偶合器

偶合器(Coupling)是利用某種介質，將原動機的動力傳給從動機的機械裝置。

以液體為工作介質的一種非剛性聯軸器，又稱聯軸器。

基本介紹

• 中文名：偶合器
• 外文名：Coupling
• 實質：是離心泵與渦輪機的組合
• 廣泛套用：動能轉變為機械能

性能

1、具有減緩衝擊和隔離扭振的性能；可以使電機起動有一個延遲時間，緩慢加速，減少驟然起動而引起的零件間的相互衝擊。

2、具有使電機輕載起動性能：由於偶合器的泵輪力矩與其轉速的平方成正比，故當起動瞬間泵輪因轉速低而力矩甚微，電機近似於帶泵輪空載起動，所以起動時間短，起動電流小，起動平穩，尤其適合起動大慣量沉重負載。

3、具有過載保護性能：由於偶合器無機械直接連線，當外負荷超過一定限度後，泵輪力矩便不再上升，此時電機照常轉動，輸出減速直至停止，從電源吸取的功率轉化為熱能使偶合器升溫，直至易熔塞噴液，從而輸入與輸出被切斷，保護了電機，工作機不受損壞，從而降低了機器故障率，維護費用和停工時間，延長了電機荷工作機使用壽命。

4、具有節電的性能：由於偶合器有效地解決了電機起動和“大馬拉小車”的現象，與剛性傳動相比至少可降低一個電機機座號，加上可以降低起動電流和持續時間，降低對電網的衝擊節能率達10—20%，尤其在起動大慣量沉重負載時更為顯著。 限矩型液力偶合器的特點： 除軸承和油封外，無任何機械磨檫，使用壽命長，故障率低，不需特殊維護保養。

常見類型

液力偶合器的實質是離心泵與渦輪機的組合。主要由輸入軸、輸出軸、泵輪、渦輪、外亮、輔室及安全保護裝置等構成。輸入軸一端與動力機相連，另一端與泵鴕相連：輸出軸一端與渦輪相連，另一端與工作機相連。泵輪與渦輪對稱布置，輪內布置一定數量的葉片。外殼與泵輪固聯成密封腔，腔內充填工作液體以傳遞動力；當原動機通過輸入軸帶動泵輪旋轉時，充填在工作腔內的工作液體受離心力和工作輪葉片的作用由半徑較小的泵輪入口被加速加壓拋向半徑較大的泵輪出口，同時液體的動量矩產生增量，即偶合器泵輪將輸入的機械能轉化成了液體動能：當攜帶液體動能的工作液體由泵輪出口沖向對面的渦輪時，液流便沿渦鴕葉片所形成的流道做向心流動，同時釋放液體動能轉化成機械能驅動渦輪旋轉並帶動負載做功。就這樣工作液體在工作腔內周而復始地做螺旋環流運動，於是輸出與輸入在沒有任何直接機械聯接的情況下，僅靠液體動能便柔性地聯接在一起了。保定恒生液力偶合器製造有限公司專業生產各種型號限矩型液力偶合器，其生產的限矩型液力偶合器具有輕載起動、過載保護、減緩衝擊、隔離扭振、協調多機均衡驅動、柔韌制動和節能功能，能有效的保護電機和工作機不受損壞，廣泛套用於礦山、電力、冶金、煤炭、石油、皮革、建設、建材、化工、紡織、輕工、木工、交通等行業。

偶合原理

這種僅有兩個葉輪，只能進行扭矩傳遞的偶合裝置稱為偶合器。雖然偶合器只能傳遞扭矩，但“軟連線”給汽車帶來多方面的好處。

① 在沒有附加其他機械操縱裝置的情況下，能夠通過它平穩地切斷和接通發動機和驅動輪之間的動力傳遞，能夠很好地適應汽車平穩起步的要求。

②“軟連線”可以通過液體為介質，吸收傳動系統的衝擊和振動，延長零部件的壽命和減少噪聲。

廣泛套用

以液體油作為工作介質通過泵輪將液體的動能轉變為機械能連線電動機與工作機械實現動力的傳遞。它具有空載啟動電機，平穩無級變速等特點，用於電站給水泵的轉速調節，可簡化鍋爐給水調節系統，減少高壓閥門數量，由於可通過調速改變給水量和壓力來適應機組的起停和負荷變化，調節特性好，調節閥前後壓降小，管路損失小，不易損壞，使給水系統故障減少，當給水泵發生卡澀、咬死等情況時，對泵和電機都可起到保護作用。故現代電站中，機組鍋爐給水泵普遍採用了帶液力偶合器的調速給水泵。主要部件有：泵輪、渦輪、轉動外殼、輸入軸、輸出軸及勺管。通常，轉動外殼與泵輪是在外緣用法蘭用螺栓聯接。泵輪與渦輪稱為工作輪，兩輪中均有葉片，兩輪分別與輸入、輸出軸相聯接，它們之間是有間隙的，泵輪和渦輪均有徑向尺寸相同的腔形，所以，合在一起形成工作油腔室，工作油從泵輪內側進入，並跟隨動力機一起作旋轉運動，油在離心力的作用下，被甩到泵輪的外側，形成高速油流沖向對面的渦輪葉片，流向渦輪內側逐步減速並流回到泵輪的內側，構成了一個油的循環。工作液體在工作腔中的絕對流動是一個三維運動。轉動外殼與泵輪聯接後包圍在渦輪之外，使工作液體能貯於泵輪之中。輸入軸與動力機相聯（如電機），輸出軸與被驅動機相聯（如水泵）。液力偶合器的特點是：能消除衝擊和振動；輸出轉速低於輸入轉速，兩軸的轉速差隨載荷的增大而增加；過載保護性能和起動性能好，載荷過大而停轉時輸入軸仍可轉動，不致造成動力機的損壞；當載荷減小時，輸出軸轉速增加直到接近於輸入軸的轉速，使傳遞扭矩趨於零。液力偶合器的傳動效率等於輸出軸轉速與輸入軸轉速之比。一般液力偶合器正常工況的轉速比在0.95以上時可獲得較高的效率。液力偶合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。它一般靠殼體自然散熱，不需要外部冷卻的供應。液力偶合器傳動的過程可以看作合力的過程。

相關比較

液力偶合器與變頻器的比較

不考慮液力偶合器在易維護和價格低的明顯優勢，以對一台典型的1500kw引風機進行調速驅動為例：液力偶合器=變頻器+空調系統+濾波器+潤滑油站和液壓油站+齒輪箱（驅動給水泵時）。變頻器的作用主要體現在調速環節，而液力偶合器在軟啟動、調速、改善整個軸系扭轉傳遞、日常維護等所有環節均值得信賴。詳細區別如下：

1、液力偶合器的價格一般比變頻器低20%以上（依據功率、電壓而定），較大功率只有變頻器系統價格的50-70%。

2、變頻器皆波產生的尖峰扭矩可能損害撓性聯軸器甚至機器。

3、變頻器因為由電機直接帶動機器，故需選用比實際所需電機功率大的電機，以幫助順利實現起動。

4、變頻器輸出的高階波會降低電機效率，增加發熱。為了散熱，電機需加大或加裝散熱風扇。（電機的散熱功能與轉速成正比，使用液力偶合器時電機設計成恆定轉速）。

5、變頻器無法提供液力偶合器的無負載起動，隔絕軸系振動等特點。

6、變頻器產生的波可能幹擾主電源，起動時其脈衝可能影響主電源連線的其他電子系統（PLC\電腦...等）

7、濾波器可以防止變頻器起動時產生脈衝，但濾波器相當昂貴且會降低變頻器效率。

8、變頻器對電源的頻率和電壓穩定性要求相當高，如遇颱風或雷電導致電源異常時，極易發生故障。

9、變頻器對溫度、濕度的要求也很高，需要安放在有空調的乾淨房間內，這個支出也很可觀，甚至可能需要備用空調系統，而空調系統本身的耗電量也不容忽視。

10、變頻器的原理決定其結構遠比液力偶合器複雜，導致其可靠性遠低於液力偶合器。

11、變頻器發生故障時，大多數現場人員無法排除，須聯絡供應商專業人員解決，且其零件昂貴，無替代品；液力偶合器則為簡單的機械裝置，維護保養容易，零件便宜。

12、電子零件發展日新月異，數年之後可能無法再採購到變頻器的零配件（從計算機CPU的更新換代之快可以看出）；液力偶合器的備件可以做到終生供應。

13、使用液力偶合器節省安裝空間；變頻器則要額外的空間放置變壓器，空調，波過濾器等輔助部件。

14、液力偶合器集成增速、潤滑油系統、調速等功能於一體；而變頻器第一無法實現被驅動機械（泵或風機）高於電機轉速運轉，需額外購買和安裝潤滑油。