调速型液力偶合器及CST的传动特性

　　CST (Controlled start transmission)是一种国外进口的可控启动传输装置[1],近年来已在我国许多矿山的带式输送机上大量使用。国内外一些文章和资料经常将其与调速型液力偶合器(VSTC)的有关参数进行比较,并得出VSTC各方面性能都比CST差, CST传动是最好的结论。但当我们仔细阅读和分析这些资料时发现,这些结论值得商榷。笔者认为有必要从传动原理上对这2种传动装置加以比较,使用户对其特性有一个正确的认识。显然,传动装置的传动特性应是比较的主要依据。

　　1　CST及VSTC的传动原理

　　CST结构如图1所示,其扭矩是通过多层摩擦片间的油膜滑动所形成的粘性剪切力而传递的,故亦称滑差离合器。VSTC结构如图2所示,其扭矩是通过泵轮和涡轮之间油的环流造成的泵轮和涡轮产生相对运动而传递的,故也是一种滑差离合器,因此2者的传动原理是一样的,均为滑差传动。其传递的扭矩方程分别为

　　式中　Z———摩擦片的数目

　　μ———动力粘度

　　R———摩擦片外半径

　　r———摩擦片内半径

　　Δω———主、从动摩擦片间的滑差Δω=ω1-ω2

　　h———摩擦片之间间隙

　　式中　λ———偶合器的扭矩系数

　　γ———传动液的重度

　　D———泵轮有效直径

　　nB———泵轮转速

　　在输送机上VSTC的泵轮直接与电机相联,故它的转速nB与电机转速nd相等,而CST的主动摩擦片与内齿圈相联,通过传动比为iC的1对齿轮及1套行星轮与电机相联,故其转速为nC=iCnd。又知nd=n0(1-s),与电机相匹配后扭矩方程为

　　式中　K—CST结构参数

　　n2———付边摩擦片转速

　　n0———电机同步转速

　　s———电机任一工况点转差

　　2　CST及VSTC与电机联合运行

　　当负载直接与电机刚性联接时输出轴的扭矩特性就是电机的机械特性,而当电机通过CST或VSTC与负载相联时VSTC及CST的输出轴扭矩变化就并不单纯是电机机械特性了,因为它受2者输入特性的影响。

　　所谓输入特性即指电机带动CST主动摩擦片或VSCT的泵轮运转时,它们从电机中吸取能量后扭矩变化的情况,见式(3)、(4)。当2者结构参数已定,通过式(3)、(4)计算,对CST来说在一定圆盘间隙下,其不同转速比下的输入特性如图3所示。对VSTC来说在一定充油量下,其不同转速比下的输入特性如图4所示。由图3、图4可以看出,在不同工况下, CST与VSTC施加于电机负荷的变化规律是相同的,只不过CST的输入特性呈直线变化,而VSTC的输入特性呈抛物线变化。

　　2·1　启动特性及启动过程