船用湿式多盘液压离合器低温超载原理分析与对策.docxVIP

随着现代船舶功能的多样化发展及船舶动力装置技术性能的不断提高，船用离合器技术得到迅速发展和运用。

为提高船舶柴油机推进效率，需要降低螺旋桨的转速，因此对变速齿轮箱和离合器要求越来越高。

离合器种类很多，按接合元件的性质分为啮合式、摩擦式;按操纵方式分为外力操纵和自行操纵，外力操纵又分为机械、气动、液压、电磁操纵等;按元件数量分为单盘、多盘;按离合器润滑方式分为干式、湿式;按冷却方式分为普通型、气冷型、水冷型等。

船舶主要采用液力式摩擦副式离合器及气动摩擦式离合器。

船用离合器的功能为:?

实现柴油机与螺旋桨之间的离合;实现柴油机的空载启动;调整轴系刚度，改善扭振情况;减振降噪;实现传动系统的倒顺、多级变速;实现柴油机多机并车、柴油机与燃油轮机等复合动力中的工况自动切换;实现推进系统微速航行和无极变速。

对于船用离合器，要求传递功率大、尺寸小、质量轻、工作可靠、维修性好、易于实现遥控和集控。

实际情况中船舶航行工况多变，靠离码头、平台及航行中的紧急倒车等都会使离合器工况恶劣，因此对离合器的可靠性要求越来越高。

船用离合器的控制性能直接影响柴油机、推进轴系的负荷，控制技术的目的是使离合器接合过程柔和、冲击小、瞬时摩擦功消耗低。

离合器的控制可分为:

(1)简单液压控制。其结构简单，接合冲击大，适合于中小功率特别是小功率和要求不高的场合。

(2)逐步升压控制。控制系统使离合器工作压力逐步提高。

(3)二次升压控制。控制系统设计为先实现低压滑摩过程，再高压接合传扭。

(4)逐步升压及可微速调压控制。增加微速调压，使油压降低产生滑摩打滑而减速(微速航行)。

(5)最大接合线速度控制。在控制系统中增加速度限制器，限制最大接合线速度。

一、典型湿式多盘液压离合器工作原理

以DS轮离合器的实际使用工况分析软接合在实际运用中的特点。

DS轮设计为四车双桨，双轴发双消防泵，设备布置见图1。

齿轮箱双输入(4000kW×2)配2套湿式多盘液压离合器，三输出(可调螺距螺旋桨轴系8000kW;轴带发电机2130kW;消防炮装置1172kW配1套湿式多盘液压离合器)。

主机输入转速750r/min，型号为DoublemarinegearboxNDSL2700。

K1和K2为柴油机离合器，K3为消防泵离合器。

湿式多盘液压离合器工作性能稳定、换挡接合平稳、转矩容量大、磨损小、工作寿命长、操作使用方便、易于实现系列化和标准化，但分离时有相对摩擦损失。

相对于机械加压，液压油加压对摩擦材料和润滑油的要求更高。

与其他船舶齿轮箱相比，该船齿轮箱有以下特点:

(1)输入端为双输入;?

(2)轴带发电机无离合器装置;?

(3)桨轴的输出功率较大，中间轴及艉轴的直径大、长度长，相应的转动惯量大;?

(4)结构复杂，传动装置多，自身功耗大。

结合以上特点分析:?

在单台主机进行启动合排时，须克服的阻力包括自身传动装置功耗、轴带发电机转动惯量功耗以及桨轴转动惯量功耗的总和。

在合排时所需的瞬时功率远远大于单台主机的额定功率，合排时的瞬时冲击负荷导致主机超负荷。

为克服合排时的瞬时冲击，合排过程设计为二次升压控制:先进行低压滑摩过程，再高压接合传扭。

在实际使用中，合排后在无冲击负荷情况下(零螺距和轴发未励磁)主机负载为1000kW(占25%)左右。

软合排就是通过离合器内部摩擦片的滑摩过程，逐步克服推进轴系较大的转动惯量，减小从动轴转动的加速度，从而降低柴油机的冲击负荷。

多盘液压离合器结构见图2。

图2?多盘液压离合器结构

压力开关油通过开关油管输送到气缸腔室内，活塞就开始沿轴向移动直到压力盘支持的盘片组套被压紧;产生的摩擦接触从内套向外套传递扭矩，也可反向进行传递;若液压力不可用，则扭矩传递终止，压力弹簧使活塞移回初始位置;特殊形状的内盘或盘片组套各自的附加内部弹簧会拉开盘片组套，冷却油通过润滑油管供应给各个盘片，确保即便在高负荷下也有足量冷却油从内向外流经盘片组套带走热量，保持正常工作温度。

该船的软接合过程如下:?

在接合指令发出后，如果满足接合条件(齿轮箱油压正常、离合器液压油压正常、可调螺距在零位、转速在接合转速的范围内)，则延时5s后电磁阀6Y04B(合排电磁阀)和6Y03(软合排电磁阀)同时通电工作，压力为20bar的高压油通过电磁阀6Y04B后再通过电磁阀6Y03对离合器油腔进行注油;注油结束后压力迅速提升至预接合压力(由电磁阀6Y03限定至6bar)，活塞由6bar的油压推动向右移动压紧盘片组套，产生摩擦扭矩，克服轴系和轴带发电机的转动惯量，使从动轴开始转动。

当离合器内部压力达到预接合压力