第四章液力傳動(dòng)機(jī)械

1、第四章 液力偶合器和變距器第一節(jié) 液力傳動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)形式及工作原理工程上，通常對包含有液力傳動(dòng)元件的各種傳動(dòng)機(jī)械統(tǒng)稱為液力傳動(dòng)機(jī)械或液力傳動(dòng)的裝置。這個(gè)稱謂有兩個(gè)方面的含義，一是區(qū)別于純機(jī)械(齒輪、皮帶等)傳動(dòng)、電力傳動(dòng)及其它形式的機(jī)電類動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)械；二是區(qū)別于液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)等其它形式的流體傳的機(jī)械。從這兩個(gè)含義上來說，液力元件是任何一種液力傳動(dòng)機(jī)械的核心部件。液力傳動(dòng)元件簡稱液力元件，包括液力變矩器和液力偶合器兩大類產(chǎn)品，分別簡稱變矩器和偶合器。一、 變矩器的結(jié)構(gòu)形式及工作原理圖4-1所示是一種曾在裝載機(jī)等工程機(jī)械上廣泛使用的向心渦輪式變矩器，泵輪以“B”表示)15和罩殼3聯(lián)結(jié)，并通過剛

2、性相聯(lián)的彈性聯(lián)結(jié)盤2與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相聯(lián)，工作由飛輪輸入發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，是主動(dòng)轉(zhuǎn)子。渦輪(以“T”表示)4通過渦輪轂5由軸承支承在罩殼上，并通過花鍵聯(lián)結(jié)空心軸10，是被動(dòng)轉(zhuǎn)子，其輸出端也通過花鍵與安裝在后邊(右邊)的變速箱主動(dòng)齒輪相聯(lián)，工作中作為主動(dòng)力輸出構(gòu)件。支承殼體14與外殼體l聯(lián)結(jié)，并通過它將變矩器安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體上。依靠發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪與殼體上的同心止口，變矩器主動(dòng)轉(zhuǎn)子與殼體可以確保必要的同心性。導(dǎo)輪(以“D”表示)8安裝在導(dǎo)輪座11上，是不動(dòng)件。導(dǎo)輪座同時(shí)也作為主、被動(dòng)轉(zhuǎn)子的一個(gè)支承件。中心軸9是作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的第二輸出口設(shè)置的，用來驅(qū)動(dòng)作為液壓工作機(jī)械油源的供油泵或變矩器的冷卻補(bǔ)償油泵等其它工

3、作泵，與變矩器本身工作并無直接關(guān)系。泵輪、渦輪、導(dǎo)輪統(tǒng)稱工作輪，它們與離心泵和渦輪機(jī)中葉輪的作用原理是相同的，只是在結(jié)構(gòu)外形上有些差異。在變矩器的各工作輪之間，常常有一段無葉片的聯(lián)結(jié)通道，在變矩器工作時(shí)，全部流道空間以及渦輪與罩殼間都充滿工作液體，一般是專用的液力傳動(dòng)油或20號透平油等具有較小粘度，理化性能穩(wěn)定的礦物油或加有少量的其它添加劑。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，飛輪帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)液體作離心運(yùn)動(dòng)流出，并經(jīng)由外側(cè)的輪間通道漩入渦輪，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)并在渦輪內(nèi)作向心運(yùn)動(dòng)，此后流出渦輪進(jìn)入導(dǎo)輪，最后流出導(dǎo)輪又循環(huán)流回泵輪，如此周而復(fù)始的在工作輪間循環(huán)流動(dòng)，并且?guī)?dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)對外輸出動(dòng)力?？梢钥吹?，對每個(gè)液

4、體質(zhì)點(diǎn)而言，它們既有軸面方向里的運(yùn)動(dòng)，也有隨工作輪一起旋轉(zhuǎn)面引起的圓周方向上的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡是一條空間曲線。在液力行業(yè)中，通常把上述液體循環(huán)流動(dòng)的整個(gè)封閉空間稱為“工作腔”，而稱工作腔的軸面圖形為“循環(huán)圓”，雖然其形狀實(shí)際上未必是圓形，如圖示的變矩器，略呈梨形狀。循環(huán)圓的內(nèi)、外壁面則稱內(nèi)環(huán)和外環(huán)。循環(huán)圓是變矩器中液體軸面流動(dòng)的平面圖形，它不包括內(nèi)環(huán)中間芯部的圖形在內(nèi)，因?yàn)槟抢餂]有葉片，也沒有液體的循環(huán)流動(dòng)，沒有液體與工作輪構(gòu)件間的功能交換過程。在一般表示變矩器的過流部分圖形時(shí)，通常只須畫出循環(huán)圓，而且只是軸心線一側(cè)的循環(huán)圓即可，如圖4-2(a)那樣，它可以表示出變矩器工作腔及各工作輪的主要線性

5、幾何參數(shù)。循環(huán)圓的最大直徑D是變矩器的有效直徑，是一個(gè)標(biāo)志性參數(shù)。圖4-1變矩器的D=355mm，這一數(shù)字也被作為變矩器型號的標(biāo)志值。圖4-1 YB355向心渦輪變矩器1外殼體；2一彈性聯(lián)結(jié)板；3一罩殼；4一渦輪；5一渦輪轂；6一襯套；7供油泵驅(qū)動(dòng)盤；8導(dǎo)輪；9一供油泵驅(qū)動(dòng)軸；10一渦輪空心軸；11一導(dǎo)輪座；12一油封；13一泵輪套；14一變矩器支承殼；15一泵輪 變矩器各工作輪進(jìn)、出口邊與軸面平均流線的交點(diǎn)位置是表征各工作輪半徑或直徑的標(biāo)示點(diǎn)。循環(huán)圓一般不一定是對稱圖形，不同的循環(huán)圓圖形的各相對線性幾何參數(shù)(一般以對D的比值計(jì))會有一定的差異，角度參數(shù)也有不同。平均流面上工作輪進(jìn)、出口的角度

6、參數(shù)平面直觀表示如圖4-2(b)所示，符號法則與泵和渦輪機(jī)相同，即=w，(-)。這些規(guī)則對偶合器同樣適用。液力傳動(dòng)中關(guān)于運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的符號法則是： （a） （b）圖4-2 變矩器的循環(huán)圓及相關(guān)幾何參數(shù)的表示 轉(zhuǎn)速：以泵輪轉(zhuǎn)速nB為正，渦輪轉(zhuǎn)向與它相同為正，相反為負(fù)。 速度：以泵輪牽連速度uB為正，Cu與uB同向?yàn)檎?，反向?yàn)樨?fù)。 轉(zhuǎn)矩：以MB，MT，。Md分別表示外界(動(dòng)力機(jī)、負(fù)載機(jī)械，機(jī)架體)對工作輪的軸上轉(zhuǎn)矩。所有轉(zhuǎn)矩也均以nB方向?yàn)檎?。因此，在正常的?dòng)力傳輸狀態(tài)，由動(dòng)力機(jī)通過變矩器驅(qū)動(dòng)負(fù)載工作，稱“牽引工況”，此時(shí)MBO，MT0。 流量：工作腔中循環(huán)流量以q v(m3s)表示，流量方

7、向均為在泵輪中作離心流動(dòng)的方向。 能頭：各工作輪中重力能頭在q v方向上的增量統(tǒng)稱工作輪的能頭，單位為m。這里既不用“揚(yáng)程”的稱謂，也不用“水頭”的稱謂。在此方向上液體能頭增加，工作輪能頭為正，反之為負(fù)。 除了工作腔中循環(huán)流動(dòng)的流量q v外，為維持工作油的熱平衡并使工作腔中保持必要的壓力，還必須有一個(gè)通過專用的補(bǔ)償、冷卻油泵向工作腔供給補(bǔ)償冷卻油的流量qv,c,這是一個(gè)與q v完全不同概念的流量，是工作腔中工作液體與外界的交換流量，其數(shù)值僅在q v的百分之幾的數(shù)量級，不可混淆。稱 K=-MT/MB 4-1)為變矩系數(shù)。設(shè)變矩器的傳動(dòng)效率為，則： =-MTnTMBnB=KiTB (4-2)式中

8、irB=nTnB (4-3)為變矩器的轉(zhuǎn)速比，其正負(fù)由的正負(fù)決定。按動(dòng)力平衡的一般原理，若以工作腔中液體為研究對象，在穩(wěn)定平衡運(yùn)行狀態(tài)，若不考慮機(jī)械摩擦的因素，動(dòng)力平衡的條件應(yīng)為 MB+MT+MD=0 (4-4) 故必有 -MT=MB+MD (4-4)MD是機(jī)殼通過導(dǎo)輪對液體的作用轉(zhuǎn)矩。如果把變矩器的輸入和輸出軸與一個(gè)機(jī)械減速箱的輸入和輸出軸對應(yīng)，那末MD就相當(dāng)于減速箱箱體對齒輪機(jī)構(gòu)的作用轉(zhuǎn)矩。 可以對變矩器的基本特點(diǎn)作以下的簡述： 1結(jié)構(gòu)上，變矩器只少有三個(gè)工作輪：泵輪，渦輪和導(dǎo)輪。一般情況下，各工作輪的葉片都是空間扭曲的，以便獲得良好的流動(dòng)條件，使裝置具有較高的傳動(dòng)效率。 2由于導(dǎo)輪的存在

9、，變矩器的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩一般是不相等的，它可以“變矩”，變矩器的稱謂也由此而來。 3變矩器作為一種傳動(dòng)機(jī)械，它的主、被動(dòng)轉(zhuǎn)子間是沒有剛性約束的，是一種二自由度的傳動(dòng)裝置，這是與齒輪傳動(dòng)等機(jī)械傳動(dòng)所完全不同的。在某一工作狀態(tài)下具體的輸入和輸出轉(zhuǎn)速nB和nT值取決于該狀態(tài)下變矩器的輸入和輸出軸上的轉(zhuǎn)矩平衡條件，它好像一個(gè)彈簧，實(shí)際長度由當(dāng)時(shí)的彈簧力與外作用拉(壓)力的平衡條件確定一樣。4變矩器由于主、被動(dòng)轉(zhuǎn)子件間是依靠流動(dòng)液體相聯(lián)系的，是一種扭轉(zhuǎn)柔性傳動(dòng)，可以衰減扭振，并且由于除軸承、密封件外沒有運(yùn)動(dòng)構(gòu)件間的直接摩擦，易于做到少維護(hù)、高壽命和高可靠性工作。二、偶合器的結(jié)構(gòu)及工作原理 從理論上講，任

10、何一個(gè)變矩器去掉導(dǎo)輪，都是一個(gè)偶合器，因?yàn)榇藭r(shí)必有MB=MT的結(jié)果。此時(shí)，液力元件在某種程度上好像一個(gè)聯(lián)軸器那樣等值的傳輸轉(zhuǎn)矩，所以也有人稱偶合器為液力聯(lián)軸器。不過，這不是我國規(guī)范的名稱，而且實(shí)際上偶合器也與機(jī)械聯(lián)軸器有本質(zhì)性的差別，它也是一種二自由度的傳動(dòng)機(jī)械，而且在工作狀態(tài)nB nT，輸入輸出轉(zhuǎn)速也是由軸上的轉(zhuǎn)矩平衡條件決定的。 實(shí)際偶合器的結(jié)構(gòu)與變矩器還是有很大差異的，主要表現(xiàn)在葉片都是平面形的，一般都軸面布置，工作腔中一般也沒有內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)，裝置也可以沒有固定機(jī)架而直接放置于動(dòng)力機(jī)和負(fù)載機(jī)械的軸承上。圖4-3便是一種最簡單的偶合器結(jié)構(gòu)圖，該裝置直接支承安裝在負(fù)載機(jī)械的外伸軸上，動(dòng)力通過皮帶

11、輪輸入，泵輪構(gòu)件支承在渦輪構(gòu)件上。偶合器的工作液體與變矩器并無不同要求，只是一些易燃易爆環(huán)境中使用的偶合器，出于安全考慮，需使用水介質(zhì)或其它難燃液體。但此時(shí)軸承的潤滑和水過熱汽化壓力造成的爆裂可能性應(yīng)予必要的特殊考慮。 早期的偶合器襲用變矩器的結(jié)構(gòu)形式，是有內(nèi)環(huán)的，如圖4-4中虛線所示。但是后來人們發(fā)現(xiàn)內(nèi)環(huán)也并非必要，無內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)同樣可以形成泵輪與渦輪間的循環(huán)流動(dòng)。圖4-3 一種普通型耦合器的結(jié)構(gòu)圖1動(dòng)力輸入皮帶； 2渦輪；3泵輪 圖4-4 偶合器的循環(huán)圓及葉片形式 基于工作原理和結(jié)構(gòu)上的實(shí)際情況，原則上說偶合器是可以逆向工作的，即把泵輪和渦輪對換使用也是可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸功能的。 偶合器大多是在

12、不充滿工作液體的條件下工作的，稱“部分充液狀態(tài)”。這也是與變矩器所不同的。設(shè)： V工作腔總?cè)莘e(不包括葉片所占據(jù)的體積)； Vy工作腔內(nèi)液體體積； Vy 工作腔相對充液量，；Vy=VyV Vo偶合器總?cè)莘e，包括工作腔及輔助腔室在內(nèi)； Vo,y偶合器總充液量； Voy 偶合器相對充液量， Vo,y=Vo,yVo 直接影響偶合器動(dòng)力傳輸能力的是Vy和Vy，但工作過程中實(shí)際的Vy是無法測定的，所以一般只能以Vo,y和Vo,y ，來衡量偶合器的工作狀態(tài)。而在一定的Vo,y 條件下，不同工況iTB，Vy 實(shí)際上是變化的。應(yīng)該說明，工作腔充液量和工作腔內(nèi)流量是完全不同的兩個(gè)概念，但是二者有著密切的關(guān)系，充

13、液量的大小將直接影響的是浸潤流道的過流面積，而流量是由過流面積與速度之積決定的。由于沒有內(nèi)環(huán)以及部分充液工作，偶合器中的流動(dòng)情況要比變矩器復(fù)雜得多，對此我們可作以下簡單的說明： 1設(shè)，nB保持一定值。當(dāng)nTnB，直至nT=0，工作腔中有很強(qiáng)的循環(huán)流動(dòng)，流量很大，液體借助于強(qiáng)烈的接近圓形的一個(gè)軸面流動(dòng)而緊貼外環(huán)，此時(shí)空氣處于循環(huán)圓中部而形成一個(gè)類似內(nèi)環(huán)的核心部分，如圖4-5(a)所示。此時(shí)液體在泵輪中作離心流動(dòng)，在渦輪中作向心流動(dòng)，工作腔中處于液流的穩(wěn)定“大循環(huán)”狀態(tài)。 (a) (b) (c)圖4-5 無內(nèi)環(huán)耦合器的部分充液工作2當(dāng)nTuo，所以必然有w2wo的關(guān)系，而由于w=cm的關(guān)系，可知液

14、流在小半徑位置的過流斷面積必然要大于大半徑處的過流斷面積，從而可以大致地勾畫出浸潤流道的軸面圖形。但是，要作定量計(jì)算還是困難的，原因之一就是無壓流動(dòng)的浸潤流道不確定性使我們很難作出關(guān)于平均流線的適當(dāng)假定和具體位置的表示方法，甚至對浸潤流道而言的工作輪進(jìn)口和出口邊的位置也難以準(zhǔn)確找到。 5在一定的Vo,y條件下，Vy在不同iTB時(shí)是不同的，但又很難確定它們之間的變化規(guī)律。而對偶合器的特性影響又是十分重要的因素，這就給偶合器特性的解析分析帶來極大的困難。 6除了以上種種流動(dòng)復(fù)雜性的表現(xiàn)以外，實(shí)際上偶合器中流動(dòng)還有液體摻氣混流的情況。由于進(jìn)口沖擊擾動(dòng)，液流卷吸工作腔中空氣而形成液氣混合的兩相混合流動(dòng)

15、狀態(tài)，實(shí)際上使工作液體與空氣間沒有清晰的界面，整個(gè)工作腔中成為一個(gè)非均密度的兩相流介質(zhì)流場。這種兩相化的程度又是與irB密切相關(guān)的。由于偶合器流動(dòng)的這種復(fù)雜情況，使它在應(yīng)用流體機(jī)械相似理論時(shí)有很大的不準(zhǔn)確性，這是它與變矩器、葉片泵、水輪機(jī)等其它葉片式機(jī)械的一個(gè)明顯差異之處。 最后，我們再說明一個(gè)偶合器的“主一輔室靜壓平衡”原理。偶合器不同工況下Vy的變化正是借助于這種靜壓平衡關(guān)系，使液體在工作腔和輔室間自動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移和平衡的。 在圖4-5(a)中，循環(huán)圓外緣處的a點(diǎn)受到來自工作腔和輔室兩方面的靜壓力作用，兩個(gè)作用平衡時(shí)，工作腔與輔室間就不會有液體流動(dòng)，Vy處于不變狀態(tài)。工作腔中循環(huán)液流的強(qiáng)度，輔

16、室中液體的角速度y=B+T2，主、輔室的成壓液體層厚度ra-ra和ra-rf，都是形成上述壓力平衡的條件，也就是形成一定的Vy的條件。工況iTB或是rf的變化，都會打破上述壓力平衡的狀態(tài)，出現(xiàn)主一輔室間的液體轉(zhuǎn)移。定充液量型偶合器是Vo，不變條件下通過這種轉(zhuǎn)移而改變Vy的，變充液量(可調(diào)節(jié)式)型偶合器則是在這種轉(zhuǎn)移中既有Vy的變化，也有Vo,y 的變化的。但是，這種靜壓平衡原理目前也還只能用于定性分析，難以作出有效的定量描述。 第二節(jié) 液力變矩器的特性曲線 用以表示液力變矩器性能參數(shù)的曲線圖叫做液力變矩器的特性曲線。根據(jù)曲線上所標(biāo) 示的變矩器性能參數(shù)的不同，液力變矩器的特性曲線有：輸出特性曲線

17、、原始特性曲線、 輸入特性曲線以及柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)的聯(lián)合輸出特性曲線。 一、輸出特性曲線 一定結(jié)構(gòu)的液力變矩器，工作腔里充滿一定密度的工作油，當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速nB固定不變 時(shí)，其渦輪扭矩MT與渦輪轉(zhuǎn)速nT的關(guān)系；泵輪扭矩MB與渦輪轉(zhuǎn)速nT的關(guān)系；效率與渦輪轉(zhuǎn)速nT的關(guān)系都有一定的變化規(guī)律，表示這些變化規(guī)律的曲線就叫做變矩器的輸出特性曲線，又叫做變矩器的外特性曲線。圖46即石油鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)中常用的向心式液力變矩器的輸出特性曲線。變矩器的輸出特性曲線由實(shí)驗(yàn)測得。實(shí)驗(yàn)時(shí)，nB固定為變矩器的額定輸入轉(zhuǎn)速，向輸出軸施加載荷，工作油的溫度控制在一定范圍內(nèi)，實(shí)測出不同外載時(shí)的nT、MT、MB諸參數(shù)值。變矩

18、器的效率由計(jì)算得出，計(jì)算公式為 圖 46 變矩器的輸出特性曲線 =輸出功率輸入功率=NTNB=MTnTMBnB 最后以橫坐標(biāo)表示nT；以縱坐標(biāo)表示MT、MB、繪制出該型變矩器的輸出特性曲線。 由輸出特性曲線上可以看到MTnT曲線是條陡斜線，當(dāng)nT=0時(shí)，MT有最大值MTmax; 當(dāng)nT逐漸升高時(shí)，MT隨即減??；當(dāng)nTnB時(shí)，MT0。MT與nT的變化規(guī)律屬于自動(dòng)無級調(diào)速、無級變矩的軟特性。柴油機(jī)的輸出特性為硬特性，當(dāng)柴油機(jī)與液力變矩器聯(lián)合工作時(shí)，其硬特性就通過變矩器轉(zhuǎn)變?yōu)檐浱匦?，因此柴油機(jī)液力變矩器的動(dòng)力機(jī)組符合石油鉆機(jī)的需要，對鉆機(jī)的工作極為有利，這就是液力變矩器在石油鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)中廣為應(yīng)用的原因

19、。 nT曲線類似拋物線。由于變矩器旋轉(zhuǎn)組件的機(jī)械摩擦損失、工作腔里工作油的漏失和工作油循環(huán)時(shí)的水力損失，導(dǎo)致了變矩器的輸出功率與輸入功率不等。其中水力損失對變矩器效率的影響尤為嚴(yán)重。 液流在工作輪葉片流道里流動(dòng)時(shí)有流阻損失，在工作輪入口處有沖擊渦流損失，這兩種損失形成了變矩器的水力損失。流阻損失與環(huán)流量Q有關(guān)，而沖擊渦流損失則與渦輪轉(zhuǎn)速nT有關(guān)。對于一定結(jié)構(gòu)的變矩器，只有在渦輪轉(zhuǎn)速為nT*工況時(shí)，液流才會無沖擊地進(jìn)入工作輪，加以這時(shí)環(huán)流量Q亦不太大，因此nT*工況的效率最高。nT曲線上的拐點(diǎn)即其最高效率點(diǎn)， 此處通常max=0.80.9。 nT*工況即變矩器的最高效率工況，是變矩器最理想的工況

20、，變矩器的結(jié)構(gòu)就是按nT*工況進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)的。然而，由于外載的變化，變矩器的工況不可能固定不變。當(dāng)nT偏離nT*過多時(shí)，顯然相應(yīng)的值很低，這時(shí)變矩器的機(jī)械損失與水力損失的能量都轉(zhuǎn)化為工作油的熱能，從而導(dǎo)致工作油的溫度升高。效率越低，功率損失越大，油溫越高。在高溫下，工作油極易氧化變質(zhì)，最終導(dǎo)致變矩器失效，因此變矩器不允許在效率過低的工況下長期運(yùn)轉(zhuǎn)，通常規(guī)定變矩器在0.75范圍內(nèi)工作。設(shè)nT1為規(guī)定的低速限；nT2為規(guī)定的高速限，nT1與nT2的區(qū)間即變矩器的高效工作區(qū)。高效工作區(qū)的范圍以d表示d=nT2nT1，標(biāo)志著變矩器高效工作區(qū)的寬窄程度。至于nT1、nT2、d的具體數(shù)值以及相應(yīng)的范圍，則

21、視變矩器的工作參數(shù)與具體應(yīng)用情況而定。變矩器被限定在高效工作區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)是對長期工作而言，但在短期間內(nèi)，是可以超出高效工作區(qū)工作的。 MBnT曲線變化較為平緩。當(dāng)外載變化時(shí)，在高效工作區(qū)范圍內(nèi)，MB的變化幅度不大，因此驅(qū)動(dòng)變矩器的柴油機(jī)輸出扭矩的變化也不大。這種輸出扭矩基本穩(wěn)定的工作狀況，對柴油機(jī)來說是極為有利的。外載很小時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)速nT升高并向固定的泵輪轉(zhuǎn)速nB靠近，這時(shí)MB急劇降低，從而保證了輕載或者空載時(shí)，變矩器的輸入功率很低，亦即柴油機(jī)的輸出功率很低，有利于節(jié)約柴油機(jī)的耗油量。輸出特性曲線表示工作輪扭矩的平衡關(guān)系。MT與MB兩曲線的交點(diǎn)C即MD=0，MT=MB的工況點(diǎn)，通常稱為偶合器工況點(diǎn)。

22、C點(diǎn)左方，MTMB；C點(diǎn)右方，MTMB。輸出特性曲線展示了變矩器的各種工況。nT=0為制動(dòng)工況，此時(shí)渦輪停止運(yùn)轉(zhuǎn)；渦輪扭矩達(dá)到最大值MT=MTmax，MTmax又稱為制動(dòng)扭矩，其效率=0。 nTnB為空轉(zhuǎn)工況，此時(shí)渦輪轉(zhuǎn)速最高，接近泵輪轉(zhuǎn)速，渦輪扭矩MT0，其效率=0。向心式液力變矩器在空轉(zhuǎn)工況，nT略低于nB工作腔里，保持著少量環(huán)流量Q，有少許渦輪扭矩MT僅用以克服本身的機(jī)械摩擦損失，維持高速旋轉(zhuǎn)，而其輸出扭矩則為零。 nT=*為無沖擊工況，即最高效率工況。 nT=nTc為偶合器工況。 T1稱為高效工作區(qū)下限，nT2稱為高效工作區(qū)上限。 二、 原始特性曲線 變矩器的性能參數(shù)除MB、MT、nB

23、、nT、外，還有轉(zhuǎn)速比i、變矩比K、泵輪扭矩系B，渦輪扭矩系數(shù)T等。 圖 47 YB700-液力變矩器的輸出特性曲線形狀 圖 48 CHC750-2液力變矩器的輸出特性曲線形狀 渦輪轉(zhuǎn)速nT與泵輪轉(zhuǎn)速nB以酌的比值叫做轉(zhuǎn)速比i(i=nTnB)。變矩器工作時(shí)，隨著外載的改變，nT改變，i也改變，因此轉(zhuǎn)速比i標(biāo)志著變矩器的工況。制動(dòng)工況i=0；空轉(zhuǎn)工況i 1；最高效率工況i=i*；偶合器工況i=ic；高效工作區(qū)下限工況i=i1；高效工作區(qū)上限工況i=i2。轉(zhuǎn)速比i的變化范圍從0到接近1。 渦輪扭矩MT與泵輪扭矩MB的比值叫做變距比K（K=MTMB）。變矩器工作時(shí)，隨著外載、nT、i的改變，MT、M

24、B也在改變，因此不同工況時(shí)將有不同的K值。變距比K隨i改變，K是i的函數(shù)。 效率=NTNB=MTMBnTnB=Ki，因此也是i的函數(shù)。 與離心泵等葉片式水力機(jī)械一樣，變矩器的設(shè)計(jì)程序是先選擇一臺合適的樣機(jī)，然后按相似理論進(jìn)行設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的變矩器應(yīng)與樣機(jī)在結(jié)構(gòu)上幾何相似，及相應(yīng)尺寸互成比例、流道形狀相似、葉片結(jié)構(gòu)角相等。如果在工作時(shí)它們的轉(zhuǎn)速比i相同，即工況相同， 那么它們就會有運(yùn)動(dòng)相似。凡屬幾何相似的變矩器，在運(yùn)動(dòng)相似條件下，它們的有關(guān)性能參數(shù)是有一定比例關(guān)系的，因此，可以根據(jù)需要，按已知樣機(jī)的結(jié)構(gòu)與性能，設(shè)計(jì)出新的變矩器。根據(jù)相似理論，凡具有幾何相似的液力變矩器，在運(yùn)動(dòng)相似條件下，其軸上扭矩

25、應(yīng)與線性尺寸的五次方、轉(zhuǎn)速的二次方以及工作油重度的一次方的乘積成正比，即MD5n2=M（D）5（n）2=const。如果規(guī)定軸上扭矩M為所設(shè)計(jì)變矩器的泵輪扭矩MB；線性尺寸D為有效直徑；轉(zhuǎn)速n為泵輪轉(zhuǎn)速nB；液體重度為工作油重度，再設(shè)M、D、n、為樣機(jī)的相應(yīng)參數(shù)，比例常數(shù)為B于是 MBD5nB2=MBD5nB2=B （4-6）因此 MB=BD5nB2 式(46)即變矩器的泵輪扭矩實(shí)用方程式，式中B稱為泵輪扭矩系數(shù)。該式包括了其有代表性的尺寸因素D、運(yùn)動(dòng)因素nB，工作參數(shù)MB以及工作油因素等：泵輪扭矩系數(shù)B，可按樣機(jī)的實(shí)際資料通過計(jì)算獲得。由于B是以樣機(jī)的實(shí)際性能參數(shù)為基礎(chǔ)的，所以包含B因素的式

26、(46）較為符合實(shí)際情況。變矩器身工況不同，泵輪扭矩不同，B的數(shù)值亦不相同，因此B是i的函數(shù)。 凡屬幾何相似的液力變矩器，在相同的工況下，應(yīng)有相同的B值。凡屬幾何相似的液力變矩器應(yīng)有相同的Bi曲線。 同理，按相似理論可導(dǎo)出渦輪扭矩方程式MD5nT2=MD5nT2=const=TCMT=TCD5nT2 上式中，TC為比例常數(shù)。TC是i的函數(shù)。凡屬幾何相似的液力變矩器，在相同工況下應(yīng)有相同的TC值。 在實(shí)際應(yīng)用中并不采用包含nT的渦輪扭矩方程式，按變矩比公式K=MTMB因此 MT=KMB=KBD5nB2取 B=KB得到 MT=TD5nB2 (47)式 (47) 即變矩器的渦輪扭矩實(shí)用方程式，式中T

27、稱為渦輪扭矩系數(shù)。顯然T是i的函數(shù)。 T與TC的關(guān)系為MT=TD5nB2=TCD5nB2因此 T=TCnTnB2即 T=TCi2凡屬幾何相似的液力變矩器，在相同的工況下具有相同的TC值，因此必然具有相同的T值。凡屬幾何相似的液力變矩器應(yīng)有相同的Ti曲線。 綜上所述，K、B、T都是i的函數(shù)，因此凡屬幾何相似的液力變矩器無論尺寸大小，泵輪轉(zhuǎn)速高低，工作油重度大小，在轉(zhuǎn)速比相同條件下都應(yīng)有相同的K、B、T值。凡屬幾何相似的液力變矩器必有相同的Ki、i、Bi、Ti曲線。K、B隨i變化的具體數(shù)值可根據(jù)變矩器的輸出特性曲線，按各自的有關(guān)公式計(jì)算得出，然后以橫坐標(biāo)表示轉(zhuǎn)速比I ；以縱坐標(biāo)表示K、B ，繪制出

28、曲線。這種Ki、i、Bi曲線就叫做變矩器的原始特性曲線。其實(shí)，利用輸出特性曲線，只需將MTnT曲線的縱坐標(biāo)比例尺乘以 1D5nB2 ；橫坐標(biāo)比例尺乘以 1nB 就得到Bi曲線。同理，nT曲線也可以轉(zhuǎn)化為i曲線。因此，原始特性曲線圖上的Bi、i曲線與輸出特性曲線圖上的MBnT、nT曲線是相似的。Bi、i代表了MBnT、nT的變化趨勢與特征。 由于T=KB，當(dāng)K、B已定時(shí)，T即可確定，加以Ki曲線已展示了T的變化程度與趨勢，因此原始特性曲線圖上不再繪制Ti曲線。變矩器的原始特性曲線如圖4911所示。 原始特性曲線是幾何相似的同一類型液力變矩器所共有的基本性能曲線，既可用以進(jìn)行變矩器設(shè)計(jì)，又可用以從

29、事變矩器與柴油機(jī)匹配選型，有時(shí)又可以代表輸出特性曲線進(jìn)行變矩器性能的對比與探討。 三、輸入特性曲線圖 4-9 變矩器的原始特性曲線 變矩器輸出特性曲線中的MBnT曲線，通常是在nB固定為受矩器的額定輸入轉(zhuǎn)速條件下測得的。如果改變nB的固定轉(zhuǎn)速，那么MBnT曲線也將改變，因此MB與nB之間有著一定規(guī)律，MB與nB的關(guān)系曲線來表示，該曲線就叫做變矩器的輸入特性曲線。 圖 4-11 CHC750-2液力變矩器 的原始特性曲線圖 4-10 YB700-液力變矩器 的原始特性曲線根據(jù)泵輪扭矩實(shí)用方程式 MB=BD5nB2 ，當(dāng)變矩器結(jié)構(gòu)一、工作油一定，工況一定時(shí)( D、B 皆為定值)，MB應(yīng)與nB的平方

30、成正比，即MBnB曲線為一條通過原點(diǎn)的拋物線。如果工況不同，B值就會不同，MBnB拋物線也就不同，因此，對于一定結(jié)構(gòu)充滿一定工作油的變矩器，當(dāng)標(biāo)志工況的轉(zhuǎn)速比i由0向接近于1變動(dòng)時(shí)，變矩器的輸入特性曲線就是一組拋物線。 圖412表示了向心式液力變矩器在不同工況時(shí)的輸入特性曲線。由圖上可以看出：當(dāng)i=0時(shí)有i0拋物線，當(dāng)i1時(shí)有imax拋物線，兩拋物線之間的區(qū)域即MB隨nB的變動(dòng)范圍。在轉(zhuǎn)速比i 不變條件下，由于MB隨nB2變化，因此MB較nB的變化劇烈得多。在nB固定不變時(shí)，隨著外載的增加，nT降低，工況改變，MB將沿縱向自下而上，順其拋物線組移動(dòng)。 圖 4-13 柴油機(jī)-液力變矩器共同作用時(shí)

31、的聯(lián)合輸入特性曲線圖4-12 變矩器的輸入特性曲線輸入特性曲線用于解決變矩器與柴油機(jī)的合理匹配問題。 當(dāng)柴油機(jī)與液力變矩器匹配工作時(shí)，變矩器的輸入扭矩，對于柴油機(jī)來說就是柴油機(jī) 的負(fù)荷扭矩，因此MBnB曲線就是變矩器加給柴油機(jī)的負(fù)荷曲線。當(dāng)已知柴油機(jī)的凈外特性曲線(已扣除自身輔件功率消耗的柴油機(jī)外特性)與所匹配的液力變矩器的輸入特性曲線時(shí)，將兩組曲線繪制在同一坐標(biāo)內(nèi)，這樣就得到柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)的聯(lián)合輸入特性曲線。在聯(lián)合輸入特性曲線上可以看出柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)的工況范圍。 圖413表示了柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)的聯(lián)合輸入特性曲線。 圖中abcd曲線 為柴油機(jī)的凈外特性曲

32、線，df、ag 為柴油機(jī)的調(diào)速特性曲線 ，b為柴油機(jī)的最大極限特點(diǎn)，d為柴油機(jī)的最大功率扭矩點(diǎn)，g為柴油機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)點(diǎn)。 變矩器制動(dòng)工況i0時(shí)，MBnB拋物線與柴油機(jī)凈外特性曲線相交于c，與調(diào)速特性曲線ag相交于n 。變矩器空轉(zhuǎn)工況imax時(shí)，MBnB拋物線與柴油機(jī)調(diào)速特性曲線df、ag相交于e、m 。變矩器的最高效率工況i*以及高效率工作區(qū)上、下限工況i1、i2 ，其MBnB拋物線均與柴油機(jī)的特性曲線相交于相應(yīng)點(diǎn)。 cdemnc曲線即柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)的聯(lián)合輸入特性曲線。該曲線所包絡(luò)的范圍就是柴油機(jī)-液力變矩器機(jī)組在不同工況、不同泵輪轉(zhuǎn)速時(shí)，共同工作的工況范圍，亦即泵輪所需輸入扭矩

33、與柴油機(jī)所能提供的扭矩，供求雙方的平衡范圍。變矩器與其匹配的柴油機(jī)只能在cdemnc曲線區(qū)域內(nèi)共同工作。液力變矩器與柴油機(jī)不能任意組合工作。為了充分發(fā)揮柴油機(jī)與液力變矩器的效能，雙方應(yīng)有合理的匹配，其匹配原則是： (1)變矩器最高效率工況的MBnB拋物線與柴油機(jī)凈外特性曲線的交點(diǎn)應(yīng)在柴油機(jī)最大功率扭矩點(diǎn)附近，以便充分利用柴油機(jī)功率。 (2)變矩器高效工作區(qū)上、下限的MBnB拋物線與柴油機(jī)特性曲線的交點(diǎn)應(yīng)處于柴油機(jī)單位千瓦小時(shí)耗油量的最低范圍，以便提高柴油機(jī)燃料的經(jīng)濟(jì)性。 （3）變矩器制動(dòng)工況的MBnB拋物線與柴油機(jī)凈外特性的交點(diǎn)應(yīng)在柴油機(jī)最大扭矩點(diǎn)的右方附近，目的是獲得較大扭矩以適應(yīng)鉆機(jī)啟動(dòng)與

34、超載的要求。 四、柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)的聯(lián)合輸出特性曲線 液力變矩器的輸出特性曲線是在泵輪轉(zhuǎn)速nB固定不變條件下，通過實(shí)驗(yàn)測得的。當(dāng)外載改變，nT改變、i改變時(shí)，nB始終維持恒定。然而在變矩器與柴油機(jī)匹配工作時(shí)，雖然可使柴油機(jī)在其額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，但隨著變矩器外載的變化，卻不能使轉(zhuǎn)速保持恒定。比如，變矩器外載增加，nT當(dāng)即降低，i隨即減小，MBnB拋物線改變，MB相應(yīng)增加，柴油機(jī)負(fù)荷增加，根據(jù)柴油機(jī)的自動(dòng)適應(yīng)性，柴油機(jī)的工況點(diǎn)將沿其調(diào)速特性曲線與凈外特性曲線上移，結(jié)果是柴油機(jī)自動(dòng)“降速增矩”，使其輸出扭矩與負(fù)荷(MB)相平衡。由于柴油機(jī)轉(zhuǎn)速ne與泵輪轉(zhuǎn)速nB相等，因此nB必然降低。 柴油

35、機(jī)與液力變矩器共同工作用時(shí)，隨著變矩器外載的變化，ne與nB是變化的，盡管其變化一般不是太大，但仍引起共同工作時(shí)的MB與變矩器輸出特性曲線上的MB的不同，進(jìn)而引起MT的不同。柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)的MBnT、MTnT、nBnT變化規(guī)律具有實(shí)際工程意義，有必要予以討論。 柴油機(jī)與液力變矩器共同工作時(shí)，泵輪扭矩MB、渦輪扭矩MT、泵輪轉(zhuǎn)速nB以及效率隨渦輪轉(zhuǎn)速nT的變化曲線就叫做柴油機(jī)與液力變矩器共同作用時(shí)的聯(lián)合輸出特性曲線（圖4-14）。聯(lián)合輸出特性曲線可以根據(jù)變矩器的原始特性曲線、柴油機(jī)的凈外特性曲線通過計(jì)算繪制出來。計(jì)算繪制過程如下：（l)先標(biāo)定出一系列轉(zhuǎn)速比i：i0、i1、i*、i2

36、。(2)在原始特性曲線上找出與諸i相對應(yīng)的泵輪扭矩系數(shù)B：B0、1、B*、B2找出與諸i相對應(yīng)的變矩比 K：K0、K1、K*、K2；找出與諸i相對應(yīng)的效率：0、1*2 (3)按泵輪扭矩實(shí)用方程式MB=BD5nB2，將已知D、值以及與所標(biāo)定的i相應(yīng)的B值代入方程式，計(jì)算不同nB時(shí)的MB值；然后將計(jì)算結(jié)果繪于柴油機(jī)凈外特性曲線圖上并連成平滑曲線，此曲線即與所標(biāo)定的i相應(yīng)的MBnB拋物線，同理，許算并繪出與其它i相應(yīng)的MBnB拋物線。拋物線組與柴油機(jī)凈外特性曲線的交點(diǎn)依次為A0、A1、A*、A2，這些交點(diǎn)就是柴油機(jī)與變矩器的共同工況點(diǎn)。 (4)找出共同工況點(diǎn)處的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速ne：ne0、ne1、n*、

37、ne2，再找出共同工況點(diǎn)處的柴油機(jī)輸出扭矩Me：Me0、Me1、M*、Me2。 (5)統(tǒng)計(jì)并計(jì)算共同工況點(diǎn)處的有關(guān)參數(shù)。 A0：i=i0、ne=ne0、nT=inB=i0ne0、Me=Me0 K=K0、MT=KMB=K0Me0、0； A1：i=i1、ne=ne1、nT=inB=i1ne1、Me=Me1 K=K1、MT=KMB=K1Me1、1； A*：i=i*、ne=ne*、nT=inB=i*nB*、Me=Me* K=K*、MT=KMB=K*Me*、*；其余類推。（6）取橫坐標(biāo)為nT，在橫坐標(biāo)上標(biāo)定共同工況點(diǎn)處的諸nT值，以縱坐標(biāo)表示nB（ne）、MB（Me）、MT、諸參數(shù)，將參數(shù)值與nT相對應(yīng)

38、逐一標(biāo)繪并連成平滑曲線；這樣就得到了nB-nT、MB-nT、MT-nT、 -nT聯(lián)合輸出特性曲線。圖4-14描繪了聯(lián)合輸出特性曲線的繪制過程。圖4-15為12V190B-與YB700-動(dòng)力機(jī)組的聯(lián)合輸出特性曲線。圖4-16為MB820Bb與CHC750-2動(dòng)力機(jī)組聯(lián)合輸出特性曲線。圖 415 12V190B-1與YB700動(dòng)力 機(jī)組的聯(lián)合輸出特性曲線 聯(lián)合輸出特性曲線顯示了柴油機(jī)-液力變矩器動(dòng)力機(jī)組的工作特色，在石油鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)中，是確定大鉤起重量與大鉤提升速度的依據(jù)。圖 627 MB820Bb與CHC750-2動(dòng)力機(jī)組的聯(lián)合輸出特性曲線圖 416 MB820Bb與CHC750=2動(dòng)力機(jī)組的聯(lián)合輸

39、出特性曲線圖 414柴油機(jī)與液力變矩器共同作用時(shí) 聯(lián)合輸出特性曲線的繪制 第三節(jié) 液力變矩器在鉆機(jī)上的應(yīng)用 柴油機(jī)的輸出特性屬于硬特性，當(dāng)配以液力變矩器之后，就轉(zhuǎn)化為軟特性。輸出特性為軟特性的動(dòng)力機(jī)組適合石油鉆機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求，因此，液力變矩器在石油鉆機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)中得到廣泛應(yīng)用。隨著國產(chǎn)新鉆機(jī)曾多、液力變矩器研制水平的提高、液力變矩器在石油鉆機(jī)領(lǐng)域里的應(yīng)用將更加廣泛。 一、液力變矩器與機(jī)械變檔的配合工作 由于變矩器高效工作區(qū)以外效率過低，因此長期工作時(shí)，變矩器被限定在商效工作區(qū)范圍以內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，石油鉆機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)中常用的變矩器，其高效工作區(qū)范圍d2而重型鉆機(jī)的絞車與轉(zhuǎn)盤所要求的調(diào)速范圍R=58，因此，單

40、憑變矩器本身的調(diào)速性能是無法滿足鉆機(jī)的工作要求的。為了充分利用柴油機(jī)的功率，使鉆機(jī)獲得較大范圍的低速高扭矩，高速低扭矩的工作性能，目時(shí)又使變矩器始終在高效工作區(qū)范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，柴油機(jī)-液力變矩器驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)仍常設(shè)若干個(gè)機(jī)械檔。 裝設(shè)有四個(gè)機(jī)械檔柴油機(jī)液力變矩器驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)，在進(jìn)行起鉆操作時(shí)，如能及時(shí)換檔，那么就可以使變矩器在所確定的高效工作區(qū)內(nèi)自動(dòng)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)。比如，絞車滾筒掛合在I檔傳動(dòng)路線下，變矩器最初在高效工作區(qū)下限nT1，工況運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著大鉤負(fù)荷的逐漸減輕，變矩器自動(dòng)調(diào)速至高效工作區(qū)上限nT2工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，如于此時(shí)，絞車滾筒及時(shí)換成檔傳動(dòng)路線，變矩器隨即自動(dòng)調(diào)速至nT1工況附近工作，然后，隨著大

41、鉤負(fù)荷的繼續(xù)減輕，變矩器又自動(dòng)調(diào)速至nT2工況附近工作；依次換檔起鉆以及檔起鉆，情況相同，這樣，就保證了變矩器始終在高效工作區(qū)范圍內(nèi)調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)有滿足了鉆機(jī)的工作要求。起鉆操作時(shí)，變矩器輸出的轉(zhuǎn)速nT與大鉤提升速度vg的關(guān)系為 Vg =Dg60Zng =Dg60ZinT式中 vg 大鉤提升速度，m/s； ng絞車滾筒轉(zhuǎn)速，r/min nT 變矩器輸出軸速度，r/min Dg絞車滾筒平均工作直徑，m； Z 游動(dòng)系統(tǒng)有效繩數(shù)； i變矩器輸出軸至絞車滾筒的總傳動(dòng)比。起鉆操作時(shí)，變矩器的輸出扭矩MT與大鉤重力Qg的關(guān)系為 Qg=2ZKiDgMT-Gy 式中 Qg大鉤起重力，KN Z一游動(dòng)系統(tǒng)有效繩數(shù)

42、； K 一所用柴油機(jī)臺數(shù)； 變矩器輸出軸至大鉤的傳動(dòng)效率； Dg絞車滾筒平均工作直徑， m； MT 變矩器輸出扭矩， KNm Gy游動(dòng)系統(tǒng)中游動(dòng)件重力，KN； i變矩器輸出軸至絞車滾筒的總傳動(dòng)比。 起鉆操作時(shí)，變矩器的工況按聯(lián)合輸出特性曲線變化，其輸出軸轉(zhuǎn)速nT與扭矩MT在nT1nT2、MT1MT2高效工作區(qū)范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)速、 變矩。 大鉤提升速度ug與超重力Qg則因機(jī)械檔次不同、 傳動(dòng)路線不同。 總傳動(dòng)比不同，其變化范圍較大。 在檔 轉(zhuǎn) 動(dòng) 路線下，大鉤提升速度vg為v1v2，大鉤起重力Qg為Q1Q2，檔傳動(dòng)路線下，相應(yīng)為v1v2，Q1Q2。其余機(jī)械檔次情況，依此類推。圖 417 柴油機(jī)-液力

43、變矩器驅(qū)動(dòng)的鉆機(jī)設(shè)有四機(jī)械檔的Qgvg曲線 將各機(jī)械檔次的Qg、vg值逐點(diǎn)標(biāo)繪在Qg-vg坐標(biāo)上，連成平滑曲線，即得到大鉤起重力與大鉤提升速度的變化曲線，如圖417所示。 Qg-vg曲線上的I檔“未”與檔“初”的Qg、vg值相同，即檔 區(qū)的Qg-vg曲線與檔 區(qū)的Qg-vg曲線首尾相交。這是在鉆機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì)與變矩器選型設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了下述等比關(guān)系得到的。 高效工作區(qū)上限nT2高效工作區(qū)下限nT=d 相應(yīng)下限的輸出扭矩MT1相應(yīng)上限輸出扭矩MT2=d 檔總傳動(dòng)比i 檔總傳動(dòng)比i=d 、檔區(qū)的交點(diǎn)；、 擋區(qū)的交點(diǎn)與此同理。諸檔區(qū)的交點(diǎn)即起鉆時(shí)隨著立根從井筒中不斷起出，大鉤負(fù)荷不斷減少情況下的及時(shí)換檔點(diǎn)

44、。如換擋不及時(shí)就會導(dǎo)致變矩器效率降低、工作油過熱、出力不足和機(jī)組功率利用率降低。 由圖417可以看出液力變矩器與機(jī)械變檔配備。工作時(shí)的Qgvg曲線類似等功率曲線，從而有效地提高了鉆機(jī)的功率利用率。圖 4-18 ZJ45，一部柴-液機(jī)組工作時(shí)的理論Qg-vg曲線圖418為國產(chǎn)ZJ45鉆機(jī)，在一部柴油機(jī)液力變矩器機(jī)組工作時(shí)的理論Qgvg曲線。圖419為羅馬尼亞產(chǎn)F3203D鉆機(jī)，在三部柴油機(jī)液力變矩器機(jī)組并車時(shí)的Qgvg曲線。圖419 F320-3DH三部柴-液機(jī)組并車時(shí)的Qgvg曲線 二、液力變矩器輸出特性的調(diào)節(jié) 液力變矩器的輸出特性曲線是泵輪轉(zhuǎn)速nB固定為變矩器額定輸入轉(zhuǎn)速時(shí)的有關(guān)參數(shù)規(guī)律。如

45、果將nB的固定轉(zhuǎn)速值予以變換，那么變矩器的輸出特性曲線也將隨之改變。圖420表示了一定結(jié)構(gòu)的變矩器，在nB的固定值不同時(shí)，其輸出特性諸參數(shù)的變化情況。圖 421 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)變矩器輸出特性的變化圖420 不同nB時(shí)液力變矩器的輸出特性曲線 根據(jù)泵輪扭矩與渦輪扭矩實(shí)用方程式，MB、MT皆與nB的二次方成正比，因此當(dāng)nB的固定值做較小的改變時(shí)，必將導(dǎo)致MB與MT較大變化。事實(shí)上，圖420已經(jīng)表示出了這種變化狀況。 柴油機(jī)液力變矩器共同工作時(shí)的聯(lián)合輸出特性曲線是在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)定為額定轉(zhuǎn)速條件下繪制的，如果改變柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，聯(lián)合輸出特性曲線也將改變。 石油鉆機(jī)工作時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，可以改變變矩

46、器的輸出扭矩與效率。利用變矩器的這種調(diào)節(jié)性能，可以使變矩器的工作更好地適應(yīng)工作的需求。 如圖421所示，當(dāng)外載不變時(shí)，調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速可以改變渦輪轉(zhuǎn)速nT，從而得到所需要的大鉤提升速度vg。當(dāng)外載為輕載時(shí)，降低柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，變矩器改變由低效率向高效率工況轉(zhuǎn)移。當(dāng)需要維持nT不變時(shí)，調(diào)節(jié)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速就可以得到不同的輸出扭矩MT，這就是說在大鉤提升速度維持不變的情況下，可使大鉤的提升能力有較大的變化。三 、柴油機(jī)液力變矩 器 驅(qū) 動(dòng)的鉆井泵工作狀況圖4-22表示了柴油機(jī)-液力變矩器的鉆井泵 ，在不同尺寸缸套條件下，泵壓與排量的變化狀況。圖 637 柴油機(jī)-液力變矩器驅(qū)動(dòng)鉆井泵的pQ特性 開鉆初泵的缸套尺寸為D4，由于井淺，所需泵壓不高，液力變矩器的輸出扭矩MT較低，此時(shí)渦輪轉(zhuǎn)速在最高效率工況nT*處或其高效工作區(qū)上限nT2附近。隨著井筒的加深，所需泵壓不斷升高，變矩器的輸出扭矩MT當(dāng)即增加，渦輪轉(zhuǎn)速nT相應(yīng)降