第10章 液力变矩器[整理版]矩,整理,第10章,液力变矩器,第十章,第十章液力,第10 章,10章,[整理],][整理]
第一节第一节液力变矩器的液力变矩器的用途用途以液体做介质的液体以液体做介质的液体传动可分为液压传动传动可分为液压传动和液力传动。液压传和液力传动。液压传动的特征，是利用液动的特征，是利用液体的压力能与机械能体的压力能与机械能互相转换；液力传动互相转换；液力传动的特征，是利用液体的特征，是利用液体的动能与机械能互相的动能与机械能互相转换。转换。液力变矩器是一种借助于液体的高速运动来传液力变矩器是一种借助于液体的高速运动来传递功率的元件。递功率的元件。主要有三个工作轮：泵轮（主要有三个工作轮：泵轮（BB）、涡轮（）、涡轮（TT））和导轮（和导轮（DD））它的工作特点是输入端的转速和扭矩基本恒定；它的工作特点是输入端的转速和扭矩基本恒定；或虽有变化，但变化不大。或虽有变化，但变化不大。输出端的转速和扭矩可以大于、等于或小于输输出端的转速和扭矩可以大于、等于或小于输入端的转速和扭矩，并且输出转速与输出扭矩入端的转速和扭矩，并且输出转速与输出扭矩之间可以随着所驱动的工作机构负荷大小，自之间可以随着所驱动的工作机构负荷大小，自动地连续调节。动地连续调节。由于液力变矩器具有无级变速和变扭的功能，由于液力变矩器具有无级变速和变扭的功能名义中心距，因此，它广泛用作各种动力机与工作机之间的因此，它广泛用作各种动力机与工作机之间的传动装置。传动装置。优点：优点：11．具有良好的自适应性能．具有良好的自适应性能22．提高车辆的使用寿命．提高车辆的使用寿命33．提高车辆的通过性和具有良好的低速稳定．提高车辆的通过性和具有良好的低速稳定44．简化操纵，提高驾驶员和乘员的舒适性．简化操纵电工器材，提高驾驶员和乘员的舒适性55．可以不中断地利用发动机的功率，有利于．可以不中断地利用发动机的功率，有利于降低发动机尾气造成的空气污染。降低发动机尾气造成的空气污染。66．液力元件的可靠度高，使用寿命长．液力元件的可靠度高，使用寿命长缺点：缺点：11．液力变矩器传动系统的效率要比机械传动．液力变矩器传动系统的效率要比机械传动系统的效率低。系统的效率低反转液力变矩器。22．为了使液力传动系统能够正常工作，需要．为了使液力传动系统能够正常工作，需要设置冷却补偿系统，使结构复杂，体积和重设置冷却补偿系统，使结构复杂，体积和重量大，成本高。量大，成本高。33．由于液力变矩器的输入和输出构件之间没．由于液力变矩器的输入和输出构件之间没有刚性联系，因此不能利用发动机的惯性来有刚性联系，因此不能利用发动机的惯性来制动，也不能用牵引的办法起动发动机。如制动，也不能用牵引的办法起动发动机。如果要改善这方面的性能，则需要有附加装置。果要改善这方面的性能，则需要有附加装置。一、液力变矩器的分类一、液力变矩器的分类液力变矩器的液力变矩器的““级级””是指安置在泵轮与导轮或导是指安置在泵轮与导轮或导轮与导轮之间彼此刚性相连的涡轮数。轮与导轮之间彼此刚性相连的涡轮数。液力变矩器的液力变矩器的““相相””是指在液力变矩器中，由于是指在液力变矩器中，由于单向离合器或制动器等机构的作用，使工作元件单向离合器或制动器等机构的作用，使工作元件的功用随之改变，变矩器由于这种改变而得到不的功用随之改变，变矩器由于这种改变而得到不同的几种功用，即称之为几相。同的几种功用，即称之为几相。可按如下几种情况进行分类：可按如下几种情况进行分类：１．根据工作轮在循环圆中排列的顺序分为Ｂ１．根据工作轮在循环圆中排列的顺序分为Ｂ——ＴＴ——Ｄ型和Ｂ－Ｄ－Ｔ型两类液力变矩器。在ＢＤ型和Ｂ－Ｄ－Ｔ型两类液力变矩器。在Ｂ－Ｔ－Ｄ型液力变矩器中，涡轮的旋转方向一般－Ｔ－Ｄ型液力变矩器中，涡轮的旋转方向一般为正向（与泵轮同向旋转），称正转液力变矩器。为正向（与泵轮同向旋转），称正转液力变矩器。在Ｂ－Ｄ－Ｔ型液力变矩器中，涡轮和泵轮的旋在Ｂ－Ｄ－Ｔ型液力变矩器中，涡轮和泵轮的旋转方向相反，常用作反转液力变矩器。转方向相反，常用作反转液力变矩器。２．根据液力变矩器中２．根据液力变矩器中之间插人导轮叶栅），之间插人导轮叶栅），或钢性联接在一起的涡或钢性联接在一起的涡轮的数目，液力变矩器轮的数目，液力变矩器分为单级、分为单级、22级、级、33级和多级。多级。３．根据单级液力变矩３．根据单级液力变矩器中导轮的数目，液力器中导轮的数目，液力变矩器分为单导轮和双变矩器分为单导轮和双导轮的。导轮的。４．根据液力变矩器中４．根据液力变矩器中泵轮的数目，液力变矩泵轮的数目，液力变矩５．根据液力变矩５．根据液力变矩合和工作状态不同：合和工作状态不同：单相、两相及多相单相、两相及多相６．根据液力变矩器中涡轮的形式不同，可分６．根据液力变矩器中涡轮的形式不同，可分为轴流式、离心式和向心式涡轮的液力变矩器。为轴流式、离心式和向心式涡轮的液力变矩器。77．根据液力变矩器的泵轮和涡轮能否闭锁成一．根据液力变矩器的泵轮和涡轮能否闭锁成一体工作，可分为闭锁式和非闭锁式的液力变矩体工作，可分为闭锁式和非闭锁式的液力变矩二、液力变矩器的结构特点YBYB--355355--22型单级、三工作轮液力变矩器。型单级、三工作轮液力变矩器。11．液力变矩器的主要构件有泵轮．液力变矩器的主要构件有泵轮BB、涡轮铅垂面、涡轮TT、导22．将发动机的动力输入至泵轮及将动力由涡轮．将发动机的动力输入至泵轮及将动力由涡轮引出的各个传力件，包括弹性联接盘、油泵驱动引出的各个传力件，包括弹性联接盘、油泵驱动盘、涡轮轴、涡轮毂、油泵驱动轴以及相应的联盘、涡轮轴、涡轮毂、油泵驱动轴以及相应的联33．旋转零件的支承轴承及轴承座。．旋转零件的支承轴承及轴承座。44．压力油的金属密封环、橡胶油封及．压力油的金属密封环、橡胶油封及““OO””型型密封圈。密封圈。55．变矩器壳体及导轮固定支承。．变矩器壳体及导轮固定支承。三、循环圆的密封当液力变矩器工作时，在循环圆内充满着具有当液力变矩器工作时，在循环圆内充满着具有一定压力和高速流动的液体。为了防止液体渗一定压力和高速流动的液体。为了防止液体渗漏出循环圆，必须对循环圆的有关联接部分采漏出循环圆，必须对循环圆的有关联接部分采取密封措施。取密封措施公法线。此外液力变矩器的供油系统，要求把进入液力此外液力变矩器的供油系统，要求把进入液力变矩器的低温工作液体和流出的高温工作液体变矩器的低温工作液体和流出的高温工作液体互相隔离，即各有自己的独立流道，因此也应互相隔离，即各有自己的独立流道，因此也应该有密封措施。该有密封措施。采用橡胶密封圈和合金铸铁的密封环采用橡胶密封圈和合金铸铁的密封环四、液力变矩器的冷却和补偿供油系统四、液力变矩器的冷却和补偿供油系统液力变矩器正常工作时必须要有供油系统。液力变矩器正常工作时必须要有供油系统。对用于工程机械的对用于工程机械的YBYB－－355355－－22型液力变矩器型液力变矩器来说，其冷却和补偿系统包括下列一些部分： 来说，其冷却和补偿系统包括下列一些部分： 滤油器、齿轮泵、散热器和三个压力阀。其 滤油器、齿轮泵、散热器和三个压力阀。其 中前三个是不附属于液力变矩器的独立部件， 中前三个是不附属于液力变矩器的独立部件， 而三个压力阀则往往安装在液力变矩器上， 而三个压力阀则往往安装在液力变矩器上， 作为液力变矩器的组成部件。 作为液力变矩器的组成部件。 液力变矩器工作时，由发动机带动泵轮液力变矩器工作时，由发动机带动泵轮BB旋转， 旋转， 并将发动机的力矩施加于泵轮。 并将发动机的力矩施加于泵轮。 泵轮旋转时，泵轮内的叶片带动工作液体一起做泵轮旋转时，泵轮内的叶片带动工作液体一起做 牵连的圆周运动，并迫使液体沿叶片间通路做相 牵连的圆周运动，并迫使液体沿叶片间通路做相 对运动。 对运动。 工作液体经受泵轮叶片的作用在离开泵轮时，获工作液体经受泵轮叶片的作用在离开泵轮时，获 得一定的动能和压能，从而实现了将发动机的机 得一定的动能和压能，从而实现了将发动机的机 械能变为液体的动能。 械能变为液体的动能。 由泵轮流出的高速油流，由泵轮流出的高速油流， 经过一段由罩轮形成的 经过一段由罩轮形成的 无叶片区段进入涡轮 无叶片区段进入涡轮TT齿槽底宽，， 高速液流冲击涡轮的叶 高速液流冲击涡轮的叶 片，使涡轮开始旋转， 片，使涡轮开始旋转， 并且使涡轮轴上获得一 并且使涡轮轴上获得一 定的扭矩去克服外阻力 定的扭矩去克服外阻力 作功。 作功。 由于液体冲击叶片，一由于液体冲击叶片，一 部分液能转变为机械能， 部分液能转变为机械能， 所以液体的动能和压能 所以液体的动能和压能 降低。 降低。 第四节双涡轮液力变矩器简介 中国特色的双涡轮液力变矩器广泛应用于中国特色的双涡轮液力变矩器广泛应用于 轮式装载机，如 轮式装载机，如ZL50 ZL50、、ZL40 ZL40装载机。 装载机。 液力变矩器根据涡轮轴上外载荷大小自动、液力变矩器根据涡轮轴上外载荷大小自动、 无级地进行变速、变矩，反映液力变矩器 无级地进行变速、变矩，反映液力变矩器 各种性能参数的变化规律，就称为液力变 各种性能参数的变化规律，就称为液力变 矩器的特性，如用曲线图形表示，就称为 矩器的特性，如用曲线图形表示，就称为 液力变矩器的特性曲线。通常有静态特性 液力变矩器的特性曲线。通常有静态特性 和动态特性两种。静态特性通常又可以分 和动态特性两种。静态特性通常又可以分 为外特性、原始特性、输入特性四种。 为外特性、原始特性、输入特性四种。 一、液力变矩器的输入特性一、液力变矩器的输入特性 TTBB 泵轮转矩随转速的变化曲线。泵轮转矩随转速的变化曲线。 二、液力变矩器的外特性（输出特性）二、液力变矩器的外特性（输出特性） 液力变矩器的外特性是指在泵轮转速液力变矩器的外特性是指在泵轮转速nn BB 转矩转矩TT BB ）一定时，泵轮转矩 ）一定时，泵轮转矩TT BB （或泵轮转速 （或泵轮转速nn BB 涡轮转矩及变矩器效率涡轮转矩及变矩器效率ηη随涡轮转速 随涡轮转速nn TT 的变化规律。 的变化规律。 对于已有的液力变矩器，其外特性曲线可由台架 对于已有的液力变矩器，其外特性曲线可由台架 试验获得。 试验获得。 三、液力变矩器的原始特性 由于液力变矩器的外特性是在液力变矩由于液力变矩器的外特性是在液力变矩 器一定型式和有效直径下获得的。因此， 器一定型式和有效直径下获得的。因此应力腐蚀界限应力， 即使对同一类型的液力变矩器压紧板。当循环 即使对同一类型的液力变矩器。当循环 圆直径 圆直径DD和泵轮转速 和泵轮转速nn BB 变化后，其外特 变化后，其外特 性曲线也不同。因此，为了表示液力变 性曲线也不同。因此，为了表示液力变 矩器的性能，目前广泛采用原始特性。 矩器的性能，目前广泛采用原始特性。 也是最重要的性能。 也是最重要的性能。 液力变矩器的原始特性是反映泵轮力矩液力变矩器的原始特性是反映泵轮力矩 系数 系数λλ BB 、变矩系数 、变矩系数KK和和效率 效率ηη、与转速比 、与转速比 ii TB TB 的变化规律。 的变化规律。 BB/(ρgn /(ρgn BB 22 DD 55 TTnn TT TBTB 泵轮力矩系数 泵轮力矩系数λλ
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