液力耦合器是一种利用液体动能来传递动力的流体传动装置
液力耦合器是一种利用液体动能来传递动力的**流体传动装置**。它在主动轴（输入轴）和从动轴（输出轴）之间提供**非刚性连接**，允许存在**转速差**。
以下是关于液力耦合器的关键信息：
1. **基本结构：**
* **外壳：** 密封的壳体。
* **泵轮：** 安装在输入轴上，由原动机（如电动机、发动机）驱动旋转。它是能量的输入元件。
* **涡轮：** 安装在输出轴上，与工作机（如风机、水泵、输送带）相连。它是能量的输出元件。
* **工作腔：** 泵轮和涡轮面对面安装，形成环形的工作腔室。
* **工作液体：** 通常是油（如透平油、液压油），填充在工作腔中，作为传递能量的介质。
2. **工作原理：**
* 当原动机驱动**泵轮**旋转时，泵轮叶片带动工作液体一起旋转。
* 在离心力的作用下，液体从泵轮叶片的内缘（靠近轴心）被甩向外缘（靠近外壳），液体获得**动能和压能**。
* 高速高压的液体从泵轮外缘喷射出来，冲击对面的**涡轮**叶片。
* 液体冲击涡轮叶片，将动能传递给涡轮，推动涡轮旋转，从而驱动输出轴和工作机。
* 传递了能量的液体沿着涡轮叶片流向内缘，然后又重新进入泵轮内缘，形成循环流动。
* 整个过程中，**能量传递完全依靠液体的动能**，泵轮和涡轮之间没有机械接触。
3. **核心特点 - 滑差：**
* 液力耦合器传递扭矩时，涡轮转速（n<sub>T</sub>）**必然**低于泵轮转速（n<sub>P</sub>）。这个转速差称为**滑差**（S = (n<sub>P</sub> - n<sub>T</sub>) / n<sub>P</sub>）。
* 滑差是液力耦合器工作的**必要条件**。只有当存在转速差时，液体才能冲击涡轮叶片做功。没有滑差，就没有扭矩传递。
* 滑差的大小决定了传递扭矩的大小。负载越大（要求输出扭矩越大），需要的滑差也越大（即涡轮转速相对越低）。
4. **主要类型：**
* **普通型（定充型）：** 工作腔中充入固定量的工作油。输出转速随负载自动变化。结构最简单。
* **限矩型：** 在普通型基础上增加了挡板、辅助腔等结构，能在过载时自动降低传递扭矩（增大滑差），起到过载保护作用。常用于保护电机。
* **调速型：** 通过改变工作腔中的充液量（通常使用勺管机构）来**主动调节**输出转速和扭矩。这是应用最广泛、价值最高的一种类型。
5. **主要优点：**
* **柔性启动，平稳无冲击：** 能显著降低电机启动电流和电网冲击，使工作机缓慢平稳加速，保护电机和工作机。
* **过载保护：** 限矩型能自动限制最大传递扭矩，保护传动系统。
* **隔离振动，减缓冲击：** 液体介质能有效吸收和隔离原动机的扭振和冲击载荷，使传动平稳。
* **协调多机驱动：** 在多电机驱动同一负载（如长皮带机）时，能自动均衡各电机的负载分配。
* **允许较大安装误差：** 对电机和工作机之间的轴线对中误差要求较低。
* **空载启动：** 电机可以接近空载启动，降低启动要求。
* **调速功能（调速型）：** 可以实现工作机无级调速，满足工艺需求，节能（尤其在风机水泵类负载上）。
* **维护相对简单：** 结构比齿轮箱等简单。
6. **主要缺点：**
* **效率损失（滑差损失）：** 存在滑差意味着输入功率（泵轮功率）的一部分转化为工作液体的热能而损失掉。效率 η ≈ n<sub>T</sub> / n<sub>P</sub>。高速比时效率较高，低速比时效率较低，发热严重。
* **需要冷却系统：** 特别是调速型和在大滑差工况下运行时，需要额外的冷却系统（风冷或水冷）来散发热量。
* **调速范围有限：** 调速型耦合器在低速时效率很低，发热量大，因此调速范围通常限制在25%-97%左右。
* **不如变频调速高效：** 在需要宽范围调速的场合，变频调速（VFD）的效率通常高于液力耦合器调速，尤其是在低速时。
7. **典型应用：**
* **需要软启动/过载保护的设备：** 大型风机、水泵、球磨机、破碎机、带式输送机、刮板输送机（煤矿）、斗轮堆取料机等。
* **需要无级调速的设备（调速型）：** 电厂锅炉给水泵、引/送风机、钢厂除尘风机、水泥厂风机水泵、化工厂的压缩机/泵等。
* **隔离振动和冲击的场合：** 船舶推进系统、柴油发电机组的动力传递。
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