上海水泵集團技術之液體聯軸器

液體聯軸器類型

液體聯軸器是一種用液體來傳遞動力的裝置，所用的液體可以是天然油液或合成油液。事實上油除了作為工質傳遞動力外，還兼起潤滑，吸熱和散熱作用。一些制造廠試圖用水來代替油液，但由于密封問題（防止水進入軸承并使油水隔離）與腐蝕問題不好解決，因而還未能列入標準傳動裝置目錄中推廣使用。

液體聯軸器可分成四大類：

1.液力類

2.動力類

3.粘性類

4.液壓類

液 力 傳 動

液體聯軸器中，以液力式裝置在起動和控制泵運行上用的最為廣泛（圖1）。

基本原理  在液力傳動裝置（通常稱之為液力聯軸器或液力拖動裝置）中，油液在泵輪（主動輪）中被加速后，沖在渦輪（從動輪）的葉片上而減速,在主、從動輪之間進行能量傳遞。按動能定理有：E= M( )，E代表動能；M為工作液體的質量；V1是油液沖擊渦輪葉片前的速度；V2是油液沖擊渦輪葉片后的速度。應用這一原理設計出了液力拖動裝置，經過改進成為力矩轉換器，但這些裝置都不屬于可控變速裝置之類。

可控變速裝置是指：聯軸器在運行中，改變工作介質的質量可以實現輸出軸的無級變速。改變工作液量的方法有四種，因而聯軸器也隨之分為四大類：

1)勺管微調平衡(Scoop-Trim-ming Couplings)

2)泄油型(Leakoff Couplings)

3)勺管控制型(Scoop-Control Couplings)

4)進油調節型(Put-and-take Couplings)。參看圖2～5。

構件  以上四種聯軸器，其結構上除略有差異外，均有以下共同點：

殼體有以下四個用途：貯油，作為軸承和勺管的支架，保護運動部件和防止油、油氣逸出。如果殼體內裝有油泵，它還起固定油泵的作用。除小型聯軸器殼體常做成整體鐘罩形結構外，一般都做成水平中開式以便檢修和拆裝。

軸承用于承受軸的徑向力和軸向力，小型裝置一般用球軸承或滾柱軸承，大型結構常用巴氏合金徑向軸承和帶扇形塊的止推軸承。為了結構上緊湊，往往把內部齒輪油泵放在輸入端軸承支座里。設計止推軸承時，只考慮傳動裝置內部產生的軸向力，因此如果電動機沒有裝設止推軸承，則軸向力會傳到聯軸器上來，在此情況下在泵端應當采取措施來承受軸向力。

軸起支承轉子和傳遞力矩的作用，有時將軸做成空心的(見圖2～5)以便向軸承和工作循環油路供油。

轉子的形狀宛如兩個對半切開挖去了肉的柚子殼，轉子制造的方法有兩種：負載很輕的用SAE 356鋁合金采用金屬模鑄造，而負載較重的則用4130或4340航空優質鋼鍛造而成。

球狀內殼和外殼用螺釘固定在泵輪前面，它們之間形成兩個相通的油室，內殼上有小孔，油可以在兩室之間流動。一個油室在泵輪與內殼之間，另一個在內外殼之間，后者稱為勺管室(參看圖2)。

勺管如圖2所示用軸套或軸承作支點，能在油室內轉動和徑向轉動，勺管的取液口在油室兩壁之間并朝向油的旋轉方向。在殼體外部有連桿可操縱勺管移動，并設有密封機構防止漏油或油氣逸出。

油泵可以裝在聯軸器內部由主動軸帶動，也可以裝在外面。另外用電動機驅動，可采用齒輪泵或其它類型的容積泵。如果要求工作非�？煽�，還可以設置一個由交流或直流電動機驅動的應急備用泵。油泵輸送透平油至液力聯軸器，油除了傳遞動力外，還兼起潤滑和冷卻作用。在多數情況下，油泵還為發動機、中間齒輪箱和從動機提供潤滑油。

油冷卻器  當發動機的功率超過三個馬力時，就要裝設油冷卻器，以便排除液力傳動裝置和其它機器潤滑系統的發熱量。通常使用殼管式水冷熱交換器，在缺水或用水不經濟的地方可以采用管子帶有散熱肋的空冷熱交換器。為了便于檢修，有時在管線上采用套管式冷卻器，油管可以從冷卻器的一端插入以移走熱量。

匯油器常常用于勺管控制型聯軸器上代替機座，它為工作循環油路提供進出油通道。匯油器還可以固定勺管，有時也將輸出軸端的軸承裝在上面。

運行方式  勺管微調平衡型聯軸器開始工作時，油泵將油從機座底部貯油池內經過冷卻器(重負載聯軸器)送入旋轉部件，旋轉殼體的離心力使油甩到機殼的外緣，再進入泵輪和渦輪之間形成圓環狀的工作循環油路。內殼上的通孔使內外油室內的油位保持平衡。

工作環路內的油量由勺管來調節，勺管將油從油室內戽出送回機座底部的貯油池，以便讓油液循環使用。

用手動或自動控制的辦法來移動勺管，循環油路內的油位與油室內的油位總會趨于一致。設計勺管時應考慮使它對從動軸的速度變化作出迅速的反應。

泄油型聯軸器(圖3)沒有勺管和外殼，油液是由主動軸驅動的離心泵或粘性泵供給，經過熱交換器(重負載型聯軸器)和雙路調節閥進入油室。調節閥可以使泵送的油全部進入工作循環油路，可以全部放回貯油池，也可以在這兩種極端情況之間進行調節。循環流動圓中的油受離心力的作用形成壓頭，從噴嘴或泄油孔甩出來返回貯油池，離心壓頭的大小隨聯軸器中的油深而變化。如果進入聯軸器內的油比泄油孔甩出的多，則工作腔內的油量增加，輸出軸轉速也提高，反之亦然。進出的油量相等，聯軸器就在定速下運轉。這種聯軸器自身形成的自動調節油量的封閉回路，容易維持轉速恒定，遠比手動調節好，后者很難使油量達到平衡，因而會造成輸出轉速的偏離。

在勺管控制型液力聯軸器中，內殼上的油孔是一排節流孔，勺管殼與軸之間有密封，于是就形成兩個隔離的工作腔：一邊是泵輪，循環流動圓和內殼，另一邊是內外殼之間的旋轉油池。兩腔之間靠節流孔連通。如圖4所示，通常輸入端機座，輸入軸和軸承都可以省掉，而將泵輪和殼體通過一個剛性輪或撓性圓盤直接安裝在電動機的軸上，后者的撓性允許有一點不同心度。渦輪和輸出軸安裝在輔助軸承和外伸軸承上，或通過導向性很好的撓性聯軸節和從動機相連。

該裝置中的勺管起著油泵的作用，它將油從旋轉的油池中戽出，油經過匯油器送至冷卻器，然后回到匯油器再進入循環圓。經常有一部分油從內殼上經過校準的噴嘴流出進入外殼油室，由于離心力的作用油被甩在外殼的外緣并保持圓環狀。

傳動裝置只有當泵輪和渦輪里，冷卻器及油路內充滿足夠的油量時才能帶上負載，而其余的油仍留在外殼油室內。操縱勺管可以調節殼外油室內的油量，當勺管完全浸入外殼油液中時，則較多的油被送入循環圓，輸出轉速升高。反之，當勺管退出時，油液完全流回外殼油室，循環圓內的油全部排空，主動軸與從動軸就完全“脫開”。勺管處于其它中間位置時，循環圓內可以得到不同的充油量，使傳動裝置起到調節力矩和轉速的作用。

進油調節型聯軸器在近20年以來已經不再生產。參看圖5，這種聯軸器有一個固定的勺管，所以可以說它是勺管控制型聯軸器的一種派生型。勺管的作用只是使油液在循環圓和冷卻器中循環。聯軸器靠外部的油泵來調節油量，齒輪泵把油從貯油池打入聯軸器，或者反向地將油從聯軸器抽送回油池。要維持聯軸器恒速運轉時則油泵停止工作。這樣的控制系統，工作非常不方便，調節性能也不穩定，所以目前設計中已很少采用。

這種傳動裝置的輸出軸旋轉方向，可以隨原動機的轉向而改變。必須注意，供油泵的旋轉方向不應受主動軸轉動方向的影響，為此需要采用兩個方向均能取油的勺管。

在這類傳動裝置中，工作介質同時起傳遞動力，吸收熱量和潤滑作用，所以在裝置內部不需要設置密封擋油圈和另外的潤滑系統。由于傳遞功率的介質就是吸收熱量的介質，所以在采用油泵的機組內不存在傳熱問題。這類傳動裝置可按原動機百分之百額定功率或超載功率來選用。