工程机械及车辆(4).
57页1、液力偶合器,1、基本原理,液力偶合器或液力变矩器是利用液体作为工作介质来传递动力的传动部件 动液传动形式,即通过液体在循环流动过程中,液体动能的变化来传递动力,这种传动称为液力传动,液力偶合器,2、结构特点,主要零件为两个直径相同的叶轮(称为工作轮) 输入轴驱动的叶轮为泵轮,驱动输出轴的叶轮为涡轮 两轮内部装有若干沿圆周方向均匀分布的半圆形径向叶片,各叶片之间充满工作液体 工作轮之间留有一定的间隙(34mm),一方面保证安装精度,另一方面过小的间隙会增加液体流动的阻力 工作轮多用铝合金铸成,也有采用冲压和焊接方法制造的,第一种方法成本较低,重量较轻 叶片一般为平面形状,1输入轴;2壳体;3泵轮;4涡轮;5输出轴,液力偶合器,3、工作原理,液体是一种复合循环运动,既有随工作轮的转动,又有沿叶片径向的运动,泵轮转动,带动液体一起旋转,液体既绕泵轮作圆周运动,同时又在离心力作用下从叶片的内缘向外缘运动,外缘压力增大,内缘压力减小; 外缘压力高于内缘,其压力差取决于泵轮半径和转速; 如果涡轮仍处于静止状态,则涡轮外缘与中心压力相同,但涡轮外缘的压力低于泵轮外缘压力,而涡轮中心压力则高于泵轮中心
2、压力,因此被甩到泵轮外缘的工作液体便冲向涡轮外缘,沿着涡轮叶片向内缘流动,又返回泵轮,不断循环; 机械能液体动能机械能。,液力偶合器,4、特性分析,扭矩,在偶合器两工作轮均作匀速转动的情况下(即稳态运动),若忽略各轴承的摩擦力,则(MB为发动机传给泵轮的扭矩,MT为涡轮轴输出扭矩,与外负荷扭矩Mf相等),即无论两工作轮转速多高,只要均作匀速运动,则偶合器的输入扭矩就等于输出扭矩,所以偶合器又称为液力联轴器。 由工作原理可知,只有工作液体循环流动而形成旋转环流时,偶合器才能传递动力,而形成旋转环流的必要条件是泵轮与涡轮的转速不等。偶合器正常传递动力时,始终有nTnB,即i=nT/nB1。 当涡轮静止时,循环流量最大;随着涡轮转速的增高,循环流量减小;当两工作轮转速相同时,循环流量为零,此时液体不流动,无涡轮叶片的冲击,因而无扭矩输出。,液力偶合器,4、特性分析,液力偶合器的效率,偶合器的输入功率为,偶合器的输出功率为,偶合器的效率为,液力偶合器,4、特性分析,液力偶合器的效率,偶合器的输入扭矩和输出扭矩相等,且随着传动比的增大而减小,传动比越小,扭矩就越大,趋于1时,偶合器传递的扭矩为零
3、。,偶合器的传动效率与速比相等,因而速比增大时,效率值增高,但当速比接近于1时,传递的扭矩趋近于零。此时摩擦力产生的功率损耗在传递功率中所占的比重很大,因而使效率急剧降低。实际上,由于摩擦力的存在,涡轮的转速不可能增大到与泵轮转速相等,偶合器的传动效率的最大值范围一般为0.980.985。,为了提高偶合器的经济性,防止工作液体温升过大,液力偶合器很少在低传动比下长期工作。,液力偶合器,5、优缺点分析,优点,泵轮与涡轮之间允许较大的转速差,可以保证汽车的平稳起步和加速,同时衰减系统扭转振动引起的过载; 延长传动系统的使用寿命; 在暂时停车时也可以不脱开传动系统,可以减少换档的次数。,缺点,液力耦合器只能传递扭矩,而不能改变扭矩的大小,因此必须与变速机构一起使用; 增加质量和尺寸。因为液力耦合器不能完全的中断动力,因此在换档时仍然需要离合器来中断动力,减少换档时的冲击载荷; 存在液流损失,传动效率低。,目前在车辆的应用逐渐减少,液力变矩器,1、结构组成,液力变矩器也称为变矩器,主要由泵轮B(PUMP,与发动机飞轮固定在一起,由发动机带动旋转)、涡轮T(TURBINE,通过轮毂与涡轮轴相连)
4、和导轮D(STATOR,与机座相连,固定不动)组成; 泵轮、涡轮、导轮统称为工作轮,各工作轮在内、外环中间都有均匀分布的弯曲叶片,叶片间的空间为液体流动的通道,3个工作轮的轴截面图形构成循环圆,其液流通道共同组成工作腔; 与液力偶合器相比,在结构上多了一个不动的导轮,不仅能传递扭矩,还能改变涡轮转矩的大小。,液力变矩器,2、变矩原理,传递扭矩的过程与偶合器类似:泵轮流体在离心力作用下流向泵轮外缘并进入涡轮冲击涡轮叶片,对涡轮产生扭矩;然后进入导轮并冲击导轮叶片,使导轮承受扭矩;此后又进入泵轮进行下一个循环。 中间流线:将流道分割成面积相等的两部分的流线。 将循环园的中间流线展开为一条直线,如右图所示。,2、变矩原理,假设发动机转速和负荷不变,即泵轮的转速nB和转矩MB不变; 以起步工况为例,即此时nT=0; 变矩器在稳定工作状态下,根据循环圆内工作液体所受外力矩平衡条件,即,由于液体对涡轮的作用力矩与涡轮对液体的作用力矩大小相等,方向相反,因此,显然,这时涡轮力矩大于泵轮力矩,变矩器起增扭作用。,液力变矩器,2、变矩原理,当涡轮转矩随着泵轮转矩的增大(且放大)而增大到克服车辆的起步阻力
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