保护大功率旋转机械免受不可预见的扭矩过载，对于延长设备寿命和最大限度地延长运行正常时间一直很重要。对于拖车式压裂(frac)钻机，由于其重量轻、输出功率高，人们对使用航空燃气轮机作为泵的原动机也越来越感兴趣。由于压裂钻机拖车是在公共道路上运输的，因此传动装置的重量至关重要，而公共道路有政府规定的重量限制。
在压裂作业中，压裂钻机是一种昂贵的设备，用于开发一个地点，一旦在一个地点完成，它们就会被转移到一个新的地点。由于它们在偏远地区作业，因此在每个地点始终保持全面作业至关重要。这使得能够快速复位的故障安全组件对于压裂钻机尤为重要，传动系统联轴器就是一个很好的例子。
燃气轮机的耦合设计既是钻机重量考虑的一部分，也是钻机标准操作的一部分，因为它需要有效地传递涡轮机的功率，并保护传动系统。
扭矩限制器如何工作
扭矩限制器多年来一直用于工业、船舶和移动应用，并有多种配置和类型可供选择。液压压力，摩擦型扭矩限制联轴器没有回隙。它们使用剪切管和剪切环，在扭矩过载期间发生滑移后释放液压。一旦压力释放，联轴器脱离并自由旋转，摩擦表面之间没有接触。
重设联轴器是一个简单的过程——更换剪切管，根据所需的扭矩限制重新施加液压，并重新接合单元。扭矩限制器设置的调整可以通过参考设备提供的压力与扭矩校准图进行。
基本的，液压加压的，基于摩擦的扭矩限制联轴器是由一个内外套组成的，在两端组装和焊接。该组件形成了一个双壁套筒，在完成必要的加压和剪切管端口的加工后，油压力可达1000bar / 14500磅/平方英寸(psi)。剪切管和配合座的设计提供了一个密封系统。扭矩限制联轴器的尺寸决定了所需剪切管的尺寸和数量。这种类型的扭矩限制技术是最紧凑的，因为它的传递扭矩随摩擦面直径呈指数增长。此外，对摩擦表面进行处理，以防止在耦合释放的滑移阶段发生磨损。一旦联轴器被释放，它就会在轴承上旋转，防止摩擦表面磨损。
在正常运行时，轴承保持静止。轴承仅在故障安全释放激活后旋转，这使得轴承寿命在考虑联轴器的运行可靠性时成为次要因素。使用润滑油有以下两个原因:
- 作为轴承在释放状态下的润滑
- 在摩擦表面保持恒定的摩擦系数，从而获得相对于施加压力的准确释放扭矩
联轴器的校正
如前所述，液压增压，基于摩擦的扭矩限制联轴器没有间隙，不受材料疲劳的影响，因为传递扭矩是通过摩擦面。施加的液压在压力套和轴之间产生一个确定的摩擦力。根据联轴器的校准曲线，施加的压力决定了通过联轴器传递的扭矩有多大。OEM的扭矩限制联轴器的设置扭矩公差为+/- 10%。这种精度水平是可能的，因为这些联轴器中的扭矩限制部件都不是基于疲劳的。使用基于疲劳的元件(如销或弹簧)来控制释放扭矩的扭矩限制联轴器设计可能会在运行周期内降低，最终导致扭矩限制器误跳闸。
如果机器的操作扭矩超过基于压力的扭矩设置，则传动轴将相对于连接到驱动负载的压力套筒旋转。这导致当摩擦力从静态变为动态时，施加的扭矩立即减少。施加扭矩的减小大约是30%——仅仅是在摩擦的静态到动态变化范围内。
固定在传动轴上的剪切环相对于压力套筒旋转，并从剪切管的顶部断开。在这种接触后，联轴器中的油压下降，联轴器中施加的摩擦力减小，释放限制扭矩的联轴器，并将传动系统的驱动组件和被驱动组件完全分离。
裂缝分析平台
在为压裂钻机选择扭矩限制联轴器时，建议联轴器的设定点比被保护的传动系组件的最大扭矩能力低20%。通过增加扭矩限制器，驱动系统组件可以根据实际操作条件进行尺寸调整，而不是根据估计的最坏情况过载扭矩条件。
当考虑拖车式压裂钻机驱动系统时，准确的扭矩保护更为重要，因为精度不高的扭矩限制器可能需要加大最薄弱的组件，以预测管理设计的不准确性。当然，更大的部件选择也意味着更高的拖车重量。
扭矩限制联轴器设计可以产生，因此联轴器是轴安装，就像一个轮毂或法兰安装，就像它是一个柔性连接联轴器之间的垫片。此外，它也可以提供设计，以直接纳入一个机械，如齿轮箱。也有附件可用于扭矩限制联轴器。这些附件包括一个远程滑动检测监控器，可以用作操作员指示器或强制机器停止。
最大限度地提高机器的产能和产量，同时保护有价值的旋转设备是将扭矩限制联轴器纳入任何机器的传动系统的目的。使用精确的、可重复设定点的、液压加压的、基于摩擦的扭矩限制联轴器将允许优化传动系统组件的选择，以避免不必要的组件尺寸过大。合理的组件尺寸对于每个应用都很重要，尤其是那些移动的应用，比如拖车式压裂钻机。