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液力偶合器的節(jié)能應(yīng)用與選型

摘要 ：介紹了液力偶合器的應(yīng)用特點(diǎn)、特性參數(shù)，并對節(jié)能效益進(jìn)行了分析；簡介了冷卻器的選擇計(jì)算方法。
關(guān)鍵詞 ：通風(fēng)機(jī) 液力偶合器 節(jié)能
中圖分類號 ：TH137.331 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ： B
文章編號 ：1006-8155（2006)04-0043-04

Energy Saving Application and Selection of Hydraulic Coupling
Abstract: The application characteristics and characteristics parameters of hydraulic coupling is introduced, and energy saving benefits are analyzed. The selecting calculation method of cooler is introduced.
Key words: Fan Hydraulic coupling Energy saving

1 液力偶合器的類型與應(yīng)用特點(diǎn)

液力偶合器按其應(yīng)用特性可分為3個(gè)基本類型：普通型，限矩型，調(diào)速型。

普通型液力偶合器結(jié)構(gòu)相對簡單，但腔體有效容積大，傳動效率高。其零速力矩可達(dá)額定力矩的6～7倍，有時(shí)甚至達(dá)20倍，因之過載系數(shù)大，過載保護(hù)性能很差。多用于不需要過載保護(hù)與調(diào)速的傳動系統(tǒng)中，起隔離扭振和緩沖擊作用。

限矩型液力偶合器采取了結(jié)構(gòu)措施來限制低傳動比時(shí)力矩的升高，解決了普通型液力偶合器過載系數(shù)過大的特點(diǎn)，可有效地保護(hù)動力機(jī)（及工作機(jī)）不過載，擴(kuò)大了液力偶合器的應(yīng)用領(lǐng)域。

調(diào)速型液力偶合器是在輸入轉(zhuǎn)速不變的情況下，通過改變工作腔充滿度（通常以導(dǎo)管調(diào)節(jié)）來改變輸出轉(zhuǎn)速及力矩，即所謂的容積式調(diào)節(jié)。與普通型、限矩型液力偶合器可自身冷卻散熱的特點(diǎn)不同，調(diào)速型液力偶合器因自身結(jié)構(gòu)原因和其輸出轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)幅度大、傳遞功率大的特點(diǎn)，必須有工作液體的外循環(huán)和冷卻系統(tǒng)，使工作液體不斷地進(jìn)出工作腔，以調(diào)節(jié)工作腔的充滿度和散逸熱量。

調(diào)速型液力偶合器又分為進(jìn)口調(diào)節(jié)式，出口調(diào)節(jié)式，復(fù)合調(diào)節(jié)式。

進(jìn)口調(diào)節(jié)式調(diào)速型液力偶合器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，輔助系統(tǒng)簡單。但因外殼與泵輪一起旋轉(zhuǎn)及調(diào)速過程中工作液體重心的不停變化，造成了平衡精度下降和振動加大，故不宜高速情況下使用，多用于轉(zhuǎn)速不超過1500r/min 的中小功率場合。此種液力偶合器又因安裝調(diào)試?yán)щy，調(diào)速響應(yīng)慢，故障率高等原因，故其生產(chǎn)與應(yīng)用日見減少。

出口調(diào)節(jié)式調(diào)速型液力偶合器工作腔進(jìn)口由定量泵供油，流量不變，出口流量隨導(dǎo)管開度的調(diào)節(jié)而變化，導(dǎo)致工作腔充滿度和輸出轉(zhuǎn)速的變化。由于調(diào)速響應(yīng)快（十幾秒鐘），故又稱快速調(diào)節(jié)耦合器。一般認(rèn)為雙支梁結(jié)構(gòu)較為先進(jìn)，其特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，運(yùn)動精度高，調(diào)速反應(yīng)快，適用于高轉(zhuǎn)速和要求快速調(diào)速的場合，廣泛應(yīng)用于風(fēng)機(jī)等設(shè)備上。

復(fù)合調(diào)節(jié)式液力偶合器工作腔的進(jìn)、出口流量可同時(shí)調(diào)節(jié)，雖然結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，但可降低供油泵流量需求和更好地控制工作液體溫度。
液力偶合器主要有以下應(yīng)用特點(diǎn)。
(1) 無級調(diào)速：對風(fēng)機(jī)進(jìn)行工況調(diào)速可以節(jié)能。加裝液力偶合器后，可以方便地通過手動或電動遙控進(jìn)行速度調(diào)節(jié)以滿足工況的流量需求，從而可大量節(jié)約電能。
(2) 空載啟動：液力偶合器主、被動軸之間沒有機(jī)械聯(lián)結(jié)，將流道中的油排空，可以接近空載的形式迅速啟動電機(jī)，然后逐步增加耦合器的充油量，使風(fēng)機(jī)逐步啟動進(jìn)入工況運(yùn)行，保證了大功率風(fēng)機(jī)的安全啟動，還可降低電機(jī)啟動時(shí)的電能消耗。
(3) 過載保護(hù)：耦合器主、被動軸之間屬于有滑差的柔性連接，可以阻斷負(fù)載扭矩突然增加或衰減負(fù)載的扭振對電機(jī)的沖擊，防止悶車或傳動部件損壞等事故發(fā)生。
(4) 無諧波影響：在與不同等級的高、低電壓，中、大容量電機(jī)配套使用時(shí)，可保證電機(jī)始終在額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，電機(jī)效率高，功率因數(shù)高，無諧波污染電網(wǎng)。
(5) 壽命周期長：除軸承外無磨損元件，耦合器能長期無檢修安全運(yùn)行，提高了投資使用效益。
(6) 有轉(zhuǎn)差損耗：液力偶合器是有附加轉(zhuǎn)差的調(diào)速裝置，不能使負(fù)載達(dá)到電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，調(diào)速的轉(zhuǎn)差損耗以發(fā)熱的形式升高油溫，必須予以散發(fā)或反饋利用。

3 液力偶合器匹配計(jì)算與安裝維護(hù)
3.1 匹配計(jì)算
3.1.1 選型
液力偶合器選配以獲取電機(jī)、工作機(jī)間的最佳配套性能為目的。推薦 3 種簡化方法。
(1） 查表法
按工作機(jī)額定轉(zhuǎn)速和功率查液力偶合器產(chǎn)品樣本的有關(guān)圖線、參數(shù)表確定型號、規(guī)格。
（2） 計(jì)算有效直徑法
即按已知條件計(jì)算液力偶合器工作腔有效直徑 , 計(jì)算式可由葉輪力矩方程導(dǎo)出：

經(jīng)計(jì)算可知： 0.9 ＜ 1.655 ＜ 2.6 及 0.9 ＜ 1.613 ＜ 2.6 ，所選液力偶合器型號能滿足要求。

3.1.2 冷卻器選擇計(jì)算

液力偶合器在調(diào)速過程中存在的轉(zhuǎn)差損失（及其它損失）將轉(zhuǎn)化為熱量使工作油溫度升高。限矩型和普通型液力偶合器都設(shè)計(jì)有自冷能力而不必?fù)?dān)心，但對于調(diào)速型液力偶合器因轉(zhuǎn)差損失（發(fā)熱）大必須配置冷卻系統(tǒng)，使升溫的工作油進(jìn)入冷卻器降溫后再回到耦合器工作腔，構(gòu)成冷卻循環(huán)。

可按下式計(jì)算冷卻器散熱面積：

3.1.3 選擇聯(lián)軸器

液力偶合器安裝在電機(jī)與工作機(jī)之間，其輸入、輸出端均靠聯(lián)軸器連接。應(yīng)結(jié)合負(fù)荷情況、安裝環(huán)境合理選擇聯(lián)軸器。

如無特殊要求（特殊要求應(yīng)專門設(shè)計(jì)），可按以下條件計(jì)算選擇標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器：

MG = λM ≤ [M]

式中 MG 為聯(lián)軸器工作扭矩；M為聯(lián)軸器的理論扭矩；[M] 為標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器許用扭矩； λ 為工作情況系數(shù)。λ與載荷性質(zhì)有關(guān)，一般對中小型通風(fēng)機(jī)λ =1.3～1.5 。重要場合應(yīng)通過計(jì)算或試驗(yàn)求得。

選擇λ值時(shí)應(yīng)注意到，聯(lián)軸器的尺寸和質(zhì)量增大時(shí)，會增加支撐上載荷，引起附加動載荷增大，因此聯(lián)軸器尺寸安全夠用就行，不一定是愈大愈好。在選擇聯(lián)軸器類型時(shí)應(yīng)考慮：耦合器工作過程中轉(zhuǎn)差損失產(chǎn)生的熱量會使其中心高、軸向尺寸發(fā)生熱膨脹變化，安裝找正也會存在位置公差，選擇聯(lián)軸器的類型應(yīng)能夠補(bǔ)償這種尺寸位置的變化量。可選擇彈性柱銷式聯(lián)軸器。

3.2 安裝與維護(hù)
為保證液力偶合器的正常運(yùn)行并延長使用壽命，應(yīng)嚴(yán)格把好安裝質(zhì)量關(guān)。一般應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

（1）以工作機(jī)為安裝基準(zhǔn)，電機(jī)、耦合器吊裝、定位、粗調(diào)后澆灌基礎(chǔ)，精調(diào)后進(jìn)行二次澆灌；
（2）精調(diào)時(shí)以說明書安裝技術(shù)要求為準(zhǔn)繩，以工作機(jī)為基準(zhǔn)找正耦合器，再以耦合器找正電機(jī)；
（3）嚴(yán)格調(diào)整找正順序可提高找正效率，保證找正精度。如果工作機(jī)、耦合器、電機(jī)之間同軸度找正精度不良，將會造成聯(lián)軸器的彈性體迅速損壞，并產(chǎn)生振動而損壞軸承，更甚者還會引起機(jī)軸的彎曲或斷裂；
（4）耦合器的安裝軸線應(yīng)低于電機(jī)和工作機(jī)軸線。這是為耦合器熱態(tài)工作時(shí)預(yù)留的中心高膨脹量，保證耦合器熱態(tài)工作時(shí)能夠有較高的同軸度，提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

參 考 文 獻(xiàn)

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