上海水泵集团技术之液体联轴器

液体联轴器类型

液体联轴器是一种用液体来传递动力的装置，所用的液体可以是天然油液或合成油液。事实上油除了作为工质传递动力外，还兼起润滑，吸热和散热作用。一些制造厂试图用水来代替油液，但由于密封问题（防止水进入轴承并使油水隔离）与腐蚀问题不好解决，因而还未能列入标准传动装置目录中推广使用。

液体联轴器可分成四大类：

1.液力类

2.动力类

3.粘性类

4.液压类

液 力 传 动

液体联轴器中，以液力式装置在起动和控制泵运行上用的最为广泛（图1）。

基本原理  在液力传动装置（通常称之为液力联轴器或液力拖动装置）中，油液在泵轮（主动轮）中被加速后，冲在涡轮（从动轮）的叶片上而减速,在主、从动轮之间进行能量传递。按动能定理有：E= M( )，E代表动能；M为工作液体的质量；V1是油液冲击涡轮叶片前的速度；V2是油液冲击涡轮叶片后的速度。应用这一原理设计出了液力拖动装置，经过改进成为力矩转换器，但这些装置都不属于可控变速装置之类。

可控变速装置是指：联轴器在运行中，改变工作介质的质量可以实现输出轴的无级变速。改变工作液量的方法有四种，因而联轴器也随之分为四大类：

1)勺管微调平衡(Scoop-Trim-ming Couplings)

2)泄油型(Leakoff Couplings)

3)勺管控制型(Scoop-Control Couplings)

4)进油调节型(Put-and-take Couplings)。参看图2～5。

构件  以上四种联轴器，其结构上除略有差异外，均有以下共同点：

壳体有以下四个用途：贮油，作为轴承和勺管的支架，保护运动部件和防止油、油气逸出。如果壳体内装有油泵，它还起固定油泵的作用。除小型联轴器壳体常做成整体钟罩形结构外，一般都做成水平中开式以便检修和拆装。

轴承用于承受轴的径向力和轴向力，小型装置一般用球轴承或滚柱轴承，大型结构常用巴氏合金径向轴承和带扇形块的止推轴承。为了结构上紧凑，往往把内部齿轮油泵放在输入端轴承支座里。设计止推轴承时，只考虑传动装置内部产生的轴向力，因此如果电动机没有装设止推轴承，则轴向力会传到联轴器上来，在此情况下在泵端应当采取措施来承受轴向力。

轴起支承转子和传递力矩的作用，有时将轴做成空心的(见图2～5)以便向轴承和工作循环油路供油。

转子的形状宛如两个对半切开挖去了肉的柚子壳，转子制造的方法有两种：负载很轻的用SAE 356铝合金采用金属模铸造，而负载较重的则用4130或4340航空优质钢锻造而成。

球状内壳和外壳用螺钉固定在泵轮前面，它们之间形成两个相通的油室，内壳上有小孔，油可以在两室之间流动。一个油室在泵轮与内壳之间，另一个在内外壳之间，后者称为勺管室(参看图2)。

勺管如图2所示用轴套或轴承作支点，能在油室内转动和径向转动，勺管的取液口在油室两壁之间并朝向油的旋转方向。在壳体外部有连杆可操纵勺管移动，并设有密封机构防止漏油或油气逸出。

油泵可以装在联轴器内部由主动轴带动，也可以装在外面。另外用电动机驱动，可采用齿轮泵或其它类型的容积泵。如果要求工作非常可靠，还可以设置一个由交流或直流电动机驱动的应急备用泵。油泵输送透平油至液力联轴器，油除了传递动力外，还兼起润滑和冷却作用。在多数情况下，油泵还为发动机、中间齿轮箱和从动机提供润滑油。

油冷却器  当发动机的功率超过三个马力时，就要装设油冷却器，以便排除液力传动装置和其它机器润滑系统的发热量。通常使用壳管式水冷热交换器，在缺水或用水不经济的地方可以采用管子带有散热肋的空冷热交换器。为了便于检修，有时在管线上采用套管式冷却器，油管可以从冷却器的一端插入以移走热量。

汇油器常常用于勺管控制型联轴器上代替机座，它为工作循环油路提供进出油通道。汇油器还可以固定勺管，有时也将输出轴端的轴承装在上面。

运行方式  勺管微调平衡型联轴器开始工作时，油泵将油从机座底部贮油池内经过冷却器(重负载联轴器)送入旋转部件，旋转壳体的离心力使油甩到机壳的外缘，再进入泵轮和涡轮之间形成圆环状的工作循环油路。内壳上的通孔使内外油室内的油位保持平衡。

工作环路内的油量由勺管来调节，勺管将油从油室内戽出送回机座底部的贮油池，以便让油液循环使用。

用手动或自动控制的办法来移动勺管，循环油路内的油位与油室内的油位总会趋于一致。设计勺管时应考虑使它对从动轴的速度变化作出迅速的反应。

泄油型联轴器(图3)没有勺管和外壳，油液是由主动轴驱动的离心泵或粘性泵供给，经过热交换器(重负载型联轴器)和双路调节阀进入油室。调节阀可以使泵送的油全部进入工作循环油路，可以全部放回贮油池，也可以在这两种极端情况之间进行调节。循环流动圆中的油受离心力的作用形成压头，从喷嘴或泄油孔甩出来返回贮油池，离心压头的大小随联轴器中的油深而变化。如果进入联轴器内的油比泄油孔甩出的多，则工作腔内的油量增加，输出轴转速也提高，反之亦然。进出的油量相等，联轴器就在定速下运转。这种联轴器自身形成的自动调节油量的封闭回路，容易维持转速恒定，远比手动调节好，后者很难使油量达到平衡，因而会造成输出转速的偏离。

在勺管控制型液力联轴器中，内壳上的油孔是一排节流孔，勺管壳与轴之间有密封，于是就形成两个隔离的工作腔：一边是泵轮，循环流动圆和内壳，另一边是内外壳之间的旋转油池。两腔之间靠节流孔连通。如图4所示，通常输入端机座，输入轴和轴承都可以省掉，而将泵轮和壳体通过一个刚性轮或挠性圆盘直接安装在电动机的轴上，后者的挠性允许有一点不同心度。涡轮和输出轴安装在辅助轴承和外伸轴承上，或通过导向性很好的挠性联轴节和从动机相连。

该装置中的勺管起着油泵的作用，它将油从旋转的油池中戽出，油经过汇油器送至冷却器，然后回到汇油器再进入循环圆。经常有一部分油从内壳上经过校准的喷嘴流出进入外壳油室，由于离心力的作用油被甩在外壳的外缘并保持圆环状。

传动装置只有当泵轮和涡轮里，冷却器及油路内充满足够的油量时才能带上负载，而其余的油仍留在外壳油室内。操纵勺管可以调节壳外油室内的油量，当勺管完全浸入外壳油液中时，则较多的油被送入循环圆，输出转速升高。反之，当勺管退出时，油液完全流回外壳油室，循环圆内的油全部排空，主动轴与从动轴就完全“脱开”。勺管处于其它中间位置时，循环圆内可以得到不同的充油量，使传动装置起到调节力矩和转速的作用。

进油调节型联轴器在近20年以来已经不再生产。参看图5，这种联轴器有一个固定的勺管，所以可以说它是勺管控制型联轴器的一种派生型。勺管的作用只是使油液在循环圆和冷却器中循环。联轴器靠外部的油泵来调节油量，齿轮泵把油从贮油池打入联轴器，或者反向地将油从联轴器抽送回油池。要维持联轴器恒速运转时则油泵停止工作。这样的控制系统，工作非常不方便，调节性能也不稳定，所以目前设计中已很少采用。

这种传动装置的输出轴旋转方向，可以随原动机的转向而改变。必须注意，供油泵的旋转方向不应受主动轴转动方向的影响，为此需要采用两个方向均能取油的勺管。

在这类传动装置中，工作介质同时起传递动力，吸收热量和润滑作用，所以在装置内部不需要设置密封挡油圈和另外的润滑系统。由于传递功率的介质就是吸收热量的介质，所以在采用油泵的机组内不存在传热问题。这类传动装置可按原动机百分之百额定功率或超载功率来选用。