关于液力偶合器传动装置烧轴承问题分析

欧子涛

摘要：液力偶合器传动装置在大型机械设备中具有十分重要的作用，在对液力偶合器传动装置进行设计时，需要综合分析转动轴与动平衡工作轮之间的间隙，通过对液力偶合器传动装置烧轴承的问题原因及处理方法等进行分析，并提出了具体的解决措施。

关键词：液力偶合器；传动装置；动平衡工作轮

液力偶合器传动装置在大型机械工程中的应用十分广泛，是石油勘探、炼化以及船舶装置等领域中重要的柔性设备装置，具有自动适应的功能、减缓冲击以及减少震动等优点，同时还能够减少设备的动力过载等优势。典型的液力偶合传动装置主要由動力机与液力传动装置以及相应工作类型的工作机等构成，而液力偶合器是其关键的设备，主要由泵轮、涡轮、齿轮传动轴、箱体等相关的功能部分构成。

一、液力偶合器传动装置烧轴承问题原因分析

新型的大型液力偶合器具有传动功率大、承载重力大等优点，偶合泵、涡轮转动器的线速度也比较大，对设备的设计与制造的精度与难度等方面提出了更高的要求，但是在设备在具体的工作过程中容易出现烧轴承的现象，经过测试发现，排除箱体的同轴超差以及设备旋转器件的同轴度超差等非主要的因素后，造成烧轴承的主要原因是设备的偶合器工作泵轮或者工作涡轮在工作时的剩余不平衡的余量过大，导致设备在高速运转时产生的离心力比较大，离心力作用在设备的轴与轴承上，导致设备之间的振动、磨损增加，严重的情况导致设备的轴承被烧毁的现象。

1、液力偶合器传动装置动平衡工作轮的工装精度较低及处理方法

液力偶合器传动装置的动平衡工作轮的工装精度直接影响着涡轮在工作中的平衡度，如果动平衡的工作轮存在问题，就会导致涡轮在运行的过程中存在离心力，导致烧毁轴承的现象。

图1 动平衡工作轮结构示意图

如图1所示的设备动平衡的工装轴？390外圆与泵轮轴？390的止口设计配合公差（-0.016，-0.103）。由于在具体的工作中，造成工作轴的磨损，造成轴承的烧毁与损坏，通过测量工装轴测量实物尺寸为？389.5，在工作轴的？390处实际配合公差为（0.547，0.49），由于二者之间的公差存在差距，造成液力偶合器的泵轮与工装轴装配后，出现系统的一侧出现不平衡或者间隙的情况，在高速运转时就会出现磨损的现象，影响剩余量的不平衡的系数达到100克以上，严重时出现烧毁轴承的现象。结合这种情况，对设备的动平衡工装轴的θ390外圆与泵轮止口进行重新设计，将其配合公差设计为（-0.016，-0.102），通过实验测试发现运用重新设计的公差能够满足设备的动平衡设计的试验精度要求。为了保证涡轮在转动时不会发生工作轴磨损的情况，将工作轴的连接泵轮与动平衡工装轴的连接设备必须采用重量相等的设备以及动平衡专业设备进行连接，以保证液力偶合器传动装置的工装轴与工作泵轮之间的配合间隙，以减少设备之间的不平衡情况。

2、转子允许残余不平衡量选定不当及处理方法

设备的转子允许运行的不平衡量选择的不合适，也会影响轴承运行情况，在原有的设备中选择的转子平衡精度的等级为G6.3，在具体工作时，计算的残余不平衡量为20g左右，采用该标准作为石油勘探船用主涡轮传动机构、普通机械零件，但是在具体的设计中没有充分的考虑液力偶合器工作时的油液冲击力多转子运行的不平衡量的影响，这就会影响设备的整体运行，导致转子在运行的过程中会烧毁轴承的现象。根据转子校验动平衡标准，一般情况下，大功率的液力偶合器传动轴的旋转轴为燃气型涡轮机，根据动平衡的需求，将转子的动平衡精度等级设计为G2.5，然后依据技术标准，重新计算各个参数。

（1）偶合器转子允许的不平衡度计算方法

根据设备在运行过程中的允许不平衡度（Eper）的要求，具体的计算方法如下：

其中，式中的G为偶合器转子平衡精度的等级（单位为mm/s），一般情况下取值为2.5，n为偶合器转子的转速，单位为r/min，允许不平衡度（Eper）的单位μm。

（2）偶合器转子允许残余不平衡量的计算方法

根据设备在运行过程中的偶合器转子允许残余不平衡量（m）的要求，具体的计算方法如下：

其中，m代表偶合器转子允许残余不平衡量（单位：g），M为工件的旋转质量（单位：Kg），r主要为工件的半径（单位：mm）。通过具体的计算之后，取得偶合器转子允许残余不平衡量为10.67克，不仅能够满足冲击力的需要，同时也能够满足偶合器转子允许残余不平衡量运行的精度需求。

3、液力偶合器传动装置动平衡的操作不规范及处理方法

在对液力偶合器传动装置做动平衡试验时，要求能够准确的控制每一个变量，由于每个转子原始残余不平衡量不同，而且这种不平衡量的分布存在较大差异，在具体的工作中，需要将这种不平衡量控制在有效的范围内，在装配时，有时需要将旋转件从平衡机上进行多次装配，并进行铣削、钻削，才能满足要求，而且装配的过程比较繁琐，而且对于平衡机的两个支架高度要求也比较严格，由于不平衡量的角度标定的准确性往往会因为不同人的操作水平与工作经验不一样，对于设备的精度难以控制，这样就好直接影响着设备的平衡精度，因此，在设备转配的过程中，需要进行规范处理：

（1）对设备装配时做出规定，对去除大克重不平衡余量时的铣削部位、铣削的次数进行规定与处理，并对小克重的钻削部位、钻削次数也进行有效的规定，保证铣削部位、铣削的次数不能超出范围。

（2）根据设备的具体要求，在输入轴与工装轴颈不同，保证设备的两端支架高度相同，并能够保证设备的两轴线同心。

（3）对设备动平衡的操作规定剩余不平衡量角度标定方法，以保证设备在装备与调整动平衡的准确性。

二、具体的效果检查及巩固

（1）根据液力偶合器传动装置动平衡的工作要求，在经过以上多项改进后，形成新型的液力偶合器传动装置动平设备，在具体的使用过程中，不再出现偶合器传动轴承烧毁的现象，对于提高大功率液力偶合器传动装置产品的可靠性具有十分重要的作用。

（2）取得的经济效益。通过技术改进之后，液力偶合器传动装置动平衡的工作性与稳定性得到了明显的提高，对企业的生产起到了十分明显的促进作用，也有效的提高了企业的经济效率。

（3）为了巩固以上改进所取得的成果，需要在设备生产的过程中，对具体的技术做出改进，同时也对工件的加工工艺与技术做出新的修改，同时也加强了对液力偶合器传动装置动平衡装置工艺的质量进行控制。

四、结束语

在液力偶合器传动装置动平衡设备在生产的过程中，需要结合实际运行的情况，对设备进行具体的设计与控制，严格的控制转动轴与转子之间的空隙，进而才能有效的控制动平衡工作轮的工作方式。通过提高动平衡试验工装精度、重新选定转子允许残余不平衡量、规范试验人员动平衡操作方法等一系列的控制方法，能够在具体的工作中解决轴承烧毁的情况，同时也能够提升设备的质量。

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