【摘要】本文針對(duì)調(diào)速型液力偶合器故障診斷與分析，結(jié)合理論實(shí)踐，在簡(jiǎn)要闡述調(diào)速型液力偶合器運(yùn)行原理的基礎(chǔ)上，分析了其具有的特點(diǎn)，并對(duì)常見(jiàn)故障診斷進(jìn)行了研究分析。分析結(jié)果表明，引發(fā)調(diào)速型液力偶合器故障的因素比較多，需要開(kāi)展綜合分析，找到引發(fā)故障的根源，進(jìn)行針對(duì)性處理，才能保證調(diào)速型液力偶合器持續(xù)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】調(diào)速型液力偶合器;振動(dòng);轉(zhuǎn)子;精度

【引言】調(diào)速型液力偶合器是一種介于電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的液體傳動(dòng)裝置，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，調(diào)節(jié)工作腔內(nèi)的沖液量，從而改造工作機(jī)的轉(zhuǎn)速。和傳統(tǒng)耦合器相比，調(diào)速型液力偶合器的動(dòng)力傳動(dòng)更加穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)更加靈敏準(zhǔn)確，被廣泛應(yīng)用在各大領(lǐng)域。但在運(yùn)行中受到的影響因素比較多，容易發(fā)生故障，從而影響其運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性?；诖?，開(kāi)展調(diào)速型液力偶合器故障診斷與分析就顯得尤為重要。

1、調(diào)速型液力偶合器的工作原理

調(diào)速型液力偶合器由泵輪、渦輪、轉(zhuǎn)動(dòng)外殼等結(jié)構(gòu)共同組成。在密封空腔中充滿(mǎn)了工作油，且泵輪和渦輪呈現(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置，二者的流到幾何形狀基本相同。在運(yùn)行中工作輪葉片是徑向布置的真葉片，原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，工作油在泵輪業(yè)片作用下，向外緣流動(dòng)，在離心水泵出口位置，形成高速、高壓液流，進(jìn)入渦輪時(shí)會(huì)對(duì)渦輪葉片造成沖擊，從而帶動(dòng)渦輪和泵輪實(shí)現(xiàn)同向旋轉(zhuǎn)【1】。此時(shí)，工作油在渦輪中從外緣向內(nèi)側(cè)流動(dòng)時(shí)發(fā)生減速減壓后再回流到泵輪進(jìn)口位置，傳遞能量的主要介質(zhì)是工作油，在調(diào)速型液力偶合器運(yùn)行中，泵輪的主要作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能傳給被驅(qū)動(dòng)機(jī)械。通過(guò)改變工作腔中工作油的充滿(mǎn)度，就可以在輸入軸轉(zhuǎn)速保持不變的狀態(tài)下，無(wú)級(jí)改變輸出軸的轉(zhuǎn)速，具體調(diào)速原理如圖1所示：

2、調(diào)速型液力偶合器的特點(diǎn)

第一，和普通耦合器相比，調(diào)速型液力偶合器可在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，實(shí)現(xiàn)連續(xù)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)被驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)速，如果和離心式風(fēng)機(jī)、水泵等相互配合時(shí)，其調(diào)速范圍在1～1/4之間，和活塞式機(jī)械設(shè)備配合時(shí)，調(diào)速范圍在1～1/3之間。

第二，調(diào)速型液力偶合器還能促使電機(jī)空載啟動(dòng)，無(wú)需選擇功率較大的電動(dòng)機(jī)，大大降低了電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)。

第三，調(diào)速型液力偶合器還具有良好的過(guò)載保護(hù)性能，可保證機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性。

3、調(diào)速型液力偶合器故障診斷與分析

3.1振動(dòng)故障診斷分析

旋轉(zhuǎn)型機(jī)械設(shè)備的工作都是通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)體現(xiàn)的，而轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)時(shí)，難免會(huì)形成振動(dòng)，這一點(diǎn)是客觀存在的幾乎無(wú)法得到有效規(guī)避，如果形成的振動(dòng)過(guò)大，就會(huì)降低機(jī)械設(shè)備的工作性能和運(yùn)行的安全性。此外，一些零部件受到附加荷載的影響時(shí)會(huì)加速磨損，導(dǎo)致其具有的性能進(jìn)一步劣化。轉(zhuǎn)子振動(dòng)形成的主要原因是轉(zhuǎn)子渦動(dòng)，多數(shù)情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸心線(xiàn)呈現(xiàn)水平狀態(tài)，同時(shí)轉(zhuǎn)子的兩個(gè)支撐都處于相同水平面上，而泵輪和渦輪都位于兩個(gè)支承點(diǎn)的中間位置，在靜止?fàn)顟B(tài)下，受到重力的作用，出現(xiàn)如圖1所示的狀態(tài)：

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)之后，在離心力的作用下，會(huì)形成動(dòng)撓度。在此種狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子可有兩種運(yùn)動(dòng)方式，其一是轉(zhuǎn)子進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，在圖1中轉(zhuǎn)子繞著的AO/B轉(zhuǎn)動(dòng)，其二是轉(zhuǎn)子進(jìn)行弓形轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是繞著AB軸線(xiàn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。無(wú)論哪種運(yùn)動(dòng)方式，轉(zhuǎn)子的中心O在相互垂直的兩個(gè)方向上按照一定的頻率做間諧振動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡可看做是一個(gè)橢圓，此種運(yùn)動(dòng)時(shí)方式被稱(chēng)之為渦動(dòng)【2】。但在實(shí)際運(yùn)行中，重心位置的變換轉(zhuǎn)子在平面位置上時(shí)刻發(fā)生變化。使得轉(zhuǎn)子對(duì)O的動(dòng)量矩方向也在不斷變化，從而影響轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。旋轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備在啟動(dòng)或者停止時(shí)，經(jīng)過(guò)某一轉(zhuǎn)速時(shí)，會(huì)發(fā)生劇烈震動(dòng)，表明此轉(zhuǎn)速的數(shù)值比較接近橫向自由振動(dòng)的固有頻率。和此頻率相互對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速就轉(zhuǎn)子的臨界速度。

從傳動(dòng)的角度來(lái)看，調(diào)速型液力偶合器是通過(guò)柔性軸來(lái)傳動(dòng)的，在啟動(dòng)時(shí)，必然會(huì)經(jīng)過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，設(shè)備振動(dòng)也就愈發(fā)明顯。此外，影響臨界轉(zhuǎn)速的因素還有彈性支承，存在一定的彈性變形。通過(guò)彈性支承，可促使轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速明顯降低，在具體選擇時(shí)，在離心力的作用下，必然會(huì)形成振動(dòng)，在轉(zhuǎn)子圓周上轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的任何一點(diǎn)，都可以得到的最大振動(dòng)值，此點(diǎn)即為振動(dòng)的最高點(diǎn)，轉(zhuǎn)子在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，振動(dòng)最高點(diǎn)和重心有所偏差，表現(xiàn)為最高點(diǎn)總是滯后于重心某個(gè)相位，這一點(diǎn)是慣性的作用【3】。通過(guò)波德圖，可清楚看出機(jī)械振動(dòng)烈度。 通過(guò)上述分析可知，對(duì)調(diào)速型液力偶合器而言，臨界轉(zhuǎn)速是振動(dòng)影響工況條件下平衡運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵，為降低震動(dòng)對(duì)調(diào)速型液力偶合器造成影響。需要保證調(diào)速型液力偶合器的工作轉(zhuǎn)速不等于臨界轉(zhuǎn)速，從而保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2轉(zhuǎn)子失衡故障診斷分析

保證調(diào)速型液力偶合器中泵輪和渦輪運(yùn)行的平衡性，是提升調(diào)速型液力偶合器運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵。引發(fā)轉(zhuǎn)子失衡的因素包括：轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)內(nèi)部密度不夠均勻、加工誤差較大、裝配是誤差過(guò)大等。轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中，重心和旋轉(zhuǎn)中心偏移過(guò)大。轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)形成較大的離心力，通過(guò)軸承作用到機(jī)械設(shè)備上，從而引起強(qiáng)烈振動(dòng)，加速軸承磨損，降低機(jī)械設(shè)備的工作精度，縮短使用壽命。因此，必須對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行平衡檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整。保證轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)能夠和中心的主慣性軸線(xiàn)相互重合，降低軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的離心力。為達(dá)到這一目標(biāo)，就必須切實(shí)做好兩個(gè)方面，一方面，做好質(zhì)量校正，保證中心慣性軸線(xiàn)和軸線(xiàn)相互重合;另一方面，在中心主慣性軸線(xiàn)位置上構(gòu)建軸線(xiàn)，并消除動(dòng)不平衡【4】。

動(dòng)平衡校正方法有三種，其一加重，其二是減重，其三是調(diào)整校正質(zhì)量。在動(dòng)平衡調(diào)整之前，需要先確定平衡工藝，在垂直于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的平面上進(jìn)行調(diào)整。為保證調(diào)整質(zhì)量，需要格外重視以下兩個(gè)問(wèn)題：

第一，平衡只能在有限個(gè)校正面上進(jìn)行，在特定轉(zhuǎn)速下求得平衡，在另外一個(gè)轉(zhuǎn)速下，會(huì)再次發(fā)生不平衡問(wèn)題。如果動(dòng)平衡校正不合理， 會(huì)加劇另一個(gè)轉(zhuǎn)速下的不平衡。

第二，回轉(zhuǎn)體普遍存在不平衡振動(dòng)響應(yīng)問(wèn)題，既和不平衡量的大小及相位密切相關(guān)，也和回轉(zhuǎn)體自身的運(yùn)行參數(shù)、支承條件、轉(zhuǎn)速等因素密切相關(guān)時(shí)。

為保證動(dòng)平衡檢測(cè)效果，整個(gè)平衡檢測(cè)都要在動(dòng)平衡機(jī)上完成，平衡精度和轉(zhuǎn)子的偏心距、角速度、最大工作轉(zhuǎn)速三個(gè)因素有關(guān)。任何一個(gè)因素發(fā)生問(wèn)題，都會(huì)影響動(dòng)平衡檢測(cè)降低，要同時(shí)調(diào)整，以保證調(diào)速型液力偶合器工作的穩(wěn)定性。

3.3安裝找正精度故障診斷分析

調(diào)速型液力偶合器和工作機(jī)之間，需要通過(guò)撓性聯(lián)軸器來(lái)完成傳動(dòng)，以補(bǔ)償安裝時(shí)軸線(xiàn)的徑向偏差和角偏差。聯(lián)軸器通過(guò)百分表來(lái)測(cè)量同軸度端面跳動(dòng)度時(shí)，需要兩半聯(lián)軸節(jié)同步轉(zhuǎn)動(dòng)。找正精度對(duì)調(diào)速型液力偶合器運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性及使用壽命等方面皆有嚴(yán)重影響【5】。因此，在確定機(jī)組各軸端間距時(shí)，必須充分考慮電機(jī)和工作機(jī)啟動(dòng)時(shí)形成的軸向竄量，同時(shí)保證聯(lián)軸器之間有充裕的間隙，避免軸向竄動(dòng)形成的沖擊力損耗機(jī)械設(shè)備。

【結(jié)束語(yǔ)】

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，分析了調(diào)速型液力偶合器故障診斷，分析結(jié)果表明，調(diào)速型液力偶合器是一種高速運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在進(jìn)行故障診斷時(shí)，多采用振動(dòng)測(cè)試儀、加速度測(cè)試儀等，針對(duì)那些突然發(fā)生劇烈振動(dòng)能起到良好的預(yù)知預(yù)防作用。影響調(diào)速型液力偶合器運(yùn)行質(zhì)量的因素比較多在，在故障診斷時(shí)要盡量從多個(gè)方面同時(shí)入手，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障所在，及時(shí)制定有針對(duì)性的解決方法，保證調(diào)速型液力偶合器運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

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作者簡(jiǎn)介：張彥龍，19870508，男，籍貫：陜西省神木市，民族：漢，學(xué)歷：大專(zhuān)，現(xiàn)有職稱(chēng)：助理工程師，研究方向：電氣。