液力偶合器拆卸及安装装置设计

王晓斌
华电江苏能源有限公司句容发电厂 镇江 213143

摘 要：针对液力偶合器拆卸和安装难的问题，分析厂家推荐的拆卸工艺缺陷及传统安装液力偶合器的工艺隐患，提出合理解决方案，科学设计液力偶合器拆卸和安装装置，从而彻底解决了液力偶合器拆卸和安装难题。

关键词：液力偶合器；拆卸；安装；设计

中图分类号：TH137.331 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2018）10-0093-03

0 引言
液力偶合器是以液体为工作介质的挠性联轴器。液力偶合器的泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上。原动机（内燃机、电动机等）带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。被甩出的高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力偶合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递转矩。它的输出转矩等于输入转矩减去摩擦力矩，其输出转矩恒小于输入转矩。

液力偶合器输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间不存在刚性连接。液力偶合器的特点是：能消除冲击和振动；输出转速低于输入转速，两轴的转速差随载荷的增大而增大；过载保护性能和启动性能好；输出轴因载荷过大而停转时输入轴仍可转动，不致造成原动机的损坏；当载荷减小时，输出轴转速增加直到接近于输入轴的转速，使传递转矩损失趋于零。

液力偶合器的传动效率等于输出轴转速与输入轴转速之比。一般液力偶合器正常工况的转速比在0.95 以上时可获得较高的效率。液力偶合器的特性因工作腔及泵轮、涡轮的形状不同而有差异。

液力偶合器一般靠壳体自然散热，不需外部冷却供油，其结构比较紧凑。常见的YOX 限矩型液力偶合器结构如图1 所示。

1. 半联轴器 2. 弹性盘 3. 后辅室 4. 前辅室 5. 泵轮组 6. 涡轮组 7. 外壳组
图1 YOX 限矩型液力偶合器结构图

因检修需要，需经常拆卸和安装液力偶合器。拆卸工具一般采用厂家推荐的丝杆（常见的螺纹尺寸有M42×2、M56×2 和M64×2 三种），拆卸时需要固定从动机的轴，拆卸费时费力，丝杆易损坏。安装时一般采用比较落后的锤击方式，液力偶合器的轴和轴承较易受损。

为解决上述问题，减轻检修工作量，确保拆卸和安装工艺合理可行，设计一种便捷、有效、易操作的液力偶合器拆卸和安装装置。

1 拆卸装置设计
1.1 设计思路
厂家推荐丝杆作为拆卸工具，丝杆拧入液力偶合器输出端中空轴的内螺纹后，进一步拧紧其顶端圆锥段顶面会对从动机的轴端面产生压力，压力的反作用会对液力偶合器及丝杆组件产生推力，促使液力偶合器及丝杆脱离从动机的轴。因螺纹副及丝杆顶端圆锥段顶面与从动机轴端面间的摩擦力均较大，拆卸过程费时费力。螺纹副在旋转过程中发热严重，丝杆变形抗力下降，导致丝杆外螺纹或输出端中空轴内螺纹极易失效。

利用螺纹副旋转产生的轴向力进行液力偶合器拆卸工作，是厂家推荐的拆卸工艺，拆卸工具缺点明显，拆卸工艺较为落后。设计液力偶合器拆卸装置的思路是规避螺纹副缺点，且能产生轴向力。

1.2 设计方案
利用液力偶合器输出端中空轴的内螺纹，设计一中空丝杆拧入此内螺纹内，再设计长度可调整的顶杆穿入中空丝杆中。利用千斤顶和其他辅助装置实现顶杆的压入运动，从而确保液力偶合器与从动机轴轻松分离。液力偶合器拆卸装置装配图如图2 所示。

1. 中空丝杆 2. 顶杆 3. 螺母、翼板及筋板合件 4. 丝杆及螺母 5. 千斤顶 6. 尾部横梁及筋板合件
图2 液力偶合器拆卸装置装配图

顶杆设计成分段式长度可调，主要是为了防止初始拆卸时顶杆长度过长，造成其刚度降低失稳弯曲变形后失效。顶出一段距离后再逐渐加长顶杆长度，即可确保液力偶合器与从动机轴轻松分离。顶杆分段间采用螺纹连接。顶杆1 和顶杆2 见图3、图4。

图3 顶杆1

图4 顶杆2

因常用液力偶合器输出端中空轴的内螺纹有三种尺寸，考虑到制造成本，设计三种不同的中空丝杆时，把中空丝杆尾部一段均设计成M64×2 的螺纹，以满足能互换使用螺母、翼板及筋板合件的要求。中空丝杆1 和中空丝杆3 见图5 和图6，中空丝杆2 结构、尺寸与中空丝杆1 类似，将图5 中螺纹尺寸M42×2 改为M56×2 即可。

图5 中空丝杆1

图6 中空丝杆3

顶杆外径与中空丝杆内径采用间隙配合，间隙值控制在1 ～ 1.2 mm 之间。

1.3 操作方法
先把螺纹公称直径合适的中空丝杆（常用的有三种）拧入液力偶合器输出端中空轴的内螺纹内，拧入深度以拧到底为准。把顶杆插入中空丝杆内，顶杆尾端以露出中空丝杆尾端50 mm为宜。安装螺母、翼板及筋板合件，其尾端与中空丝杆尾端螺纹起始段齐平。安装丝杆及螺母、千斤顶和尾部横梁及筋板合件。调整螺母、翼板及筋板合件和尾部横梁及筋板合件间的距离，以保证千斤顶工作行程具有90% 以上的额定行程。

关闭液压千斤顶手动泵泄油截止阀，按压手动泵压杆，使千斤顶的柱塞伸出，顶杆被压入，液力偶合器被顶出，至顶杆尾端稍超出中空丝杆尾端时停止。打开液压千斤顶手动泵泄油截止阀，使千斤顶的柱塞缩回，拆除千斤顶，抽出部分顶杆并接长。插入顶杆和安装千斤顶后，重复以上工序进一步顶出液力偶合器，直至完成液力偶合器拆卸工作。

2 安装装置设计
2.1 设计思路
安装时一般采用比较落后的锤击方式，尽管液力偶合器输出端中空轴端面与榔头间加紫铜棒后进行锤击作业，冲击力依然很大，液力偶合器的中空轴和轴承较易受损，会影响动密封的密封效果，降低轴承使用寿命，严重时甚至会导致轴承损坏。

如采用压入法安装液力偶合器，则安装工艺合理可行，安装作业省时省力。保证液力偶合器输出端中空轴、从动机轴和设计的安装装置合理可靠连接且能简单轻松压入液力偶合器是设计难点。借鉴拔销器的工作原理和结构，利用丝杆和中空千斤顶可解决此设计难点。

2.2 设计方案
利用从动机轴端的内螺纹，设计一丝杆拧入此内螺纹内，再设计尺寸合适的套筒。利用中空千斤顶和其他辅助装置实现液力偶合器的压入，从而确保液力偶合器轻松安装到位。液力偶合器安装装置装配图见7。丝杆螺纹公称直径与套筒内径、中空千斤顶内径和平垫内径均采用间隙配合，间隙值控制在1 ～ 2 mm之间。

1. 丝杆 2. 套筒 3. 中空千斤顶 4. 平垫 5. 螺母
图7 液力偶合器安装装置装配图

2.3 操作方法
起吊液力偶合器并套入从动机轴端，把丝杆拧入从动机轴端的内螺纹内，依次安装套筒、中空千斤顶、平垫和螺母。

关闭液压千斤顶手动泵泄油截止阀，按压手动泵压杆，使中空千斤顶的柱塞伸出，液力偶合器被平稳地压入，直至压到位后停止。

打开液压千斤顶手动泵泄油截止阀，使中空千斤顶的柱塞缩回，依次拆除螺母、平垫、中空千斤顶、套筒和丝杆，完成液力偶合器安装工作。

3 使用效果
液力偶合器拆卸和安装装置设计结构简单，制作成本低，操作方便，使用可靠，拆卸和安装工艺科学合理，拆卸和安装作业省时省力。液力偶合器拆卸装置和安装装置均获得国家实用新型专利证书。

参考文献
[1] 崔国泰. 机械设计基础[M]. 北京：机械工业出版社，1994.
[2] 机械设计手册编委会. 机械设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2009.

来源：起重运输机械