內(nèi)燃機車液力傳動1

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第一章第一章 緒論緒論l傳動裝置的作用、分類傳動裝置的作用、分類l液力傳動的基本概念、應用與發(fā)展液力傳動的基本概念、應用與發(fā)展 第二章液力變矩器第二章液力變矩器l變矩器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線；變矩器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特性曲線；l變矩器內(nèi)部的流動分析、流動損失與能量平衡、變矩器的計變矩器內(nèi)部的流動分析、流動損失與能量平衡、變矩器的計算性能簡介；算性能簡介；l變矩器的外特性、外特性曲線族，全外特性；變矩器的外特性、外特性曲線族，全外特性；l變矩器的無因次特性、透穿性與透穿度；變矩器的無因次特性、透穿性與透穿度；l變矩器與柴油機共同工作的輸入特性、輸出特性、輸出特性變矩器與柴油

2、機共同工作的輸入特性、輸出特性、輸出特性的調(diào)節(jié)方法；的調(diào)節(jié)方法；l變矩器的結(jié)構(gòu)與分類；變矩器的結(jié)構(gòu)與分類；l變矩器的試驗、工作液體、補償系統(tǒng)。變矩器的試驗、工作液體、補償系統(tǒng)。第三章 液力偶合器l偶合器的結(jié)構(gòu)特點、性能特點；l偶合器的外特性、無因次特性；l偶合器與柴油機共同工作特性；l偶合器與電動機共同工作特性；l偶合器的結(jié)構(gòu)與分類。第四章 液力傳動裝置l液力傳動裝置分類、單循環(huán)圓與多循環(huán)圓優(yōu)缺點比液力傳動裝置分類、單循環(huán)圓與多循環(huán)圓優(yōu)缺點比較較l純液力傳動、恒低速液力傳動，液力換向等幾種液純液力傳動、恒低速液力傳動，液力換向等幾種液力傳動裝置的組成力傳動裝置的組成l液力傳動裝置的換擋液力傳動

3、裝置的換擋l液力傳動裝置的換向液力傳動裝置的換向l液力傳動裝置的設計及牽引特性計算液力傳動裝置的設計及牽引特性計算 第五章第五章 液力制動液力制動l液力制動（液力制動器、液力制動特性）液力制動（液力制動器、液力制動特性）講座1 液力傳動裝置的新發(fā)展 2 液力傳動裝置在內(nèi)燃動車組上的應用第一章第一章 緒論緒論一、傳動裝置的作用一、傳動裝置的作用 在內(nèi)燃機車（動車）上，柴油機和動輪不能直接相連，傳傳動裝置動裝置是必不可少的一部分。它起到直接相連直接相連不能解決的起動、速度范圍擴展、特性變換起動、速度范圍擴展、特性變換的作用。1 、把發(fā)動機的特性變成適合車輛運行的牽引特性把發(fā)動機的特性變成適合車輛運

4、行的牽引特性 牽引特性：牽引力與運行速度之間的關(guān)系機車的理想牽引特性： -在機車持續(xù)速度范圍內(nèi)充分發(fā)揮柴油機的額定功率，有效轉(zhuǎn)變?yōu)檩喼芄β?-低速牽引力大（保證起動、加速力大） -高速牽引力?。苓_到規(guī)定的速度并剩余加速力 機車輪周功率VNFVFNNfCKKCfk)1 (36003600)1 (CfN、VFK1柴油機功率、輔助功率、傳動效率 不隨車速變，則有牽引力與速度呈雙曲線關(guān)系理想牽引特性曲線= 粘著牽引力曲線+雙曲線最大速度、最低持續(xù)速度Vmin Vmax干線貨運機車：2030 100140干線客運機車：3040 120160調(diào) / 小 機車： 510 3040/ 80100柴油機特性柴

5、油機的調(diào)速特性柴油機的調(diào)速特性全程式調(diào)速器全程式調(diào)速器柴油機的外特性（額定供油量）柴油機的外特性（額定供油量）柴油機的調(diào)速特性柴油機的調(diào)速特性兩極式調(diào)速器兩極式調(diào)速器由此看來，柴油機力矩曲線與機車要求的牽引曲線差別較大，不滿足牽引要求。2、持續(xù)速度范圍問題： 柴油機的彈性系數(shù)（最大最小轉(zhuǎn)速之比），只有23，而機車的最大速度與最低持續(xù)速度之比為46以上，速度范圍完全不同。3 、起動與換向柴油機必須在怠速以上的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)才能穩(wěn)定工作，傳動裝置能使柴油機無載起動，變換機車運行方向。1 1 便于柴油機起動；便于柴油機起動；2 2 持續(xù)速度范圍要大；持續(xù)速度范圍要大；3 3 要能使柴油機在額定工況下持續(xù)

6、工作；要能使柴油機在額定工況下持續(xù)工作；4 4 傳動效率盡可能地高；傳動效率盡可能地高；5 5 有使機車換向的機構(gòu)，并保證前進、后退性能相同；有使機車換向的機構(gòu)，并保證前進、后退性能相同；6 6 可靠性高、維修性好、適應各種工作條件；可靠性高、維修性好、適應各種工作條件；7 7 結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、造價低；結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、重量輕、造價低；8 8 盡可能系列化、模塊化。盡可能系列化、模塊化。對傳動裝置的要求對傳動裝置的要求二、 什么是液力傳動？傳動路線中含有液力元件的傳動系統(tǒng)（裝置）傳動路線中含有液力元件的傳動系統(tǒng)（裝置）液力元件：液力變矩器、液力偶合器液力元件：液力變矩器、液力偶合

7、器液力傳動 液壓傳動 靜液壓傳動液力元件 液壓元件 液壓元件 液力變矩器液力偶合器缸閥泵 泵馬達機車傳動裝置的分類類型干線內(nèi)燃機車電力傳動靜液壓傳動液力傳動機械傳動小型內(nèi)燃機車、窄軌內(nèi)燃機車動力傳動形式：第二章第二章 液力變矩器液力變矩器2.1.1 變矩器的基本結(jié)構(gòu)變矩器的基本結(jié)構(gòu)2.1 變矩器的工作原理變矩器的工作原理變矩器有三個葉輪：變矩器有三個葉輪：l泵輪泵輪與柴油機相連，吸收功率與柴油機相連，吸收功率l渦輪渦輪與輸出軸相連，輸出功率與輸出軸相連，輸出功率l導輪導輪與不轉(zhuǎn)動的殼體相連，承與不轉(zhuǎn)動的殼體相連，承受不平衡力矩受不平衡力矩l泵輪、渦輪、導輪，其中泵輪和泵輪、渦輪、導輪，其中泵輪

8、和渦輪互不相聯(lián)渦輪互不相聯(lián) 2.1.2 變矩器的工作原理變矩器的工作原理泵輪由動力機帶動旋轉(zhuǎn)，在其葉片作泵輪由動力機帶動旋轉(zhuǎn)，在其葉片作用下，動力機的機械能轉(zhuǎn)變成流體的用下，動力機的機械能轉(zhuǎn)變成流體的動能和壓力能，動能和壓力能，液流以較高的速度和壓力流出泵輪，液流以較高的速度和壓力流出泵輪，隨后緊接著進入渦輪，作用其葉片上，隨后緊接著進入渦輪，作用其葉片上，推動渦輪旋轉(zhuǎn)，流體的動能和壓力能推動渦輪旋轉(zhuǎn)，流體的動能和壓力能再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。流體離開渦輪后再進入導輪，由于導流體離開渦輪后再進入導輪，由于導輪不動，故液體與導輪無能量交換，輪不動，故液體與導輪無能量交換，在導輪葉片作用下

9、，液流又以一定方在導輪葉片作用下，液流又以一定方向流回泵輪，重復前面的過程，循環(huán)向流回泵輪，重復前面的過程，循環(huán)不止。不止。2.1.3 變矩器的特性曲線變矩器的特性曲線JQB2型變矩器：試驗條型變矩器：試驗條件件nB=1150 rpm；22號透平油；油溫號透平油；油溫90100C；供油壓力；供油壓力0.07MPa 液力變矩器外特性圖液力變矩器外特性圖 變矩器的特性曲線變矩器的特性曲線特點：無級變速、自適應、特點：無級變速、自適應、輸入輸出無機械（剛性）聯(lián)輸入輸出無機械（剛性）聯(lián)系、原理上可實現(xiàn)爬行速度系、原理上可實現(xiàn)爬行速度2.22.2變矩器的基本幾何參數(shù)變矩器的基本幾何參數(shù)定義幾何參數(shù)、分析

10、解釋特性曲線定義幾何參數(shù)、分析解釋特性曲線幾何幾何 流動流動 特性特性2.2.1 2.2.1 變矩器的循環(huán)圓及基本幾何參數(shù)變矩器的循環(huán)圓及基本幾何參數(shù)循循 環(huán)環(huán) 腔：由腔：由B B、T T、D D輪流道和殼體之間形成的液輪流道和殼體之間形成的液 流循環(huán)流動的工作腔流循環(huán)流動的工作腔軸軸 線：轉(zhuǎn)動件（葉輪、軸）的回轉(zhuǎn)中心線線：轉(zhuǎn)動件（葉輪、軸）的回轉(zhuǎn)中心線軸軸 面：包含回轉(zhuǎn)軸線的平面面：包含回轉(zhuǎn)軸線的平面回轉(zhuǎn)曲面：曲線繞軸線回轉(zhuǎn)一周形成的曲面回轉(zhuǎn)曲面：曲線繞軸線回轉(zhuǎn)一周形成的曲面循循 環(huán)環(huán) 圓：循環(huán)腔的在任一軸面的斷面圖圓：循環(huán)腔的在任一軸面的斷面圖 （以軸線上部表示）（以軸線上部表示）循環(huán)圓的

11、作用循環(huán)圓的作用各葉輪的排列順序、布置位置、幾何尺寸（據(jù)此可預知變矩器的特性各葉輪的排列順序、布置位置、幾何尺寸（據(jù)此可預知變矩器的特性及其類型）及其類型）l循環(huán)圓的有效直徑，循環(huán)圓的有效直徑，D最大直徑（代表尺寸，可估計變矩器吸收最大直徑（代表尺寸，可估計變矩器吸收功率大?。┕β蚀笮。﹍變矩器的內(nèi)環(huán)與外環(huán)（變矩器的內(nèi)環(huán)與外環(huán)（BTD流道內(nèi)外側(cè)回轉(zhuǎn)曲面在軸面上的封閉流道內(nèi)外側(cè)回轉(zhuǎn)曲面在軸面上的封閉曲線）曲線）l變矩器的芯部（內(nèi)環(huán)所構(gòu)成的空間）變矩器的芯部（內(nèi)環(huán)所構(gòu)成的空間）l葉輪的進出口邊（旋轉(zhuǎn)投影的軸面交線）位置和寬度葉輪的進出口邊（旋轉(zhuǎn)投影的軸面交線）位置和寬度l工作輪的類型：工作輪的類型

12、： 徑流式工作輪：葉片布置在半徑方向，液體在葉片流道內(nèi)只有徑流式工作輪：葉片布置在半徑方向，液體在葉片流道內(nèi)只有徑向流動徑向流動 軸流式工作輪：軸流式工作輪：- - - - - -軸向，液體在葉片流道內(nèi)只有軸向，液體在葉片流道內(nèi)只有軸向流動軸向流動 混流式工作輪：葉片占據(jù)徑向和軸向，液體在葉片流道內(nèi)既有混流式工作輪：葉片占據(jù)徑向和軸向，液體在葉片流道內(nèi)既有徑向流動徑向流動 又有軸向流動又有軸向流動l葉片的類型（單曲葉片葉片的類型（單曲葉片/柱狀葉片柱狀葉片 雙曲葉片雙曲葉片/空間葉片）空間葉片）循環(huán)圓循環(huán)圓工作輪工作輪葉片葉片葉型葉型變矩器（循環(huán)腔）基本幾何參數(shù)變矩器（循環(huán)腔）基本幾何參數(shù)21

13、1221ZRt22實際流動復雜實際流動復雜 用用液流在平均回轉(zhuǎn)曲面上的流動狀況液流在平均回轉(zhuǎn)曲面上的流動狀況 來代表來代表變矩器變矩器內(nèi)部流動的平均物理現(xiàn)象內(nèi)部流動的平均物理現(xiàn)象平均回轉(zhuǎn)曲面：葉輪內(nèi)外側(cè)回轉(zhuǎn)曲面之間的一個假想的平均回轉(zhuǎn)曲面：葉輪內(nèi)外側(cè)回轉(zhuǎn)曲面之間的一個假想的 回轉(zhuǎn)曲面，均分內(nèi)外側(cè)流量回轉(zhuǎn)曲面，均分內(nèi)外側(cè)流量 平均回轉(zhuǎn)曲面上各葉輪平均回轉(zhuǎn)曲面上各葉輪葉片進出口半徑：葉片進出口半徑：R1R1，R2R2（R1BR1B，R1TR1T，R1DR1D，R2BR2B，R2TR2T，R2DR2D）葉片進出口處軸面流道寬度：葉片進出口處軸面流道寬度：b1,b2b1,b2葉片進出口處的葉片傾斜角（

14、骨線角）：葉片進出口處的葉片傾斜角（骨線角）：葉片進出口處的葉片法向厚度：葉片進出口處的葉片法向厚度：葉輪葉片數(shù)：葉輪葉片數(shù)：Z1Z1，Z2Z2葉片節(jié)距：葉片節(jié)距：葉片阻塞系數(shù)：葉片阻塞系數(shù)：a a平均回轉(zhuǎn)曲面平均回轉(zhuǎn)曲面流動分析及葉輪方程流動分析及葉輪方程無粘定常一元流動無粘定常一元流動無粘定常二元無粘定常二元 簡化：簡化：歐拉束流歐拉束流 理論理論五個基本假定：1、定常流動（無葉流道內(nèi)絕對運動+葉輪流道內(nèi)相對運動）2、總流動= 無數(shù)個回轉(zhuǎn)曲面上的流動之和（互相不逾越）3、平均回轉(zhuǎn)曲面上的流動 其它所有回轉(zhuǎn)曲面上的流動4、葉片無限多、葉片無限?。ㄝS對稱）5、不計摩擦阻力（流體間、流體與壁面）

15、指導思想：先理想化 推出結(jié)論 修正假定定常分層引用壓縮壓縮流動二元三元流動一個二元流動流動二元一元流動二元流動 非定常粘性三元流動非定常粘性三元流動分層 壓縮 壓縮 簡化過程示意簡化過程示意流動二元三元流動一個二元流動流動二元一元流動二元流動 進出口處速度三角形進出口處速度三角形速度三角形的計算速度三角形的計算111111111sinctgAQRVVWAQVmummm222221222sinctgAQRVVWAQVmummm出口偏離出口偏離1 軸向渦旋2 葉柵靜透穿3 葉片彎曲度4 相臨葉輪出口偏離的修正出口偏離的修正假定假定4：葉片無限多的修正：葉片無限多的修正DTctgAQRVctgAQR

16、VVWAQVmuBBmBBBBummm,)(sin222222222221222葉片阻塞修正葉片阻塞修正假定假定4：葉片無限薄的修正：葉片無限薄的修正DTctgAQRVctgAQRVVWAQVmuBBmBBBBummm, )()(sin2222222221222sin2112RZaAabRm速度三角形的計算公式速度三角形的計算公式 B,T,D111111111sinctgAQRVVWAQVmummmDTctgAQRVctgAQRVVWAQVmuBBmBBBBummm, )()(sin22222222221222 摩擦力影響修正在流量Q的計算中無葉流道速度三角形無葉流道速度三角形時速比時速比*0

17、1*01232310,iiVViiVVVVRRRRuuuuuu常數(shù)前一個葉輪22uuVRRV液流在葉片流道入口處的沖擊液流在葉片流道入口處的沖擊入口沖擊入口沖擊時速比時速比*01*01232310,iiVViiVVVVRRRRuuuuuu常數(shù)前一個葉輪22uuVRRV液流在葉片流道入口處的沖擊液流在葉片流道入口處的沖擊入口沖擊入口沖擊)()()()()()(22222222220122222222222201222222220122QActgRActgRRQVRVRQMMQActgRActgRRRQVRVRQMQActgRActgRRQVRVRQMDmDDTmTTTTDDDuDyDDyTmTT

18、BmBBBTTBBBTuTTuTTyDmDDBmBBBBBBBuBBuByB時速比時速比*01*01232310,iiVViiVVVVRRRRuuuuuu葉輪力矩方程葉輪力矩方程yDyBTyyDyTyBMMMMMM0變矩器的能量平衡方程變矩器的理論能頭)(1)(01220122uuttuutylVuVugHHgQVRVRQHgQM變矩器循環(huán)腔的能量平衡方程0sTtBthHHDsTsBsshhhh變矩器的 壓頭變化0sTtBthHHDsTsBsshhhh變矩器的流動損失及其計算沿程摩擦損失葉片流道入口處突然收縮損失葉片流道出口處突然擴大損失液流轉(zhuǎn)向損失液流的擴散損失葉片流道入口處的沖擊損失通流損

19、失沖擊損失thchctshhhgQKhi tti t22通流損失沖擊損失gVVgVhuucucc2)(22012變矩器的流量特性變矩器循環(huán)腔的能量平衡方程0sTtBthHH022FEiDQCiBQiAQ式中 Q=f(i)流量特性曲線， A，B，C，D，E，F(xiàn)與變矩器幾何參數(shù)、葉輪轉(zhuǎn)速、液體物理性質(zhì)、 工作溫度有關(guān)的系數(shù)該能量平衡方程為Q=f(i)的二元二次方程，可能是：橢圓、雙曲線/拋物線、圓/直線離心渦輪變矩器：A C 0, Q=f(i) 為橢圓12軸流渦輪變矩器： C = 0, Q=f(i) 為拋物線： 若同時B=0，為近似水平線3液力力矩：前面計算公式液力力矩：前面計算公式軸力矩：考慮軸

20、上的摩擦力矩、圓盤摩擦力矩后的力矩軸力矩：考慮軸上的摩擦力矩、圓盤摩擦力矩后的力矩變矩器的外特性及其分析變矩器的外特性及其分析yByBTTyBBTTTyTyBBMMMMMMMM外特性的前提條件：泵輪轉(zhuǎn)速一定 確定的變矩器工作油溫一定供油壓力一定是指變矩器泵輪力矩、渦輪力矩、效率與渦輪轉(zhuǎn)是指變矩器泵輪力矩、渦輪力矩、效率與渦輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系，實際上是變矩器的輸出特性。速的關(guān)系，實際上是變矩器的輸出特性。 為什么能變矩？為什么能變矩？外特性曲線的變化趨勢？外特性曲線的變化趨勢？導輪導輪分析三條曲線分析三條曲線分析導輪力矩曲線分析導輪力矩曲線液力力矩：前面計算公式液力力矩：前面計算公式軸力矩：考慮軸上的

21、摩擦力矩、圓盤摩擦力矩后的力矩軸力矩：考慮軸上的摩擦力矩、圓盤摩擦力矩后的力矩變矩器的外特性變矩器的外特性yByBTTyBBTTTyTyBBMMMMMMMM是指變矩器泵輪力矩、渦輪力矩、效率與渦輪轉(zhuǎn)是指變矩器泵輪力矩、渦輪力矩、效率與渦輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系，實際上是變矩器的輸出特性。速的關(guān)系，實際上是變矩器的輸出特性。 252)(2TBBypTypBRfM2522TTypypTRfM)()(222222220122QActgRActgRRQVRVRQMDmDDBmBBBBBBBuBBuByB變矩器的外特性分析變矩器的外特性分析泵輪力矩泵輪力矩BB、QyBMBuBuVV02、已知：機車運轉(zhuǎn)變矩器的 為線

22、性關(guān)系 近似為直線)(QfMB)(ifQ )(2222BBmBBBBuctgAQRV常數(shù)前一個葉輪22uuVRRVBDuDBuRVRV1220/ 因幾乎不變幾乎不變所以 近似水平（變化平緩）yBM 假設 不變 先看 對 的影響 再看 的變化)()(22222222222201QActgRActgRRRQVRVRQMTmTTBmBBBTTBBBTuTTuTTy變矩器的外特性分析變矩器的外特性分析渦輪力矩渦輪力矩TBuBTuRVRV1220/ 不變但 時， )()(22222222222201QActgRActgRRRQVRVRQMTmTTBmBBBTTBBBTuTTuTTy變矩器的外特性分析變矩

23、器的外特性分析渦輪力矩渦輪力矩TBuBTuRVRV1220/ 不變但 變化時， 從負變到正，則， 從大變小max*0TTTTTTTyMTuV2)()(222222222201QActgRActgRRQVRVRQMMDmDDTmTTTTDDDuDyDDy變矩器的外特性分析變矩器的外特性分析導輪力矩導輪力矩變矩器的外特性分析變矩器的外特性分析效率效率變矩器的外特性曲線族變矩器的外特性曲線族外特性：外特性：外特性曲線族：外特性曲線族： .:CB.,321CCCB 外特性外特性曲線族是曲線族是同一個變矩器在工作油的品種和油溫不變的情況下，把在不同的泵輪轉(zhuǎn)速下所得到的各個外特性，集中繪制在一個圖上，得到

24、一組特性曲線圖。 外特性外特性是某個變矩器在一定工作條件下在試驗臺上測出或理論計算出來的，相應的叫試驗外特性或預期外特性，其工作條件是變矩器的幾何參數(shù)（即某個確定的變矩器）、泵輪轉(zhuǎn)速、工作油的品種（即密度）和工作溫度。因此在外特性曲線表中均要注名工作條件。變矩器的全外特性變矩器的全外特性前面是變矩器在牽引工況（B、T同向）下的外特性牽引工況：位于第一象限牽引工況：位于第一象限正常應用情況渦輪反轉(zhuǎn)制動工況：位于第二象限渦輪反轉(zhuǎn)制動工況：位于第二象限相當于爬坡時下滑渦輪超越工況：位于第四象限。渦輪超越工況：位于第四象限。 相當于下坡惰行0TB0TBTBTB0全外特性全外特性：是變矩器在全部工況，即

25、牽引工況、渦輪反轉(zhuǎn)制動是變矩器在全部工況，即牽引工況、渦輪反轉(zhuǎn)制動工況、渦輪超越工況這三種工況下的外特性組成的完整的特性工況、渦輪超越工況這三種工況下的外特性組成的完整的特性曲線，它們分別位于第一、第二和第四象限。曲線，它們分別位于第一、第二和第四象限。 變矩器的全外特性變矩器的全外特性各種外特性的條件：各種外特性的條件：某變矩器，變矩器的無因次特性變矩器的無因次特性ctccB,無因次特性無因次特性：根據(jù)相似理論對外特性進行無因次化所計算出的特性BKi52BBBDM泵輪力矩系數(shù)隨轉(zhuǎn)速比（工況）變化的特性，又叫能容特性。 BTMMK 變矩比隨轉(zhuǎn)速比變化的特性，簡稱變矩特性。 BBTTMM效率隨轉(zhuǎn)

26、速比變化的特性，簡稱經(jīng)濟特性。其中一個條件改變了，外特性也跟著變。相似理論相似理論可以概括為：如果兩個變矩器滿足幾何相似、運動相似、動力相似，則他們的無因次特性相同。幾何相似應滿足對應的循環(huán)圓幾何尺寸為同一個比例相似比，而葉片數(shù)和葉片傾斜角對應相等；運動相似是在幾何相似，且滿足速比相等的條件下，兩變矩器內(nèi)部的流動運動相似，即速度方向相同、大小為同一比例；動力相似是在運動相似，且滿足雷諾數(shù)相等的條件下，對應空間點上的流體質(zhì)點所受同名力的多邊形相似，由此可導出兩變矩器具有相同的無因次特性。 無因次特性的意義無因次特性的意義無因次特性具有兩層含義無因次特性具有兩層含義：兩個循環(huán)圓直徑大小不等，但循環(huán)

27、圓幾何相似（即一個是另一個的放大或縮?。┑淖兙仄鳎灰獫M足雷諾數(shù)相等的條件，那么，在同一速比下的各無因次參數(shù)對應相等；同一個變矩器（可視為相似比為1），由不同工作條件下的外特性導出的無因次特性相同。因此說，無因次特性是實物與模型、或不同工作條件下的外特性之間的聯(lián)系 無因次特性的用途無因次特性的用途BKiTMBMTMMMBTMBBBMBTiKMMKDMi)()()()(111115211111TmaxT1imaxi11111521111SBSTBBSBBSTKMMDMi無因次特性模型變矩器TMBMT1TmaxT實物變矩器幾何相似、幾何相似、D D不同不同 同系列：具有一個無因次特性同系列：具有一

28、個無因次特性變矩器的透穿性變矩器的透穿性不同系列：不相似、無因次特性不同，但變化趨勢相近不同系列：不相似、無因次特性不同，但變化趨勢相近b)正透穿c)負透穿d)復合透穿透穿性的物理意義透穿性的物理意義：變矩器輸出端負載的變化 透過 變矩器對柴油機影響透穿度 ： 0.91.1*BBiTa)非透穿非透穿最高效率、高效率范圍、起動變矩比、透穿度、泵輪力矩系數(shù)、最高效率工況變矩器特性的評價指標變矩器特性的評價指標max*i無沖擊工況: 起動變矩器0.45 運轉(zhuǎn)變矩器0.85最高效率： 目前0.880.93yd2i1i12iiGi高效率范圍： 2.5起動變矩比: 6.50K*i泵輪加于柴油機的負載力矩：

29、變矩器與柴油機的共同工作變矩器與柴油機的共同工作52252DiMDMfZBfBBBB變矩器泵輪軸看柴油機輸出軸看ffBMi輸入特性輸出特性匹配輸出特性調(diào)節(jié)柴油機特性柴油機的調(diào)速特性柴油機的調(diào)速特性全程式調(diào)速器全程式調(diào)速器柴油機的外特性（額定供油量）柴油機的外特性（額定供油量）柴油機的調(diào)速特性柴油機的調(diào)速特性兩極式調(diào)速器兩極式調(diào)速器匹配：把柴油機與變矩器按一定的指導原則，用一定的把柴油機與變矩器按一定的指導原則，用一定的方法聯(lián)在一起，使輸出具有理想的動力性能、經(jīng)濟性能方法聯(lián)在一起，使輸出具有理想的動力性能、經(jīng)濟性能或滿足一些特殊要求，使兩者獲得最佳共同工作?；驖M足一些特殊要求，使兩者獲得最佳共同

30、工作。匹配可以范指這一設計計算中的過程匹配可以范指這一設計計算中的過程。共同工作的輸入特性共同工作的輸入特性匹配圖522DiMfZBfBffBMi共同工作點：柴油機額定凈力矩特性曲線與變矩器加到柴油機額定凈力矩特性曲線與變矩器加到柴油機曲軸的負荷特性曲線的交點。柴油機曲軸的負荷特性曲線的交點。1cic*i匹配原則：泵輪平均吸收功率最大，常用B(i)曲線下面積最大的方法來確定匹配點。燃油消耗要少，以提高整機的經(jīng)濟性，把額定負荷特性曲線通過柴油機萬有特性的最小油耗區(qū)以內(nèi)。在柴油機最大供油量時，不能過度壓縮轉(zhuǎn)速，允許的轉(zhuǎn)速壓縮率y一般控制： 2520nnnybib起動變矩器零速工況負載力矩特性過柴油

31、機額定點，以提高起動加速性能（采用變矩器偶合器傳動方案、發(fā)動機采用二極調(diào)速器時，有實際意義。）ffM、共同工作的輸入特性共同工作的輸入特性匹配圖522DiMfZBfBffBMi1cic正負iifBMf共同工作的輸入特性共同工作的輸入特性匹配圖522DiMfZBfBfi1cic非iifBMf匹配舉例：1 音響功放輸出。2 2 玩具電機玩具電機- -螺旋槳螺旋槳共同工作的輸入特性共同工作的輸入特性匹配522DiMfZBfB 變矩器最高效率工況負載力矩特性過柴油機額定點，變矩器最高效率工況負載力矩特性過柴油機額定點，以提高經(jīng)濟性以提高經(jīng)濟性d水空氣水水d52DMfBfB匹配方法：根據(jù)柴油機的性能、變

32、矩器的無因次特性，制定出一個或幾個匹配方案，然根據(jù)柴油機的性能、變矩器的無因次特性，制定出一個或幾個匹配方案，然后繪制輸入特性和輸出特性，分析其動力性能和經(jīng)濟性能，修改匹配方案。后繪制輸入特性和輸出特性，分析其動力性能和經(jīng)濟性能，修改匹配方案。改變增速比改變增速比iZiZz z通過改變柴油機輸出軸與變矩器泵輪軸之間的增速比來實現(xiàn)合理匹配是最方便的。例如通過改變柴油機輸出軸與變矩器泵輪軸之間的增速比來實現(xiàn)合理匹配是最方便的。例如在內(nèi)燃動車組液力傳動箱中，采用不同的增速比來改變泵輪轉(zhuǎn)速，使傳遞功率隨要求而在內(nèi)燃動車組液力傳動箱中，采用不同的增速比來改變泵輪轉(zhuǎn)速，使傳遞功率隨要求而變，適應不同編組對

33、單元功率的要求。變，適應不同編組對單元功率的要求。匹配方法匹配方法52DMfBfB522DiMfZBfB52DMiBBiejZ采用類比法設計變矩器采用類比法設計變矩器這種方法是根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速的要求，把模型變矩器放大或縮小，使其滿足匹配要求。這種方法是根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速的要求，把模型變矩器放大或縮小，使其滿足匹配要求。 。匹配方法匹配方法52BBiebjMD模型模型實物實物MSDDm Bb1BR1B1Bb1BR1B1BBZBBZDbpMBSBDD)()(2222bp匹配方法匹配方法100053DNBBB選用系列化的變矩器選用系列化的變矩器所謂所謂變矩器的系列化變矩器的系列化，通常指由不同的循環(huán)圓直徑

34、形成若干個尺寸等級（系列），通常指由不同的循環(huán)圓直徑形成若干個尺寸等級（系列），在一個尺寸等級中有若干種葉輪組合，更換葉輪（其它尺寸不變），可得到不同在一個尺寸等級中有若干種葉輪組合，更換葉輪（其它尺寸不變），可得到不同的泵輪力矩系數(shù)（可在的泵輪力矩系數(shù)（可在1.62.01.62.0倍范圍內(nèi)變化），從而實現(xiàn)不同的傳遞功率。對大倍范圍內(nèi)變化），從而實現(xiàn)不同的傳遞功率。對大功率內(nèi)燃機車或調(diào)車內(nèi)燃機車來說，由于車型品種少，僅靠改變增速比或把原變功率內(nèi)燃機車或調(diào)車內(nèi)燃機車來說，由于車型品種少，僅靠改變增速比或把原變矩器放大縮小就能滿足要求，故沒有必要形成多種規(guī)格和系列，但在內(nèi)燃動車組矩器放大縮小就能滿

35、足要求，故沒有必要形成多種規(guī)格和系列，但在內(nèi)燃動車組液力傳動裝置中，由于單元（機組）功率可大可小，如液力傳動裝置中，由于單元（機組）功率可大可小，如200500200500千瓦，如采用改變千瓦，如采用改變增速比增速比i iz z還不能達到寬范圍功率覆蓋時，則可以在其它尺寸不變的情況下，只重還不能達到寬范圍功率覆蓋時，則可以在其它尺寸不變的情況下，只重新安裝另一組葉輪。但這種方法的前提是已經(jīng)有了在試驗研究基礎(chǔ)上形成的若干新安裝另一組葉輪。但這種方法的前提是已經(jīng)有了在試驗研究基礎(chǔ)上形成的若干組葉輪組合即形成了系列化。組葉輪組合即形成了系列化。匹配方法匹配方法改變泵輪力矩系數(shù)改變泵輪力矩系數(shù)B更換泵

36、輪、導輪更換泵輪、導輪切削泵輪出口：減小切削泵輪出口：減小切削導輪出口：增大切削導輪出口：增大B試驗確定輸出特性：把共同工作點的數(shù)據(jù)換算成變矩器渦輪軸把共同工作點的數(shù)據(jù)換算成變矩器渦輪軸輸出轉(zhuǎn)速合力矩，輸出轉(zhuǎn)速合力矩，共同工作的輸出特性共同工作的輸出特性522DiMfZBfB*iiKiiKiMMZfciTiiZfciTi)/(f共同工作的輸出特性調(diào)節(jié)共同工作的輸出特性調(diào)節(jié)522DiMfZBfB輸出特性的調(diào)節(jié)：由外特性曲線族可知，改變變矩器的泵輪轉(zhuǎn)速可得到不同的外特性，現(xiàn)在改變柴油機的轉(zhuǎn)速就可得到部分負荷下的輸出特性。調(diào)節(jié)柴油機特性：由外特性曲線族可知，改變變矩器的泵輪轉(zhuǎn)速可得到不同的外特性，現(xiàn)

37、在改變柴油機的轉(zhuǎn)速就可得到部分負荷下的輸出特性。調(diào)節(jié)泵輪轉(zhuǎn)速：改變變矩器的泵輪轉(zhuǎn)速，可在柴油機和變矩器間加滑差離合器調(diào)節(jié)變矩器變矩器充液率：改變變矩器循環(huán)圓內(nèi)的液體量采用可調(diào)葉片改變變矩器變矩器循環(huán)流量：改變?nèi)~片角度回轉(zhuǎn)葉片采用雙泵輪變矩器變矩器（兩種泵輪力矩系數(shù)）：主泵輪、輔泵輪（空轉(zhuǎn)、同轉(zhuǎn)）各種各樣的結(jié)構(gòu)類型 適應不同的機械變矩器的分類及結(jié)構(gòu)正反轉(zhuǎn)變矩器正反轉(zhuǎn)變矩器：正轉(zhuǎn)變矩器：B、T同向 反轉(zhuǎn)變矩器：B、T反向（不需強迫反轉(zhuǎn)）變矩器的分類單相多相變矩器單相多相變矩器：單相變矩器：只有一種變矩器功能 多相變矩器：兼有兩種以上變矩器、或變矩器+偶合器功能閉鎖非閉鎖變矩器閉鎖非閉鎖變矩器：需要

38、時可將B、T連成一體，功率不經(jīng)液體，直接由到，單級渦輪多級渦輪變矩器單級渦輪多級渦輪變矩器：單級：只有三葉輪（一般成對）多級；有2個以上渦輪（剛性連在一起）離心渦輪變矩器離心渦輪變矩器：鐵路機車向心渦輪變矩器向心渦輪變矩器：汽車、工程機械 軸流渦輪變矩器軸流渦輪變矩器：工程機械變矩器的結(jié)構(gòu)軸承密封葉輪葉輪葉片：單曲徑流葉輪：D,T, 運轉(zhuǎn)變矩器B切削加工仿形銑雙曲混流葉輪：起動變矩器B精密鑄造（沖壓鑲焊）322813DTBZZZ364828DTBZZZ變矩器的類型單相變矩器的類型綜合式綜合式變矩器的導輪單向離合器外星輪滾子式楔塊式變矩器的類型綜合式變矩器的導輪變矩器的類型變矩器的類型變矩器的類

39、型變矩器的試驗變矩器試驗的重要性變矩器試驗的類型特性試驗專題試驗可靠性試驗外特性試驗內(nèi)特性試驗共同工作特性試驗軸向力試驗供油壓力、振動變矩器的試驗變矩器的試驗的工作液體：礦物油變矩器的工作液體變矩器的工作液體基本要求：密度：800900 kg/m3 粘度：閃點：凝點：酸性：顏色：抗泡性： 種類：內(nèi)燃機車液力傳動油內(nèi)燃機車液力傳動油，6#,8#,20#液力傳動油、22#氣輪機油 密度：871 kg/m3 粘度：23.6 cst閃點：197度凝點：-25 度酸性：1.03 mgKOH/g顏色：淺黃透明抗泡性： 10mL/2個氣泡變矩器工作液體的補償系統(tǒng)變矩器工作液體的補償系統(tǒng)補償系統(tǒng)（循環(huán)供油系統(tǒng)

40、）1補償變矩器的泄露、維持一定壓力（0.71MPa）、保證充滿2熱交換：帶走功率損失產(chǎn)生的熱量。工作平均效率0.750.85，維持油溫 90110度變變矩矩器器工工作作液液體體的的補補償償系系統(tǒng)統(tǒng)偶合器的結(jié)構(gòu)與性能第三章 液力偶合器3.1 偶合器的結(jié)構(gòu)特點偶合器的結(jié)構(gòu)特點作牽引偶合器牽引偶合器或風扇偶合器風扇偶合器時在結(jié)構(gòu)和性能上均與變矩器不同，在結(jié)構(gòu)上主要有以下特點：（作液力制動器使用時參見液力制動）只有泵輪和渦輪，無導輪；泵輪、渦輪面對面近似對稱布置（偶合器也由此得名）；泵輪（或渦輪）與輪罩相連，形成旋轉(zhuǎn)外殼，無固定殼體；葉片多為平面、徑向、直葉片，制造簡單。液力偶合器（Hydrodyna

41、mic coupling）是液力傳動系統(tǒng)的另一液力元件，在內(nèi)燃機車上可用作牽引主傳動、液力制動或輔助傳動中的風扇驅(qū)動。分別稱為牽引偶合器、液力制動器和風扇偶合器。無變矩作用，泵輪與渦輪力矩始終相等。只能把輸入軸得到的力矩無改變地傳無變矩作用，泵輪與渦輪力矩始終相等。只能把輸入軸得到的力矩無改變地傳遞給輸出軸，故又被稱為遞給輸出軸，故又被稱為“液力聯(lián)軸器液力聯(lián)軸器”。液力效率恒等于轉(zhuǎn)速比，即液力效率恒等于轉(zhuǎn)速比，即由 于 偶 合 器 的 機 械 效 率 很 高 （ 不 增 速 時由 于 偶 合 器 的 機 械 效 率 很 高 （ 不 增 速 時 M M 0 . 9 9 0 . 9 9 ， 有 增

42、 速 齒 輪 時， 有 增 速 齒 輪 時M M=0.9750.98=0.9750.98），故偶合器實際傳動效率也基本上等于轉(zhuǎn)速比。），故偶合器實際傳動效率也基本上等于轉(zhuǎn)速比。在正常牽引工況，泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)向總是相同的，因渦輪總是直接由泵輪流出在正常牽引工況，泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)向總是相同的，因渦輪總是直接由泵輪流出的液體推動旋轉(zhuǎn)的，不像變矩器中可以把導輪放在渦輪之前，通過改變泵輪出口的液體推動旋轉(zhuǎn)的，不像變矩器中可以把導輪放在渦輪之前，通過改變泵輪出口液流方向來推動渦輪反向轉(zhuǎn)動，做成反轉(zhuǎn)變矩器（見反轉(zhuǎn)變矩器）。液流方向來推動渦輪反向轉(zhuǎn)動，做成反轉(zhuǎn)變矩器（見反轉(zhuǎn)變矩器）。在正常牽引工況下，泵輪轉(zhuǎn)速恒

43、大于渦輪轉(zhuǎn)速，即在正常牽引工況下，泵輪轉(zhuǎn)速恒大于渦輪轉(zhuǎn)速，即i1i1，故，故11，這是因為渦，這是因為渦輪總必需克服自身的阻力矩才能對外輸出，從另一方面看，一旦輪總必需克服自身的阻力矩才能對外輸出，從另一方面看，一旦n nB B=n=nT T，循環(huán)圓，循環(huán)圓內(nèi)的流體就不再循環(huán)流動了，渦輪也就無力矩產(chǎn)生了。內(nèi)的流體就不再循環(huán)流動了，渦輪也就無力矩產(chǎn)生了。 iMMByBTTyy 偶合器的偶合器的性能特點性能特點 偶合器的偶合器的不穩(wěn)工況不穩(wěn)工況3.2 偶合器的特性參數(shù)外特性無因次特性iMMyTBiDMBB52性能參數(shù)標定工況：對應于發(fā)動機標定點的偶合器轉(zhuǎn)速比， 為使效率高，取0.950.98力矩系數(shù)：標志著該系列偶合器的能容大小過載系數(shù)：與透穿度相似，最大過載系數(shù)零速過載系數(shù)bbibgT00bigTbgTmaxmaxbib3.2 偶合器與柴油機的共同工作BTyf3.2 偶合器與異步電機的共同工作BTyd0ibiMM1M3.3 偶合器的結(jié)構(gòu)類型及性能對性能的要求對性能的要求：0 . 19 . 0i要大、曲線要陡 減小D要小、曲線要陡 過載