人員及認真檢查后，認為引起此問題原因為:當班維修工認為液力偶合器中的油量偏少，加入一桶150#機械油（原來使用的為100#機械油），超出了液力偶合器油標最高位。

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③診斷結(jié)果：當油量添加過多時，液力偶合器中的旋轉(zhuǎn)桿將會與油產(chǎn)生相當大的摩擦，會使油溫嚴重過熱，這就是為什么加一桶150#機械油后，油出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象的主要原因。

故障二：端蓋漏油

①故障經(jīng)過：液力偶合器兩端蓋處的軸承為噴油潤滑力式，這就造成了有些液力偶合器端蓋在運行的過程中會因種種原因而漏油。

②原因分析：

a.聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)引起真空效應將油吸出。

b.填料密封處大軸粗糙度不符合要求。

c.長時間運行填料密封磨損嚴重。

d.箱體上方的通氣窗堵塞。

20e.回油孔堵乘，回油不暢。

f.設備自身回油孔較小。

g.潤滑油壓過高。

h.溢流閥故障。

③處理方法：

a.常規(guī)停機處理法

；

b.為了減少大型設備的停機次數(shù)，減少因停機造成的報失，我們采用不停機的處理方法。

21故障三：軸承損壞

①故障經(jīng)過：

液力偶合器電機前軸承高溫停車，更換軸承和聯(lián)軸器后試車時，囚相序接錯使電機反轉(zhuǎn)，糾正相序后再次試車，發(fā)現(xiàn)液力偶合器輸入端軸承振動偏大(0.12mm)開蓋檢查液力偶合器發(fā)現(xiàn)輸入輸出軸不同心，更換成備用液力偶合器后振動值降至<0.010mm。對更換下來的液力偶合器進行解體檢查發(fā)現(xiàn)，泵輪軸承己損壞。

②原因分析：

a.液力偶合器損壞的主要原因是電機反轉(zhuǎn)時，油泵無法正常運行，液力偶合器的軸承在

3000r/min的轉(zhuǎn)速受干損傷，使振動值偏大，