SSS離合器工作原理探討

【摘要】SSS離合器是一個(gè)可以在全轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)脫開(kāi)或者聯(lián)接兩條軸的“聯(lián)軸器”?！癝SS”指的是離合器的“Synchro-Self-Shifting”三個(gè)作用英文單詞的首個(gè)字母，當(dāng)離合器的主動(dòng)、從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速完全相等時(shí)兩者相位同步、自動(dòng)軸向移動(dòng)而嚙合。而一旦輸入轉(zhuǎn)速低于輸出轉(zhuǎn)速時(shí)離合器脫開(kāi)。SSS離合器安裝在單軸燃?xì)鈾C(jī)組或汽輪機(jī)組電廠設(shè)備上，用來(lái)聯(lián)接或斷開(kāi)汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)或者斷開(kāi)高中壓缸和低壓缸，用來(lái)切除汽輪機(jī)或者單獨(dú)切除低壓缸，讓發(fā)電機(jī)的另一端與燃?xì)廨啓C(jī)相聯(lián)或者僅高中壓缸和發(fā)電機(jī)相聯(lián)，以保證在冬季供熱時(shí)提高機(jī)組的熱效率。

【關(guān)鍵詞】SSS離合器；工作原理；自動(dòng)嚙合；解列汽輪機(jī)

1、SSS離合器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

SSS離合器是一種通過(guò)棘輪棘爪定位、齒輪傳遞功率的離合器，它由三大部分組成：輸入法蘭、輸出法蘭和滑移組件（如圖1 SSS離合器機(jī)構(gòu)示意圖）。輸入法蘭與汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子相聯(lián)，輸出法蘭與高中壓轉(zhuǎn)子相聯(lián)，滑移組件是離合器內(nèi)部的滑動(dòng)部分，它能夠軸向雙向滑移，從而實(shí)現(xiàn)了離合器的接合/脫開(kāi)，通過(guò)離合器的接合/脫開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)低壓汽輪機(jī)工作的投入及脫離。

基本型SSS離合器可以在嚙合或最大超速狀態(tài)下連續(xù)運(yùn)行而無(wú)磨損。

SSS離合器式一種單向傳遞扭矩的裝置，最簡(jiǎn)單的應(yīng)用實(shí)例：棘輪機(jī)構(gòu)。

2、工作原理

2.1SSS離合器的基本工作原理可比擬為螺母擰在螺栓上。如果螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)螺母是自由的，則螺母將隨螺栓一同轉(zhuǎn)動(dòng)，如果螺母受限制而螺栓繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，則螺母將沿螺栓作直線運(yùn)動(dòng)（圖2 SSS離合器脫扣狀態(tài)示意圖）。

2.2在SSS離合器的輸入軸上有一螺旋齒起到對(duì)應(yīng)螺栓作用，而安裝在螺旋齒上的是一滑動(dòng)組件，起到類(lèi)似螺母的作用?；瑒?dòng)部件的一端是離合器嚙合外齒，而在另一端是一組棘爪。

2.3當(dāng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑動(dòng)部件隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)直到棘卡爪尖端接觸到離合器輸出環(huán)的棘輪齒為止，這就阻擋了滑動(dòng)組件相對(duì)于離合器輸出環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)，并使主、從動(dòng)離合器的齒對(duì)準(zhǔn)。

2.4隨著輸入軸繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)組件沿輸入軸的螺旋齒軸向移動(dòng)，并使主、從動(dòng)齒輪平穩(wěn)地嚙合（如圖3 SSS離合器嚙合狀態(tài)示意圖）。

2.5在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中棘爪承受的載荷僅是需推動(dòng)這個(gè)重量很輕的滑動(dòng)部件沿螺旋齒移動(dòng)所需的力。

2.6此時(shí)滑動(dòng)組件沿輸入軸移動(dòng)，棘爪則與棘輪齒脫開(kāi)，這使得主動(dòng)齒與從動(dòng)齒在齒側(cè)面接觸、并繼續(xù)嚙合的進(jìn)程。

2.7當(dāng)滑動(dòng)部件碰到輸入軸上的端部而嚙合進(jìn)程完成后，齒輪完全嚙合，來(lái)自輸入軸的驅(qū)動(dòng)力矩在齒輪的作用下實(shí)現(xiàn)傳遞，此時(shí)棘爪棘輪完全脫離而不承載。

2.8當(dāng)螺母擰到螺栓底部后，不再產(chǎn)生軸向外力。類(lèi)似地，當(dāng)滑動(dòng)組件移動(dòng)碰及輸入軸端部后，SSS離合器不僅傳遞驅(qū)動(dòng)力矩，不對(duì)外產(chǎn)生由螺旋齒產(chǎn)生的軸向外力（如圖4 SSS離合器嚙合最終狀態(tài)示意圖）。

2.9如果輸入軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)于輸出軸降低了，在螺旋齒上的將作用反向力矩。使滑動(dòng)組件返回到脫開(kāi)位置，離合器將過(guò)速運(yùn)轉(zhuǎn)，在高過(guò)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力和液壓效應(yīng)的共同作用避免了棘爪向棘輪齒的“棘合”。

3、SSS離合器潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

SSS自動(dòng)同步離合器是一臺(tái)機(jī)組中的關(guān)鍵部件，它能否正常接合/脫開(kāi)、能否正常傳遞低壓汽輪機(jī)的輸入功率是機(jī)組正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在，SSS離合器在工作中存在著故障損壞的潛在的風(fēng)險(xiǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要下列措施：

3.1離合器的主要傳扭部件在設(shè)計(jì)時(shí)采用了高強(qiáng)度的合金材料，其強(qiáng)度等級(jí)在設(shè)計(jì)時(shí)采用了較高的安全系數(shù)，離合器的工作轉(zhuǎn)速以及傳遞扭矩都設(shè)計(jì)了較大的裕度，確保機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的轉(zhuǎn)速波動(dòng)及扭矩波動(dòng)不至于使離合器破壞失效，將離合器的安全風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

3.2離合器雖然是出于高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，但是其離合的時(shí)候，離合部件之間相對(duì)速度卻很低、沒(méi)有較大的扭矩沖擊。

3.3汽輪機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮離合器損壞的最危險(xiǎn)情況，因而在汽輪機(jī)低壓缸上單獨(dú)配了一套獨(dú)立的超速跳閘裝置，一旦離合器損壞，跳閘裝置立即啟動(dòng)、不但迅速關(guān)掉高主門(mén)、高調(diào)門(mén)，也迅速關(guān)掉連通管上的主門(mén)和調(diào)門(mén)，確保機(jī)組安全。

4、SSS離合器的應(yīng)用推廣

由于SSS離合器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不帶輔助設(shè)備和工作可靠，被廣泛地用于設(shè)備的連接中。

無(wú)需單獨(dú)配備潤(rùn)滑油系統(tǒng)，直接由主機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)供油。

目前SSS離合器被廣泛應(yīng)用在單軸燃機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)組中用來(lái)脫開(kāi)或聯(lián)接汽輪機(jī)組部分，燃?xì)鈾C(jī)組拖汽輪發(fā)電機(jī)組中用來(lái)脫開(kāi)或聯(lián)接低壓缸。

5、結(jié)語(yǔ)

目前燃?xì)鈾C(jī)組越來(lái)越多，機(jī)組的容量也越來(lái)越大，且燃?xì)鈾C(jī)組同時(shí)都承擔(dān)著城市的供暖任務(wù)，如何讓機(jī)組的效率提到最高，在冬季供熱期間，切除低壓缸或者切除燃機(jī)與汽輪機(jī)同一單軸布置汽輪機(jī)是提高機(jī)組熱效率和供熱效率最直接的途徑，而要滿足這一點(diǎn)，SSS離合器必須設(shè)計(jì)在機(jī)組中，安裝人員了解掌握SSS離合器的工作原理能夠保證離合器的安裝質(zhì)量，運(yùn)行人員了解掌握SSS離合器的工作原理能夠更加安全可靠地運(yùn)行機(jī)組。

參考文獻(xiàn)

[1]SSS離合器廠家說(shuō)明書(shū).