CN111188888A - 自动充液液力偶合器 - Google Patents

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陈荣灿
刘建强
黎尚烽
欧子涛
谢福志
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Abstract

本发明公开了一种自动充液液力偶合器，包括充注有工作液的壳体和安装在壳体内的液力偶合器，所述的液力偶合器包括输出轴、外壳、涡轮、泵轮、输入轴和进油盘；泵轮固定安装在输入轴上，外壳与泵轮的边缘固定对接形成安装腔，涡轮置于安装腔内并固定安装在输出轴上，且泵轮和涡轮对称布置，组成工作腔；进油盘固定安装在泵轮上，并在二者之间形成与壳体内部空间相通的进油腔，泵轮上设置有多个与进油腔相通的进油孔。本发明结构简单，可靠性高，适用范围广，可适合在密封和负压环境下使用，实现电机、液力传动与工作机一体化，简化传动结构，改善电机的起动能力和带载起动能力，过载保护，提高设备使用寿命。

Description

自动充液液力偶合器
技术领域
本发明涉及液力传动技术领域，具体涉及一种自动充液液力偶合器。
背景技术
液力偶合器以液体为传动介质，通过泵轮旋转运动带动工作腔内液体螺旋运动，液体螺旋运动推动相向的涡轮旋转运动，释放能量后的液体又流向泵轮，液体重新加速进行螺旋运动，如此不断循环，实现动力的传递。
目前，液力偶合器有固定充液和可变充液两种。固定充液的液力偶合器是根据工作转速和传递功率确定往液力偶合器腔内充入液体量，其性能与产品结构和充液量有关，其产品必须有高温排液或停机的结构或控制，这类产品一般称为限矩型液力偶合器(普通型液力偶合器)。可变充液的液力偶合器是往正在旋转的液力偶合器腔内充进液体，并通过控制腔内液体量来实现与工况相适应的动力传递，其性能与产品结构和腔内液体量有关，其产品必须配强制冷却装置和有高温报警或停机的结构或控制，这类产品一般称为调速型液力偶合器。
现有的可变充液液力偶合器结构复杂，产品的可靠性和运行安全性存在一定的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种能够利用自身的旋转运动进行充液的自动充液液力偶合器，具有结构简单、可靠性高、适用范围广的优点。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种自动充液液力偶合器，包括充注有工作液的壳体和安装在壳体内的液力偶合器，所述的液力偶合器包括输出轴、外壳、涡轮、泵轮、输入轴和进油盘；泵轮固定安装在输入轴上，外壳与泵轮的边缘固定对接形成安装腔，涡轮置于安装腔内并固定安装在输出轴上，且泵轮和涡轮对称布置，组成工作腔；进油盘固定安装在泵轮上，并在二者之间形成与壳体内部空间相通的进油腔，泵轮上设置有多个与进油腔相通的进油孔。
进一步地，所述的涡轮和泵轮分别设置有30～40片径向分布的叶片，且两者叶片数量相差2～3片。
进一步地，所述的涡轮和泵轮的端面间隙为2～4mm。
进一步地，进油孔的数量为4～8个。
进一步地，所述的壳体内设置有用于冷却工作液的散热管。
进一步地，所述的输出轴与外壳之间存在间隙。
进一步地，所述的壳体内的工作液浸到液力偶合器最大外径的3/10～2/5之间。
进一步地，所述的外壳与泵轮对接面设置有O型密封圈。
与现有技术相比，本发明的益效果在于：
(1)本申请结构简单，可靠性高，适用范围广，可适合在密封和负压环境下使用，产品在低负荷起动设备上应用，取代弹性联轴器，实现电机、液力传动与工作机一体化，简化传动结构，改善电机的起动能力和带载起动能力，过载保护，提高设备使用寿命。
(2)本申请的液力偶合器安装在充有一定量工作液的密闭壳体内，利用液力偶合器的旋转把工作液体吸进液力偶合器工作腔内，过载时能把工作腔内的工作液体排到壳体中。起动过程中，工作腔内充液量逐渐增加，传递力矩随之增大；过载时，工作腔进液量减少，排液量增多，传递力矩增大速率低于负荷增加速率，过载力矩超过液力偶合器最大制动力矩时，不再增大，特别适用在起动负荷较大和有较高密封要求的传动系统和设备中使用。
(3)本申请采用开式自动充液方式，产品不需要旋转密封和旋转工作腔进行密闭，提高产品的可靠性和运行安全性。采用外冷却方式，能有效地延长产品的起动时间和提高产品单位时间内的起动次数，特别适用于起动时间较长和单位时间内起动次数多的设备使用。
附图说明
图1为本公开实施例提供的液力偶合器本体的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的自动充液液力偶合器与电机、工作机的连接示意图；
附图标记说明：1-输出轴；2-外壳；3-涡轮；4-泵轮；5-O型密封圈；6-输入轴；7-进油盘；100-液力偶合器；101-电机；102-壳体；103-工作机。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，一种自动充液液力偶合器，包括充注有工作液的壳体102和安装在壳体102内的液力偶合器100。
液力偶合器100主要由输出轴1、外壳2、涡轮3、泵轮4、O型密封圈5、输入轴6和进油盘7组成。输入轴6安装在电机101的轴伸上，输出轴1与工作机103相连接，通过壳体102把三者连成一体。
涡轮3和泵轮4内有30～40片径向分布的叶片，两者叶片数量相差2～3片。泵轮4固定安装在输入轴6上，外壳2与泵轮4的边缘固定对接形成安装腔，涡轮3置于安装腔内并固定安装在输出轴1上，且泵轮4和涡轮3对称布置，组成工作腔，涡轮3和泵轮4的端面间隙为2～4mm。O型密封圈5位于外壳2与泵轮4的对接面，可防止外壳2与泵轮4之间的工作液从它们之间的接合面渗出，保证工作腔内液量稳定。进油盘7固定安装在泵轮4上，并在二者之间形成与壳体102内部空间相通的进油腔，泵轮4上设置有4～8个与进油腔相通的进油孔，输出轴1与外壳2之间存在间隙。
优选的，自动充液液力偶合器在工作过程中，由于滑差的存在，滑差引起的功率损耗使工作液温度升高。自动充液液力偶合器工作时的液体温度80℃，但受工作机和结构散热的限制，最高工作液体温度为120℃，当密封壳体102里的散热不能满足要求时，可以通过往壳体102安装散热管，通过冷却水带走热量。
优选的，充入壳体102内的工作液的量应合适，使液面刚好浸到液力偶合器100最大外径的3/10～2/5之间。
工作原理：
电机101起动和运转时，通过输入轴6带动泵轮4和进油盘7旋转，进油盘7把壳体102内的工作液带入泵轮4和进油盘7组成的进油腔，然后进入液力偶合器工作腔，液力偶合器工作腔内的工作液体受离心力和泵轮叶片推动的双重作用，在泵轮4内侧(进油口)被加速加压流向外缘(出口)，液体的动量矩获得增量，即泵轮4将电机101输入的机械能转化为液体的动能和势能，由泵轮4出口冲向对面的涡轮3，液流便冲击涡轮3叶片，使之与泵轮4同方向转动，液体的动能和势能又转化为机械能，驱动涡轮3旋转并带动工作机103旋转做功，工作液体由涡轮外外缘(入口)流向内缘(出口)，穿过涡轮3和泵轮4的间隙又流回泵轮4内缘，进入下一个工作循环，如此循环往复，实现了动力的传递。
起动前，液力偶合器100工作腔内的液面与壳体102的液面相同，起动时，由于工作液的液面只浸到液力偶合器100最大外径的3/10～2/5，液力偶合器工作腔液量较少，电机101达到额定转速时的阻力矩也较少，实现电机空载起动，起动后，液力偶合器100旋转搅动壳体102内的工作液，使工作液从进油盘7进入进油腔，再进入泵轮4，使工作腔液量逐渐增多，传递力矩随之增大，实现电机101带载缓慢起动。
过载时，涡轮3与泵轮4的转速差增大，工作腔内工作液压力升高，阻碍进油腔的工作液进入泵轮4，同时，工作腔内液体通过外壳2与输出轴1的间隙的排油量增大，使工作腔液体减少，传递力矩随之下降，实现过载保护。
主要技术参数：
自动充液液力偶合器主要技术参数如下表：
Figure BDA0002414423580000041
安装调试：
安装前，检查相关安装尺寸，安装完成后，使泵轮4和涡轮3的端面间隙符合设计要求。
具体安装和试验步骤如下：
5.1、把泵轮4、O型密封圈5、输入轴6和进油盘7组件装在电机101轴伸上，用螺栓拧紧固定。
5.2、把外壳2套入输出轴1和涡轮3组成的组件上，输出轴1与工作机103的安装联接盘连接固定或输出轴1安装在工作机103轴伸上，用螺栓固定。
5.3、将工作机103安装在壳体102上，安装接合面可涂合适的密封材料。盘动涡轮3，转动应灵活。
5.4、将电机101安装在壳体102上，安装接合面可涂合适的密封材料。盘动泵轮3，转动应灵活。
5.5、在壳体102的安装视窗处将外壳2推至泵轮4上，使外壳2与泵轮4的端面相接触。用沉头螺钉拧紧固定。盘动外壳2，转动应灵活。
5.6、往壳体102加经过滤的工作油(油品应符合要求，一般用32#汽轮机油)至壳体最高油位。加油后把安装视窗盖装好。
5.7、把整个装置检查一遍，应符合试机或运行要求。
5.8、点动电机101，观察旋转方向是否与工作机103要求的一致。其他应无异常。
5.9、起动电机101，检测空载运行情况，空载运行一段时间，可加载运行。带载运行时，注意检测工作液温度，工作液温度不充许超过120℃。如有超过时，应采取外加冷却方式降温。
5.10、带载起动电机101，检测带载起动和运行情况。运行时，注意检测工作液温度，工作液温度不充许超过120℃。如有超过时，应采取外加冷却方式降温。
5.11、上述试机完成后，产品可投入使用。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自动充液液力偶合器，其特征在于：包括充注有工作液的壳体(102)和安装在壳体(102)内的液力偶合器(100)；所述的液力偶合器(100)包括输出轴(1)、外壳(2)、涡轮(3)、泵轮(4)、输入轴(6)和进油盘(7)；泵轮(4)固定安装在输入轴(6)上，外壳(2)与泵轮(4)的边缘固定对接形成安装腔，涡轮(3)置于安装腔内并固定安装在输出轴(1)上，且泵轮(4)和涡轮(3)对称布置，组成工作腔；进油盘(7)固定安装在泵轮(4)上，并在二者之间形成与壳体(102)内部空间相通的进油腔，泵轮(4)上设置有多个与进油腔相通的进油孔。
2.根据权利要求1所述的一种自动充液液力偶合器，其特征在于：所述的涡轮(3)和泵轮(4)分别设置有30～40片径向分布的叶片，且两者叶片数量相差2～3片。
3.根据权利要求1所述的一种自动充液液力偶合器，其特征在于：所述的涡轮(3)和泵轮(4)的端面间隙为2～4mm。
4.根据权利要求1所述的一种自动充液液力偶合器，其特征在于：所述的泵轮(4)的进油孔的数量为4～8个。
5.根据权利要求1所述的一种自动充液液力偶合器，其特征在于：所述的壳体(102)内设置有用于冷却工作液的散热管。
6.根据权利要求1所述的一种自动充液液力偶合器，其特征在于：所述的输出轴(1)与外壳(2)之间存在间隙。
7.根据权利要求1所述的一种自动充液液力偶合器，其特征在于：所述的壳体(102)内的工作液浸到液力偶合器(100)最大外径的3/10～2/5之间。
8.根据权利要求1所述的一种自动充液液力偶合器，其特征在于：所述的外壳(2)与泵轮(4)对接面设置有O型密封圈(5)。
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