SSS离合器工作原理探讨

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【摘要】sss离合器是一个可以在全转速运行时脱开或者联接两条轴的“联轴器”。“SSS”指的是离合器的“Synchro-Self-Shifting”三个作用英文单词的首个字母，当离合器的主动、从动齿轮转速完全相等时两者相位同步、自动轴向移动而啮合。而一旦输入转速低于输出转速时离合器脱开。SSS离合器安装在单轴燃气机组或汽轮机组电厂设备上，用来联接或断开汽轮机与发电机或者断开高中压缸和低压缸，用来切除汽轮机或者单独切除低压缸，让发电机的另一端与燃气轮机相联或者仅高中压缸和发电机相联，以保证在冬季供热时提高机组的热效率。

【关键词】SSS离合器；工作原理；自动啮合；解列汽轮机

1、SSS离合器的结构特点

SSS离合器是一种通过棘轮棘爪定位、齿轮传递功率的离合器，它由三大部分组成：输入法兰、输出法兰和滑移组件（如图1 SSS离合器机构示意图）。输入法兰与汽轮机低压转子相联，输出法兰与高中压转子相联，滑移组件是离合器内部的滑动部分，它能够轴向双向滑移，从而实现了离合器的接合/脱开，通过离合器的接合/脱开来实现低压汽轮机工作的投入及脱离。

基本型SSS离合器可以在啮合或最大超速状态下连续运行而无磨损。

SSS离合器式一种单向传递扭矩的装置，最简单的应用实例：棘轮机构。

2、工作原理

2.1SSS离合器的基本工作原理可比拟为螺母拧在螺栓上。如果螺栓转动时螺母是自由的，则螺母将随螺栓一同转动，如果螺母受限制而螺栓继续转动，则螺母将沿螺栓作直线运动（图2 SSS离合器脱扣状态示意图）。

2.2在SSS离合器的输入轴上有一螺旋齿起到对应螺栓作用，而安装在螺旋齿上的是一滑动组件，起到类似螺母的作用。滑动部件的一端是离合器啮合外齿，而在另一端是一组棘爪。

2.3当输入轴旋转时，滑动部件随轴一起转动直到棘卡爪尖端接触到离合器输出环的棘轮齿为止，这就阻挡了滑动组件相对于离合器输出环的转动，并使主、从动离合器的齿对准。

2.4随着输入轴继续转动，滑动组件沿输入轴的螺旋齿轴向移动，并使主、从动齿轮平稳地啮合（如图3 SSS离合器啮合状态示意图）。

2.5在此运动过程中棘爪承受的载荷仅是需推动这个重量很轻的滑动部件沿螺旋齿移动所需的力。

2.6此时滑动组件沿输入轴移动，棘爪则与棘轮齿脱开，这使得主动齿与从动齿在齿侧面接触、并继续啮合的进程。

2.7当滑动部件碰到输入轴上的端部而啮合进程完成后，齿轮完全啮合，来自输入轴的驱动力矩在齿轮的作用下实现传递，此时棘爪棘轮完全脱离而不承载。

2.8当螺母拧到螺栓底部后，不再产生轴向外力。类似地，当滑动组件移动碰及输入轴端部后，SSS离合器不仅传递驱动力矩，不对外产生由螺旋齿产生的轴向外力（如图4 SSS离合器啮合最终状态示意图）。

2.9如果输入轴的转速相对于输出轴降低了，在螺旋齿上的将作用反向力矩。使滑动组件返回到脱开位置，离合器将过速运转，在高过速运转时，由于离心力和液压效应的共同作用避免了棘爪向棘轮齿的“棘合”。

3、SSS离合器潜在风险评估

SSS自动同步离合器是一台机组中的关键部件，它能否正常接合/脱开、能否正常传递低压汽轮机的输入功率是机组正常运行的关键所在，SSS离合器在工作中存在着故障损坏的潜在的风险，因此在设计时需要下列措施：

3.1离合器的主要传扭部件在设计时采用了高强度的合金材料，其强度等级在设计时采用了较高的安全系数，离合器的工作转速以及传递扭矩都设计了较大的裕度，确保机组运行过程中的转速波动及扭矩波动不至于使离合器破坏失效，将离合器的安全风险降到最低。

3.2离合器虽然是出于高转速下运行，但是其离合的时候，离合部件之间相对速度却很低、没有较大的扭矩冲击。

3.3汽轮机设计时考虑离合器损坏的最危险情况，因而在汽轮机低压缸上单独配了一套独立的超速跳闸装置，一旦离合器损坏，跳闸装置立即启动、不但迅速关掉高主门、高调门，也迅速关掉连通管上的主门和调门，确保机组安全。

4、SSS离合器的应用推广

由于SSS离合器的结构简单，不带辅助设备和工作可靠，被广泛地用于设备的连接中。

无需单独配备油系统，直接由主机油系统供油。

目前SSS离合器被广泛应用在单轴燃机发电机机组中用来脱开或联接汽轮机组部分，燃气机组拖汽轮发电机组中用来脱开或联接低压缸。

5、结语

目前燃气机组越来越多，机组的容量也越来越大，且燃气机组同时都承担着城市的供暖任务，如何让机组的效率提到最高，在冬季供热期间，切除低压缸或者切除燃机与汽轮机同一单轴布置汽轮机是提高机组热效率和供热效率最直接的途径，而要满足这一点，SSS离合器必须设计在机组中，安装人员了解掌握SSS离合器的工作原理能够保证离合器的安装质量，运行人员了解掌握SSS离合器的工作原理能够更加安全可靠地运行机组。

参考文献

[1]SSS离合器厂家说明书.