一种调速型液力偶合器传递功率的能力和效率的计算方法

　　1 液力偶合器的应用

　　液力偶合器是一种利用液体介质传递功率和扭矩的液力传动设备,广泛应用于电力、钢铁、水泥等行业,其特点是柔性地连接电机与工作机(如水泵、风机等),可实现传动电机恒转下对工作机的无级调速,从而达到大量节能、轻载或空载启动电机、防护动力过载、隔离振动、延长设备使用寿命等目的,作为节能产品被大力推广使用,因其突出的优点深受用户欢迎,国内外市场日益开阔。

　　2 调速型液力偶合器的工作机理

　　调速型液力偶合器的心脏部分是一对相向布置的泵轮涡轮,泵轮涡轮内部各有数十片径向布置的叶片,泵轮涡轮之间有一定的间距。运转时,原动机带动泵轮旋转,液体在泵轮叶片带动下,因离心力作用,由泵轮内侧,流向外缘,形成高压高速液流冲向涡轮叶片,使涡轮跟随泵轮作同向旋转,液体在涡轮中由外缘流向内侧,被迫减压减速,然后流入泵轮。在这种循环中,泵轮将原动机的机械能转变成工作液的动能和势能,而涡轮则将液体的动能和势能又转变成输出轴的机械能,从而实现能量的柔性传递。通过改变工作腔中工作液体的充满度,就可以在原动机转速不变的条件下,实现被驱动机械的无级调速。

　　3 调速型液力偶合器功率传递

　　对于调速型液力偶合器传递功率的计算,存在模糊、含混的情况。我们知道,工程上衡量液力偶合器传递功率能力的一个指标是泵轮力矩系数,通常用表示,这一指标是可以通过型式试验得到的,我们可以计算出泵轮力矩,用公式表示为:

　　式中:为泵轮力矩系数,min²Pm;Q为工作液体的密度,kgPm³;g为重力加速度,mPs²;nB为泵轮转速,rPmin;d为循环圆直径,m;MB为泵轮力矩,N.m。

　　有了泵轮力矩系数或计算出来的力矩值,可以准确计算液力偶合器的功率传递值,然而却存在下面几种不规范的计算方法。

　　方法1,按下式计算液力偶合器的传递功率值:

式中:N为液力偶合器传递功率,kW。

　　按上式计算的功率值偏大,设备的出力往往达不到要求,为了保证选型设备有足够的裕度,于是有人就按方法2计算液力偶合器的传递功率值即:

式中:nT为涡轮或工作机转速,rPmin。

　　不难发现,计算结果将明显偏小,加上预留裕度后,选型设备功率将大大超过所需功率,往往造成所选设备规格偏高一档。

　　方法3,为了折中处理,有的生产厂家在做型式试验时,将泵轮力矩系数的试验值改用公式(4)计算,然后用公式(5)计算功率传递值。