几种新型液力传动装置

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1、几种其他类型的液力传动装置一 自动同步型液力偶合器 TurboSynTurboSyn 是福伊特公司一种提高经济性的独立传动装置，首先 它是偶合器，启动的优良特性完全保留；另一方面则是它的机械特性 在正常工作时实现无滑差的动力传递。1 结构与工作原理图 1-1 自动同步偶合器 TurboSyn 外形 1-2 TurboSyn 偶合器主要组成构件TurboSyn 的外形与我们常见的液力偶合器没有什么区别，基本 结构也类似于传统的液力偶合器。显著的不同之处在于 TurboSyn 的 涡轮分离成独立的扇形构件，其外缘附有摩擦衬套，在偶合器壳体最 大半径回转面的内侧同样也附有摩擦衬垫。正是由于这两个摩擦

2、副的 接合作用，使得 TurboSyn 在达到额定转速时可以进行无滑差的动力 传输。图 1-3 主要构件分解图这些扇形构件（涡轮分体件）安装在轴毂上，一方面类似于一般液力偶合器的涡轮，在工作腔内受到从泵轮获得能量的液体作用绕中心轴线旋转；另一方面，单独的扇形轮又可以绕着本身的铰接轴沿着 径向向外运动。在工作机械通过液力传动被加速到额定转速后，涡轮 与偶合器的壳体形成摩擦连接，结果是不同转速的泵轮与涡轮达到同 步，额定工况下消除滑差。TurboSyn用作在起动时要求具有液力传 动优点（舒缓电机负荷，软加速）且可以在额定工况下无滑差运转的 单一驱动装置，可以说自动同步型液力偶合器TurboSyn是

3、启动偶合 器与机械摩擦离合器的完美结合。如果工作机械发生过载或堵转工况，随着载荷的增加，涡轮转速 下降到一定程度，则摩擦副脱离接触， TurboSyn 又处于单纯的液力 偶合器工作状态。总之，当涡轮处于低速或制动工况时， TurboSyn 处于正常的偶合器工作状态；当涡轮转速处于高速或额定工况时，TurboSyn 处于摩擦副接合状态。图 1-4 闭锁式液力偶合器图 1-5 无滑差静液力机械偶合器图 1-4 和图 1-5 所示为两种国产的无滑差液力偶合器，其中闭锁 式液力偶合器的工作原理和特性与TurboSyn非常类似，只是闭锁式 液力偶合器将机械闭锁机构做在偶合器的外部。相比而言， Turbo

4、Syn 设计独特，结构更为紧凑。无滑差静液力偶合器实质是斗轮式液力元 件与行星齿轮传动的组合，结构比较复杂，同等功率，尺寸较大，生 产成本略高。2 特性曲线与应用在偶合器启动工况及低转速比阶段，自动同步型偶合器与一般的 偶合器的传动特性是一致的，可以空载起动电机，并利用电机的有效 力矩启动负载，而使电机启动电流不致过大；在高转速比阶段及额定 工况，两者存在较大区别。图中a-b-c段为自动同步型偶合器特性， a为摩擦副开始接触点，在b点完全接触。c点为自动同步型偶合器 的额定工作点，该点转矩与负载转矩t平衡，转速比i 1。NTB电机的保护、工作机械的平稳加速都是TurboSyn保留下来的液力 偶

5、合器的优良启动性能，而在正常工作时，则为无滑差运行状态，对 于磨煤机的使用可节能3%,对于风机类负载的使用，可以达到10 %。由于其紧凑的结构设计，尺寸、安装接口与普通的液力偶合器可 以方便地匹配，因此，给现有传动系统的改造也带来便利条件。二 变速多盘偶合器 MDC1 MDC的结构与工作原理在高功率、低转速传动的应用场合，使用标准的调速型液力偶合器在使用空间上不是最佳的解决方案。由于其独特的设计特点及物理特性，变速多盘偶合器在此类应用场合更为适用。图 2-1 MDC 立体结构图图 2-2 MDC 剖面图MDC 装置具有以下特点：结构紧凑，节省安装空间;高效率。95%额定转速以上输入输出为同步运

6、行，消除滑差损失；对工作机械的变转速调节，实现特定工况的经济运行。MDC 传递的转矩通过改变推力盘组件承受的接触压力来实现， 此压力随着环状腔体内形成的油环径向高度而变化，工作油在环状腔 体内又以输入转速旋转。油环的高度变化通过倾斜的勺管调节，油环 离心力形成旋转压力产生轴向推力作用于推力盘组件，轴向推力越 大，传递的力矩越大。2 MDC的工作状态图 2-3 MDC 工作状态(a) 启动勺管开度为零，油环最小，较低的轴向推力，电机空载起 动；(b) 部分负载工作 改变勺管开度，油环高度、轴向推力开始建立，工作机械柔软加速；随着导管开度的加大，加在推力盘上的力也逐渐 增大，输出轴达到95%的额定

7、转速后，输入/输出形成同步运行。(c) 正常工作100%的勺管开度，推力盘使得输入输出完全同步， 消除滑差损失。系统的工作油依靠输入动力通过机械机构驱动的供油泵提供，流 经内部推力盘组件到外部的冷却器得以循环冷却；辅助润滑油泵则由 单独的电机驱动，同时提供马达、工作机械的润滑用油。3 MDC的应用工业生产中的抛物线类负载很多，并且多属于大功率应用场合， 如循环水泵、冷却水泵、风机、立式深井泵等，对于低速传动场合， MDC则更具优越性。由于变速多盘偶合器紧凑的结构设计，MDC非 常适合于立式安装方式的应用，对于某些设备的改造也很方便。三多级液力变速传动（MSVD）装置多级液力变速传动装置（MSV

8、D）是80年代后期德国Voith （福伊特）公司生产的一种新型高效液力变速传动装置，它既保持了传统 的可调式液力元件的传动特点，又改善了液力元件低速运行传动效率 低的不足之处。该装置采用模块化设计，把不同的流体动力元件和机 械部件组合安装在一起用于特定的传动调速场合，堪称流体动力学与 机械学的完美结合。它的英文名称是：Mul ti St age Variable-Speed Drive,缩写为“MSVD”。Voith公司产品代号为Vorecon，英文名称 为 Variable Speed Planetary Gear（调速行星齿轮）。1、结构组成与特点图1给出的是Voith公司RW型MSVD装

9、置的结构原理图，这种型 号的 MSVD 装置综合运用了三种主要的液力传动元件：液力偶合器、 液力变矩器和液力制动器，配以行星齿轮传动机构，调速范围宽，调 节范围从最高输出转速的10%至100%。图 1 多级液力变速传动（ MSVD ）装置的结构组成齿圈变矩器涡諾制放器动轮 偶箴钢套X1|图 2 Voith 公司 RW 型 MSVD 装置本体剖面图系统的组成主要包括七个部分：A带有勺管及执行机构的调速型液力偶合器；B多片摩擦离合器，用于将偶合器的泵轮与涡轮闭锁成一体，消除滑差；C导叶可调式液力变矩器；D带有充液量控制的液力制动器；E固定行星支架的行星齿轮机构，调节变矩器的输出转速到所需要 的叠加

10、转速；F支架旋转的行星齿轮机构，调整次级输出转速到工作机械，并用 于速度的叠加；G多回路控制器，实现速度的闭环反馈控制，并根据转速发出电磁 阀控制信号等功能。各单体分立元件沿轴向安装布置在卧式壳体中，保持着同心安 装。传动装置集润滑系统于一体，结构设计紧凑、坚固。由于装置大 多用于高功率、高转速的驱动场合，主传动采用高承载能力的滑动轴 承，辅助传动则是采用耐磨滚动轴承。从图 2 所示的结构剖面图看，与动力输入相关的部件有：液力偶 合器、闭锁离合器、液力变矩器（泵轮）、旋转行星齿轮齿圈；与动 力输出相关的部件有：液力变矩器（涡轮）、液力制动器动轮、固定 的行星齿轮、旋转的行星齿轮（行星架、行星轮

11、和太阳轮）。2、系统工作原理与特性2.1 组成部分的工作及相互配合（1）低转速运行转速工作范围大约是最高输出转速的20%80%，如图3所示,MSVD 的工作类似一个传统的调速型液力偶合器，只有调速型液力偶 合器和行星齿轮投入工作，调节输出转速适应负载工况变化。输出轴转速的调节通过调整勺管的位置改变偶合器工作腔中的充液量来实 现，力矩通过行星齿轮传递给输出轴。闭锁离合器打开，液力变矩器 处于排空状态；液力制动器内充油，对固定的行星齿轮制动使其连续 缓慢地减速，防止齿轮箱的磨损及振动。偶合器的另一个作用是实现驱动电机的空载起动，消除扭振，使工作机械平稳地运行。勺管调速型偶合器 旋转的行星齿轮图 3

12、 MSVD 装置在较低转速下运行2）高转速运行液力变矩器疑转的行星齿轮 II导叶固定的衿星齿轮图 4 MSVD 装置在较高转速下运行转速工作范围大约是最高输出转速的80%100%，如图4所示， 调速型液力偶合器泵轮与涡轮由多片式摩擦离合器闭锁成一个刚性的整体，液力制动器排空，液力变矩器承担速度的调节控制，通过转 动的行星齿轮改变输出转速。原动机的大部分功率由输入轴f行星齿 轮一输出轴，一小部分功率从液力变矩器的泵轮分流，通过涡轮、固 定的行星齿轮和太阳轮汇集到输出轴。输入轴、变矩器的泵轮和旋转 行星齿轮的齿圈以同样的恒定转速转动。调整液力变矩器导叶的位置，涡轮输出转速随之改变。而变矩器 的涡轮

13、又通过固定的行星齿轮通过偶合钢套与转动行星齿轮的行星 架相连，因此，旋转行星齿轮的行星轮速度也要改变，进而导致输出 轴（与旋转的行星齿轮的太阳轮相连）转速的变化。（3）闭锁离合器和液力制动器 闭锁离合器有多个摩擦片组成，它的作用是当进入高速运行范围 后，离合器动作，把调速型偶合器的泵轮和涡轮闭锁成一个整体，消 除液力偶合器工作时存在的1%3%的滑差。离合器的工作只需提 供很小的动力，因为需要克服的速度滑差本身也很小。液力制动器工作于低速运行范围，连续提供对行星齿轮系的制动 力矩，使得齿轮与耐磨轴承慢速转动，使这些元件免受磨损、侵蚀的 影响，同时又能提供对行星齿轮系的超速保护功能。输入离合器液力

14、制动器固定的行星齿轮调速型偶合器能转的 行星齿轮输出图 5 MSVD 装置离合器闭锁w设定值 x 实际反慣值 y 控制器输出 振动信号 o 温度信号 p圧力信号 p辅助油泵马达 h勺苣0 20 mA电动机多级变速 驱动装置工作机械监控系统图 6 MSVD 装置监控系统I 导叶开度 V控制稠信号 n 转速4）多回路控制器多回路控制器实际是一个直接数字控制系统（DDC）,如图6所 示。根据控制器的输入信号（如0/4-20mA）,监控系统主要完成以下 功能：工作范围的选择（低速或者高速运行）；实际值（振动、温度、压力等）的采样比较；偏差控制；确定切换工作点偶合器勺管和变矩器导叶的工作位置；偶合器、离

15、合器、制动器级液力变矩器控制阀的开关控制；故障检测报警。多级液力变速传动（MSVD）装置的各个组成部分都是采用了实践 证明的成熟可靠技术，即使在恶劣的工作环境中也能保持相当高的可 靠性，其最大的优势在于较宽的转速范围内能够保持高效率的动力传 输，可以比拟电气传动，与变频调速相比，也具有一定的经济性的优 势。目前，MSVD装置的功率范围可以从1000kW到50000kW,转速范 围从 100 到 20000r/min。应用领域（ 1）能源工业：电站锅炉给水泵，送、引风机，磨煤机等；（ 2）石油和天然气工业，石化行业：管线压缩机，制冷压缩机，氢 再循环压缩机，液化天然气气体压缩机，液化天然气闪蒸气体 压缩机等；（3）其他工业中的压缩机、泵和风机的驱动。