液力耦合器
液力耦合器又称液力联轴器,是一种用来将动力源(通常是发动机或电机)与工作机连接起来,靠液体动量矩的变化传递力矩的液力传动装置。
液力耦合器是以液体为工作介质的一种非刚性联轴器。液力耦合器(见图)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。两轮为沿径向排列着许多叶片的半圆环,它们相向耦合布置,互不接触,中间有3mm到4mm的间隙,并形成一个圆环状的工作轮。驱动轮称为泵轮,被驱动轮称为涡轮,泵轮和涡轮都称为工作轮。泵轮和涡轮装合后,形成环形空腔,其内充有工作油液。
泵轮通常在内燃机或电机驱动下旋转,叶片带动油液,在离心力作用下,这些油液被甩向泵轮叶片边缘,由于泵轮和涡轮的半径相等,故当泵轮的转速大于涡轮转速时,泵轮叶片外缘的液压大于涡轮叶片外缘的液压,由于压差液体冲击涡轮叶片,当足以克服外阻力时,使涡轮开始转动,即是将动能传给涡轮,使涡轮与泵轮同方向旋转。油液动能下降后从涡轮的叶片边缘又流回到泵轮,形成循环回路,其流动路线如同一个首尾相连的环形螺旋线。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。在忽略不计叶轮旋转时的风损及其他机械损失时,它的输出(涡轮)扭矩等于输入(泵轮)扭矩。
根据用途的不同,液力耦合器分为普通型液力耦合器、限矩型液力耦合器和调速型液力耦合器。其中限矩型液力耦合器主要用于对电机减速机的启动保护及运行中的冲击保护,位置补偿及能量缓冲;调速型液力耦合器主要用于调整输入输出转速比,其它的功能和限矩型液力耦合器基本一样。
根据工作腔数量的不同,液力耦合器分为单工作腔液力耦合器、双工作腔液力耦合器和多工作腔液力耦合器。根据叶片的不同,液力耦合器分为径向叶片液力耦合器、倾斜叶片液力耦合器和回转叶片液力耦合器。
(1)具有柔性传动自动适应功能。
(2)具有减缓冲击和隔离扭振功能。
(3)具有改善动力机启动能力,使之带载荷或空载启动功能。
(4)具有在外载荷超载时保护电机和工作机不受损坏的过载保护功能。
(5)具有协调多动力机顺序启动、均衡载荷和平稳并车功能。
(6)具有柔性制动减速功能(指液力减速器和堵转阻尼型液力耦合器)。
(7)具有使工作机延时缓慢启动功能,能平稳地启动大惯量机械。
(8)对环境的适应性强,可以在寒冷、潮湿、粉尘、需防爆的环境下工作。
(9)可以使用廉价的笼型电机替代价格昂贵的绕线式电机。
(10)对环境没有污染。
(11)传递功率与其输入转速的平方成正比,输入转速高时,能容量大,性能价格比高。
(12)具有无级调速功能,调速型液力耦合器可以在输入端转速不变的条件下,通过在运行中调节工作腔的充液量而改变输出力矩和输出转速。
(13)具有离合功能,调速型和离合型液力耦合器,可以在电机不停止转动的条件下,使工作机启动或制动。
(14)具有扩大动力机稳定运行工作范围功能。
(15)具有节电效果,能降低电机的启动电流和持续时间,降低对电网的冲击,降低电机的装机容量,大惯量难启动机械应用限矩型液力耦合器和离心式机械应用调速型液力耦合器节能效果显著。
(16)除轴承、油封外无任何直接机械摩擦,故障率低,使用寿命长。
(17)结构简单,操作维护简便,不需要特别复杂的技术,养护费用低。
(18)性能价格比高,价格低廉,初始投资少,投资回收期短。
(1)始终存在转差率,有转差功率损失,限矩型液力耦合器的额定效率约等于0.96,调速型液力耦合器与离心式机械匹配相对运行效率在0.85~0.97之间。
(2)输出转速始终低于输入转速,且输出转速不能像齿轮传动那样准确不变。
(3)调速型液力耦合器需要附加冷却系统,增加投资费用和运行费用。
(4)占地面积较大,需要在动力机与工作机之间占有一定空间。
(5)调速范围相对较窄,与离心机械匹配调速范围为1~1/5,与恒力矩机械匹配调速范围为1~1/3。
(6)无变矩功能。
(7)传递功率的能力与其输入转速的平方成正比,输入转速过低时,耦合器规格增大,性能价格比降低。
常见故障及其排除方法
常见故障及其排除方法
序号 |
故障现象 |
可能原因 |
排除方法 |
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1 |
动力机达到额定转速而工作机不能起动 |
(1)导管位置不对 |
向100%导管位置移动勺管 |
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·执行器有故障 |
·检修执行器 |
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·驱动信号不灵 |
·检查并排除驱动信号故障 |
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·控制油压力过低 |
·检查并调整控制油压 |
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·导管装反了 |
·调整导管至正确位置 |
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(2)油泵不供油或供油不足 |
按以下处理方法达到油泵供油 |
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·工作油低于5°C |
·起动电加热器加热工作油,关闭冷却水 |
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·油位过低 |
·检查油位在油标上限与下限之间 |
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·吸油管位置过高 |
·加长吸油管至最低位油置以下 |
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·工作油泵压力过低 |
·检查油泵内泄或其他故障并予以排除;检 查并排除油泵故障,调节工作油流量 |
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·工作油产生泡沫
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·检查油质,更换工作油, 检查有无吸空现象,检查液压系统密封性 |
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·供油泵吸油口滤油器堵塞 |
·检查并清洗滤油器 |
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(3)工作机有故障,起动力矩过高 |
·检查并排除工作机故障 |
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(4)偶合器工作腔进不去油 |
排除故障,使工作腔进油通畅 |
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·安全阀压力值过低 |
·上紧弹簧,调高压力 |
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·油路堵塞或泄漏 |
·疏通油路 |
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·泵损坏 |
·检查并维修供油泵 |
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·泵转向错误 |
·调整泵的转向 |
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·泵吸油管路密封不良,进空气 |
·维修管路,加强密封 |
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2 |
输出转速振荡、执行器和导管周期性移动 |
(1)工作油产生泡沫
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检查油质并更换,检查有无吸空或漏气现象 |
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(2)工作油泵压力过低 |
检查工作油泵压力,并使其达到要求 |
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(3)积聚在冷却器中的空气周期性的进入偶合器 |
检查冷却器的排气孔是否堵塞并解除 |
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(4) 工作油泵流量过低 |
检测工作油泵,增加工作油流量 |
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(5)控制系统出现故障 |
检查并维修控制系统 |
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(6)系统其它问题 |
排除系统故障 |
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3 |
输出转速失控、调速不灵 |
(1)定位器或控制回路出现故障 |
排除控制系统故障 |
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(2)执行器出现故障 |
检查并排除执行器故障 |
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(3)导管移动不灵活 |
检查导管配合,使之移动灵敏 |
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(4)工作系统其它问题 |
排除系统故障 |
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4 |
输出转速达不到最高转速 |
(1) 导管开度未在100%位置 |
检查并调整导管开度 |
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(2) 执行器限位调整不正确 |
重调限位 |
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(3) 转速表失灵 |
校正或更换 |
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(4) |
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(5) 工作腔进不去油 |
检查 密封、泵转向、油路、安全阀是否正常 |
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(6) 工作油流量太低 |
重新调整工作油流量,检查并排除工作油泵的故障和滤油器故障 |
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(7) 工作机有故障 |
排除工作机有故障 |
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(8) 偶合器功率不足(匹配不对) |
重新选型匹配 |
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(9) 电机匹配过小(电机过载) |
重新匹配电机 |
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(10)展开度标识不准确,100%开度不是偶合器最大充油量导 |
检查导管开度100%位置是否是工作腔最大充液量 |
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(10)导管装反了 |
重装 |
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(11)系统其它问题 |
排除系统故障 |
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5 |
输出转速达不到最低转速(调速范围不对) |
(1) 限位调整不正确 |
重调限位 |
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(2) 导管行程不到底 |
检查并更换导管 |
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(3) 导管开度标识不准确,所标的0%位实际上不是导管的零位 |
将导管插到底后往回返3~5mm作为零位,重新定位刻度盘
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6 |
润滑油压力过低不能起动 |
(1) 辅助油泵电机有故障或接线不正确 |
检查电机并正确接线 |
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(2) 外部供油未加节流阀,压力过低 |
调整节流孔板通径,达到要求压力
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(3) 润滑油滤油器堵塞 |
更换并清洗滤油器,检查压差监控 |
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(4) 安全阀开起压力设置过低 |
调整安全阀压力达要求 |
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(5) 油路系统有泄露 |
检查并维修油路系统有无泄露 |
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(6) 油位过低 |
加油达油位要求 |
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7 |
双筒滤油器压差过高 |
滤油器堵塞 |
更换并清洗滤油器 |
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8 |
工作油泵压力过低 |
(1) 油位过低,吸油管半吸空 |
提高油位,加长吸油管 |
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(2) 泵磨损内泄 |
检查并修理供油油泵 |
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(3) 工作油含有泡沫 |
检查油质,必要时更换 |
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(4) 油中含水 |
检查冷却器油腔和水腔是否串通 |
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(5) 排油不良 |
检查冷却器排气孔是否阻塞 |
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9 |
进、出油口压力过高 |
(1)进油口节流孔过小 |
节流孔放大 |
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(2)油路堵塞 |
疏通油路 |
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(3)安全阀压力值过高 |
调整安全阀 |
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10 |
进油口压力过高 |
(1) 进油节流板孔过大 |
节流孔缩小 |
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(2) 管路系统漏油 |
检查并堵漏 |
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(3) 冷却器阻力过大 |
检查冷却器,使其管阻达要求 |
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11 |
出油口压力过低 |
(1) 安全阀压力过低 |
拧紧弹簧调高压力 |
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(2) 进口节流孔过大 |
改小过流孔 |
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(3) 泵吸油管漏气 |
重新调整吸油管 |
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(4)供油泵机械磨损 |
维修供油泵 |
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12 |
偶合器润滑油冷却器出口温度过高 |
(1) 润滑油冷却器换热能力不足 ·冷却器选型不对 ·冷却流量过低 ·冷却水温度过高 ·冷却水被污染、冷却器结垢 |
提高冷却器换热能力 ·加大冷却器规格 ·冷却水温度过高 ·降低冷却器水温度 ·检查冷却系统、清洗冷却器 |
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(2)润滑油流量过低 |
调高流量 |
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(3)轴承温度过高 |
排除轴承故障 |
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13 |
偶合器润滑油冷却器进口温度过高 |
(1)轴承温度过高 |
排除轴承故障 |
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(2)工作油温度过高 |
检查并排除故障 |
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(3)流量过低 |
加大流量 |
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14 |
偶合器工作油过热 |
(1) 冷却器换热能力不足 ·冷却器换匹配不对 ·冷却器水量不足 ·冷却器水温度过高 ·冷却水被污染、冷却器结垢 |
提高换热能力 ·加大冷却器换热面积 ·加大冷却器流量 ·降低冷却器水温度 ·修复冷却器,清除结垢 |
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(2)油箱中的油位不对 ·油位过高,旋转件浸油摩擦生热 ·油位过低,泵吸油不足 |
调整油位达要求 ·适当降低油位 ·适当提高油位 |
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(3)泵供油不足 ·油泵机械磨损内泄 ·泵吸口滤网阻塞 ·油位过低,泵吸油不足 |
提高油泵供油量 ·维修油泵,提高效率 ·清洗滤网 ·适当提高油位 |
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(4)工作油流量过低 ·油泵供油不足 ·管路泄漏 ·安全阀溢流过多 |
增加工作油流量 ·维修油泵,清洗滤网 ·检查并堵漏 ·上紧弹簧,调高压力 |
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(5)偶合器匹配不对,规格选小,效率降低 (6)工作机长期在偶合器的最大发热点工作 (7)选用冷却器时,没有弄清工作机特性,最大发热功率计算不对 |
适当加大偶合器规格,提高效率
尽量避开最大发热点,偶合器不能当减速器用 计算冷却器换热面积时,先弄清工作机性质,再按不同性质工作机 计算发热功率 |
15 |
机组运行不均衡,产生振动和噪声
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(1)安装不同心 |
重新调整安装精度 |
(2)基础刚度不够 |
加固基础 |
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(3)联轴器损坏 |
检查并维修联轴器 |
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(4)机组支承不均衡,产生扭振 |
重新调整,支承应受力均匀 |
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(5)机座螺栓松动 |
拧紧螺栓 |
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(6)偶合器连接松动 |
检查并维修 |
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(7)动平衡破坏 |
重新平衡 |
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(8)偶合器或电机、工作机轴承损坏 |
检查并更换 |
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(9)电机振动大 |
维修电机 |
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(10)工作机振动大 |
排除工作机故障,风机叶轮定期除尘 |
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(11)偶合器工作轮损坏(偶合器内部有噪声) |
拆卸偶合器检查并维修 |
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(12)产生共振 |
查共振原因,消除共振 |
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16 |
漏油 |
(1) 轴端漏油 ·弹性联轴器旋转引起真空效应将油吸出 ·密封装置失效 ·密封处轴有划痕 ·密封装置被污染封住 |
排除轴端漏油故障 ·加隔离罩
·更换合格密封件或调整机械密封间隙 ·抛光 ·清除污垢,更换密封装置 |
(2) 空气滤清器处漏油 ·工作油温度过高,,形成油雾 ·空气滤清器高度不够
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排除漏油故障 ·降低工作油温
·加装套筒,提高滤清器高度
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(3) 导管与排油体处漏油 ·装导管时未用装配工具,导管处油封被键槽划伤 ·油封磨损老化
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排除漏油故障 ·使用装配工具,避免划伤油封
·更换
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(4)管路漏油 ·焊接管路开裂 ·管路有应力,受热后涨裂 ·管路过长无支承,沉降开焊 ·法兰结合面失去密封 |
维修管路 ·重焊 ·焊接后消除管路应力 ·修复裂口,加支承 ·更换密封垫或密封胶 |
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(5)冷却器管路接反 |
重新正确安装 |