液力耦合器及液

1、1/33ZFS2022-5-9第二章第二章 液力耦合器與液力變矩器液力耦合器與液力變矩器 2/33ZFS2022-5-9一、一、 液力傳動(dòng)的特點(diǎn)液力傳動(dòng)的特點(diǎn) ：1 1）使車輛具有良好的自動(dòng)適應(yīng)性能；）使車輛具有良好的自動(dòng)適應(yīng)性能；2 2）具有良好的防振隔振作用，提高了車輛）具有良好的防振隔振作用，提高了車輛的的 使用壽命；使用壽命；3 3）良好的啟動(dòng)性，提高了機(jī)械的通過性能；）良好的啟動(dòng)性，提高了機(jī)械的通過性能； 4 4）提高了機(jī)械的操縱性和舒適性；）提高了機(jī)械的操縱性和舒適性； 5 5）具有良好的限矩保護(hù)性，提高了機(jī)械的）具有良好的限矩保護(hù)性，提高了機(jī)械的操縱性和作業(yè)生產(chǎn)率；操縱性和作業(yè)生

2、產(chǎn)率； 6 6）成本較高，質(zhì)量較大，以及由于存在液）成本較高，質(zhì)量較大，以及由于存在液力損失而使傳動(dòng)效率要低些，最高效率約為力損失而使傳動(dòng)效率要低些，最高效率約為85859292，因而機(jī)械的燃料經(jīng)濟(jì)性和牽引，因而機(jī)械的燃料經(jīng)濟(jì)性和牽引效率有所降低。效率有所降低。3/33ZFS2022-5-9二、基本原理 液力變矩器是以液體為工作介質(zhì)并通過工作液體的動(dòng)能變化來傳遞轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)裝置。1 1內(nèi)燃機(jī)；內(nèi)燃機(jī)；2 2離心泵離心泵葉輪；葉輪；3 3管道；管道；4 4水輪機(jī)水輪機(jī)葉輪；葉輪；5 5水槽；水槽；6 6工作機(jī)；工作機(jī)；7 7液力變液力變矩器簡圖矩器簡圖 4/33ZFS2022-5-91 1泵輪殼；

3、泵輪殼；2 2渦輪；渦輪；3 3泵輪；泵輪；4 4輸入軸；輸入軸；5 5輸出軸；輸出軸；6 6、77葉片端部葉片端部 液力耦合器結(jié)構(gòu)示意圖液力耦合器結(jié)構(gòu)示意圖 5/33ZFS2022-5-9泵輪殼泵輪殼渦渦 輪輪泵輪泵輪液力耦合器的主要零件液力耦合器的主要零件 6/33ZFS2022-5-9液力耦合器工作示意圖液力耦合器工作示意圖 泵輪泵輪渦輪渦輪液流方向液流方向7/33ZFS2022-5-9液力耦合器的效率液力耦合器的效率 1122112212nMnMMMPPM1M2 inn128/33ZFS2022-5-9第二節(jié)第二節(jié) 液力變矩器液力變矩器 一、液力變矩器的構(gòu)造一、液力變矩器的構(gòu)造 11發(fā)

4、動(dòng)機(jī)曲軸；發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸；22變矩器殼；變矩器殼；33渦輪；渦輪；44泵輪；泵輪；55導(dǎo)輪；導(dǎo)輪；66導(dǎo)輪固定套管；導(dǎo)輪固定套管；77從動(dòng)軸；從動(dòng)軸；88起動(dòng)齒圈起動(dòng)齒圈 9/33ZFS2022-5-9液力變矩器的主要零件液力變矩器的主要零件 變矩器殼變矩器殼泵輪泵輪導(dǎo)輪導(dǎo)輪渦輪渦輪起動(dòng)齒圈起動(dòng)齒圈變矩器殼變矩器殼10/33ZFS2022-5-9B-泵輪泵輪T-渦輪渦輪D-導(dǎo)導(dǎo)輪輪液體在變矩器中的運(yùn)動(dòng)液體在變矩器中的運(yùn)動(dòng)11/33ZFS2022-5-9泵輪及外泵輪及外殼與發(fā)動(dòng)殼與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相機(jī)飛輪相連，通過連，通過離心力使離心力使液體由內(nèi)液體由內(nèi)向外流動(dòng)向外流動(dòng)液體在泵輪中的流動(dòng)液體在泵輪中的流動(dòng)

5、12/33ZFS2022-5-9流體向心流體向心流動(dòng)并改流動(dòng)并改變方向，變方向，驅(qū)動(dòng)渦輪驅(qū)動(dòng)渦輪及通過花及通過花鍵聯(lián)接的鍵聯(lián)接的變速器變速器液體在渦輪中的流動(dòng)液體在渦輪中的流動(dòng)13/33ZFS2022-5-9導(dǎo)輪靜止導(dǎo)輪靜止不動(dòng)，大不動(dòng)，大角度改變角度改變流體方向流體方向使之與泵使之與泵輪入角接輪入角接近近液體在導(dǎo)輪中的流動(dòng)液體在導(dǎo)輪中的流動(dòng)14/33ZFS2022-5-9發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪變矩器外殼變矩器外殼單向離合器單向離合器液流方向液流方向變速器輸入軸變速器輸入軸變速器外殼變速器外殼15/33ZFS2022-5-9二、液力變矩器的工作原理二、液力變矩器的工作原理 變

6、矩器之所以能起變矩作用，是由于結(jié)構(gòu)上有變矩器之所以能起變矩作用，是由于結(jié)構(gòu)上有了導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)。在液體循環(huán)流動(dòng)的過程中，固定不動(dòng)了導(dǎo)輪機(jī)構(gòu)。在液體循環(huán)流動(dòng)的過程中，固定不動(dòng)的導(dǎo)輪給渦輪一個(gè)反作用力矩，使渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩的導(dǎo)輪給渦輪一個(gè)反作用力矩，使渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩不同于泵輪輸入的轉(zhuǎn)矩不同于泵輪輸入的轉(zhuǎn)矩。BB泵輪；泵輪；WW渦輪；渦輪；DD導(dǎo)輪導(dǎo)輪 液力變矩器工作輪展開示意圖液力變矩器工作輪展開示意圖 16/33ZFS2022-5-9a a）n nb b常數(shù)，常數(shù)，n nw w=0=0時(shí)；時(shí)；b b）當(dāng)）當(dāng)n nb b常數(shù)，常數(shù)，n nw w逐漸增加時(shí)逐漸增加時(shí) 根據(jù)液流受力平衡條件，得：根據(jù)液流受力平

7、衡條件，得：MMb b+M+MW W+M+Md d=0=0 即即 -M-MW W=M=Mb b+M+Md d由于液流對渦輪的作用轉(zhuǎn)矩由于液流對渦輪的作用轉(zhuǎn)矩M Mw w（即變矩器輸出轉(zhuǎn)矩）與（即變矩器輸出轉(zhuǎn)矩）與MMw w方向相方向相反大小相等，因而液流加給渦輪的轉(zhuǎn)矩反大小相等，因而液流加給渦輪的轉(zhuǎn)矩M Mw w等于泵輪與導(dǎo)輪對油流的轉(zhuǎn)等于泵輪與導(dǎo)輪對油流的轉(zhuǎn)矩之和。當(dāng)導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩矩之和。當(dāng)導(dǎo)輪轉(zhuǎn)矩M Md d與泵輪轉(zhuǎn)矩與泵輪轉(zhuǎn)矩M Mb b同方向時(shí)，則渦輪轉(zhuǎn)矩同方向時(shí)，則渦輪轉(zhuǎn)矩M Mw w大于泵大于泵輪轉(zhuǎn)矩輪轉(zhuǎn)矩M Mb b，從而起到了增大轉(zhuǎn)矩的作用。，從而起到了增大轉(zhuǎn)矩的作用。 17/33Z

8、FS2022-5-9液力變矩器的特性液力變矩器的特性液力變矩器的特性液力變矩器的特性是表示變矩器各輸出是表示變矩器各輸出與輸入?yún)?shù)之間的函數(shù)關(guān)系的曲線。與輸入?yún)?shù)之間的函數(shù)關(guān)系的曲線。這些函數(shù)之間的相互關(guān)系，雖可用理這些函數(shù)之間的相互關(guān)系，雖可用理論分析和計(jì)算來獲得，但由于大量引論分析和計(jì)算來獲得，但由于大量引入假設(shè)，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有一入假設(shè)，使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況有一定的差距。因此，變矩器的實(shí)際特性定的差距。因此，變矩器的實(shí)際特性曲線是通過臺架試驗(yàn)得到的。曲線是通過臺架試驗(yàn)得到的。液力變矩器的特性曲線主要有以下三液力變矩器的特性曲線主要有以下三種：種：輸出特性輸出特性（外特性）、（外特性

9、）、無因次特?zé)o因次特性性（原始特性）和（原始特性）和輸入特性輸入特性。18/33ZFS2022-5-9一、液力變矩器的輸出特性一、液力變矩器的輸出特性輸出特性輸出特性泵輪轉(zhuǎn)速一泵輪轉(zhuǎn)速一定時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)矩、渦定時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)矩、渦輪轉(zhuǎn)矩及變矩器效率輪轉(zhuǎn)矩及變矩器效率隨渦輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)隨渦輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，即律，即 : : )( )( )(2222211nnMMnMM，透穿性透穿性（泵輪轉(zhuǎn)速不變時(shí)，載荷變化引起泵輪（泵輪轉(zhuǎn)速不變時(shí)，載荷變化引起泵輪轉(zhuǎn)矩變化的性能）不同的變矩器外特性不同。轉(zhuǎn)矩變化的性能）不同的變矩器外特性不同。液力變矩器的透穿性反映了液力變矩器和發(fā)動(dòng)液力變矩器的透穿性反映了液力變矩器和發(fā)

10、動(dòng)機(jī)共同工作的特性，表明了外載荷的變化能不機(jī)共同工作的特性，表明了外載荷的變化能不能透過渦輪影響泵輪（即發(fā)動(dòng)機(jī)）工作的特性能透過渦輪影響泵輪（即發(fā)動(dòng)機(jī)）工作的特性。n2M1M219/33ZFS2022-5-9向心式變矩器，向心式變矩器，泵輪轉(zhuǎn)矩隨渦泵輪轉(zhuǎn)矩隨渦輪轉(zhuǎn)速增大而輪轉(zhuǎn)速增大而減小減小。軸流式變矩器，軸流式變矩器，泵輪轉(zhuǎn)矩基本泵輪轉(zhuǎn)矩基本不隨渦輪轉(zhuǎn)速不隨渦輪轉(zhuǎn)速變化，變化，M 1常常數(shù)數(shù)。離心式變矩器離心式變矩器泵輪轉(zhuǎn)矩隨渦泵輪轉(zhuǎn)矩隨渦輪轉(zhuǎn)速增大而輪轉(zhuǎn)速增大而增大增大。20/33ZFS2022-5-9變矩器的效率變矩器的效率變矩器的效率變矩器的效率為渦輪軸上的輸出功率與泵輪軸上為渦輪軸上

11、的輸出功率與泵輪軸上輸入功率之比，即：輸入功率之比，即：KinMnMPP112212式中：式中：K變矩系數(shù)；變矩系數(shù)； i轉(zhuǎn)速比。轉(zhuǎn)速比。12/MMK 12/nni 顯然，當(dāng)顯然，當(dāng)n20時(shí)，時(shí)，0；當(dāng)當(dāng)n2增大時(shí)，增大時(shí)，隨之增大。當(dāng)渦輪軸轉(zhuǎn)速增至一定值時(shí)，隨之增大。當(dāng)渦輪軸轉(zhuǎn)速增至一定值時(shí)，可達(dá)到最大值可達(dá)到最大值；然后當(dāng)繼續(xù)增大時(shí)，由；然后當(dāng)繼續(xù)增大時(shí)，由于于M2的急劇下降而使的急劇下降而使值隨值隨n2的增大而減的增大而減小。小。21/33ZFS2022-5-9二、液力變矩器的無因次特性二、液力變矩器的無因次特性 由于液力變矩器的外特性在變矩器型式和由于液力變矩器的外特性在變矩器型式和有

12、效直徑變化后其外特性和通用特性曲有效直徑變化后其外特性和通用特性曲線完全不同。對同一類型的液力變矩器，線完全不同。對同一類型的液力變矩器，采用采用原始特性原始特性表示液力變矩器的性能。表示液力變矩器的性能。根據(jù)液力變矩器的相似原理，對于根據(jù)液力變矩器的相似原理，對于幾何幾何相似相似（循環(huán)圓線性尺寸成比例、葉片角（循環(huán)圓線性尺寸成比例、葉片角和葉片數(shù)相等）、和葉片數(shù)相等）、運(yùn)動(dòng)相似運(yùn)動(dòng)相似（液力變矩（液力變矩器的工況相同）和器的工況相同）和動(dòng)力相似動(dòng)力相似（液力變矩（液力變矩器的液流的雷諾數(shù)相等）的一系列液力器的液流的雷諾數(shù)相等）的一系列液力變矩器有相同的原始特性。變矩器有相同的原始特性。 22

13、/33ZFS2022-5-9無因次特性曲線無因次特性曲線通常是用臺架試驗(yàn)得到。其方法是通常是用臺架試驗(yàn)得到。其方法是測出變矩器在測出變矩器在n1不變不變的輸出特性后，選取某一渦的輸出特性后，選取某一渦輪軸轉(zhuǎn)速輪軸轉(zhuǎn)速n2值，并通過輸出特性曲線確定出與之值，并通過輸出特性曲線確定出與之對應(yīng)的泵輪和渦輪轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的泵輪和渦輪轉(zhuǎn)矩M1、M2，應(yīng)用計(jì)算公式既，應(yīng)用計(jì)算公式既可得到無因次特性曲線：可得到無因次特性曲線：KiMMKDnMnni125211112式中式中 油液重度；油液重度； 1泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)；泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)； D變矩器循環(huán)圓直徑。變矩器循環(huán)圓直徑。23/33ZFS2022-5-9液力變矩器的無因

14、次特性曲線液力變矩器的無因次特性曲線24/33ZFS2022-5-9無因次特性曲線上的特征參數(shù)：無因次特性曲線上的特征參數(shù)：1.制動(dòng)工況變矩系數(shù)制動(dòng)工況變矩系數(shù)K0轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速比i=0時(shí)的變矩系數(shù)；時(shí)的變矩系數(shù)；2.制動(dòng)工況泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)制動(dòng)工況泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù) 10轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)速比i=0時(shí)的泵輪轉(zhuǎn)時(shí)的泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)；矩系數(shù)；3.最高效率最高效率max；4.最高效率對應(yīng)轉(zhuǎn)速比；最高效率對應(yīng)轉(zhuǎn)速比；5.最高效率對應(yīng)變矩系數(shù)；最高效率對應(yīng)變矩系數(shù)；6.變矩器的工作效率高效區(qū)；變矩器的工作效率高效區(qū)；7.高效區(qū)對應(yīng)變矩系數(shù)；高效區(qū)對應(yīng)變矩系數(shù)；8.高效區(qū)對應(yīng)轉(zhuǎn)速比；高效區(qū)對應(yīng)轉(zhuǎn)速比；9.偶合器工況（偶合器工況（K

15、1）對應(yīng)轉(zhuǎn)速比；）對應(yīng)轉(zhuǎn)速比；10.偶合器工況對應(yīng)泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)；偶合器工況對應(yīng)泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)；11.變矩器透穿性系數(shù)。變矩器透穿性系數(shù)。 1Max1110MM或25/33ZFS2022-5-9三、液力變矩器的輸入特性三、液力變矩器的輸入特性變矩器的輸入特性變矩器的輸入特性是反映不同轉(zhuǎn)速比時(shí)，泵是反映不同轉(zhuǎn)速比時(shí)，泵輪轉(zhuǎn)矩隨泵輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，隨著變矩輪轉(zhuǎn)矩隨泵輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，隨著變矩器透穿性的不同其變化規(guī)律也不相同。器透穿性的不同其變化規(guī)律也不相同。),(),(11121511nifnfnDM26/33ZFS2022-5-9第三節(jié)第三節(jié) 幾種典型的液力變矩器幾種典型的液力變矩器 一、三元件綜合

16、式液力變矩器一、三元件綜合式液力變矩器 1 1滾柱；滾柱；2 2塑料墊片；塑料墊片；3 3渦輪輪轂；渦輪輪轂；4 4凸緣；凸緣；5 5渦輪；渦輪；6 6起動(dòng)齒圈；起動(dòng)齒圈；7 7變矩器殼體；變矩器殼體；8 8泵輪；泵輪；9 9導(dǎo)輪；導(dǎo)輪；1010單向離合器外座圈；單向離合器外座圈；1111單向離合器內(nèi)座圈；單向離合器內(nèi)座圈；1212泵輪輪轂；泵輪輪轂；1313變矩器輸出軸變矩器輸出軸（齒輪變速箱第一軸）；（齒輪變速箱第一軸）；1414導(dǎo)輪固定套管；導(dǎo)輪固定套管；1515推力墊片；推力墊片；1616單向離合器蓋單向離合器蓋 27/33ZFS2022-5-9液力變矩器的滾柱式單向離合器液力變矩器的

17、滾柱式單向離合器 1 1內(nèi)座圈；內(nèi)座圈；2 2外座圈；外座圈；3 3導(dǎo)輪；導(dǎo)輪；4 4鉚釘；鉚釘；5 5滾柱；滾柱；6 6疊片彈簧疊片彈簧 28/33ZFS2022-5-9三元件綜合式液力變矩器特性三元件綜合式液力變矩器特性 29/33ZFS2022-5-91 1起動(dòng)齒圈；起動(dòng)齒圈；2 2鎖止離合器操縱液壓缸；鎖止離合器操縱液壓缸；3 3導(dǎo)向銷；導(dǎo)向銷；4 4曲軸凸緣；曲軸凸緣；5 5油道；油道；6 6操縱液壓缸活塞（壓操縱液壓缸活塞（壓盤）；盤）；7 7離合器從動(dòng)盤；離合器從動(dòng)盤；8 8傳力盤；傳力盤；9 9鍵；鍵；1010渦輪；渦輪；1111泵輪；泵輪；1212導(dǎo)輪；導(dǎo)輪；1313單向離合器；單向離合器；1414渦輪輪轂；渦輪輪轂；1515變矩器輸出軸變矩器輸出軸 二、帶鎖止離合器的液力變矩器二、帶鎖止離合器的液力變矩器 30/33ZFS2022-5-9三、雙渦輪液力變矩器三、雙渦輪液力變矩器 1 1飛輪；飛輪；2 2、4 4、7 7、1111、1717、1919軸承；軸承；3 3旋轉(zhuǎn)殼體；旋轉(zhuǎn)殼體；5 5彈性板；彈性板；6 6第一渦輪；第一渦輪；8 8第二渦輪；第二渦輪