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1、第二章 液力耦合器和液力變矩器,第一節(jié) 液力偶合器的結(jié)構(gòu)及工作原理 第二節(jié) 液力變矩器的構(gòu)造及工作原理 第三節(jié) 液力變矩器的性能參數(shù) 第四節(jié) 液力變矩器的類型和典型結(jié)構(gòu),液力耦合器和液力變矩器是利用液體為工作介質(zhì)，二者均為動液傳動，即通過液體在循環(huán)流動過程中，液體動能變化來傳遞動力，這種傳動稱為液力傳動。,,液力傳動原理簡圖,液力傳動裝置要完成能量轉(zhuǎn)換與傳遞的過程，必須具有如下機構(gòu)： 1、盛裝與輸送工作循環(huán)液體的密閉工作腔； 2、一定數(shù)量的帶葉片的工作輪及輸入輸出軸，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換和傳遞； 3、滿足一定性能要求的工作液體與其輔助裝置，以實現(xiàn)能量的傳遞并保證正常工作。,液力傳動的車輛具

2、有如下優(yōu)點：,能自動適應(yīng)外阻力的變化，使車輛能在一定范圍內(nèi)無極的變更其輸出軸轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，當(dāng)阻力增加時，則自動的降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩，從而提高了車輛的平均速度與生產(chǎn)率。 提高了車輛的使用壽命，液力變矩器使用油液傳遞動力，泵輪與渦輪之間不是剛性連接，能較好地緩和沖擊，有利于提高車輛上各零部件的使用壽命。 簡化了車輛的操縱，變矩器本身就相當(dāng)于一個無極變速箱，可減少變速箱檔位和換檔次數(shù)，加上一般采用動力換檔，故可簡化變速箱結(jié)構(gòu)和減輕駕駛員的勞動強度。,第一節(jié) 液力耦合器的結(jié)構(gòu)和工作原理,液力耦合器的結(jié)構(gòu) 液力耦合器的主要零件式兩個直徑相同的葉輪，稱工作輪，由發(fā)動機曲軸通過輸入軸4驅(qū)動的葉輪3為泵輪，

3、與輸出軸5裝在一起得為渦輪2。葉輪內(nèi)部裝有許多半圓形的徑向葉片 ，在各葉片之間充滿工作液體。兩輪裝合后相對端面之間約有2-5mm間隙。它們的內(nèi)腔共同構(gòu)成圓形或橢圓形的環(huán)狀空腔（稱為循環(huán)圓）；循環(huán)圓的剖面圖如下：該剖面圖是通過輸入軸與輸出軸所作的截面（稱軸截面）,液 力 耦 合 器,1.泵輪殼 2-渦輪 3-泵輪 4-輸入軸 5-輸出軸 6、7-尾部切去一片 的葉片,液力偶合器的工作原理,工作油液的螺旋形路線,渦輪轉(zhuǎn)動時的油液螺旋路線,渦輪旋轉(zhuǎn)后，由于渦輪內(nèi)的離心力對液體環(huán)流的阻礙作用，使油液的絕對運動方向有改變。此時，螺旋線拉長如圖所示，渦輪轉(zhuǎn)速約稿，由液的螺旋形路線拉得越長。當(dāng) 渦輪和

4、泵輪轉(zhuǎn)速相同時，兩輪離心力相等，油液沿循環(huán)圓流動停止，油液隨工作輪繞軸線作圓周運動,這時，偶合器不再傳遞動力。,第二節(jié) 液力變矩器的構(gòu)造與 工作原理,一、液力變矩器的構(gòu)造 液力變矩器是由泵輪1、渦輪2和導(dǎo)輪3等三個工作輪及其它零件組成。泵輪和渦輪都通過軸承裝在殼體上，而導(dǎo)輪則與殼體固定不動。三個工作輪都密閉在有殼體形成的并充滿油液的空間中。 各工作輪中裝有彎曲成一定形狀的葉片以利油液的流動，各工作輪中心部分成圓環(huán)形稱之為循環(huán)圓內(nèi)環(huán)。,,液力變矩器的三個工作輪,1-泵輪 2-渦輪 3-導(dǎo)輪,變矩器循環(huán)圓示意圖,通常把軸面（即包含螺旋軸線的剖面，又稱為子午面內(nèi)所形成的內(nèi)換與外患間的面積稱為變

5、矩器的循環(huán)圓，由循環(huán)圓所構(gòu)成的回轉(zhuǎn)體空間則是變矩器內(nèi)油液進行循環(huán)的空間。,變矩器循環(huán)圓示意圖,三元件液力變矩器簡圖,右圖所示為一種最簡單的的變矩器，它只有泵輪1、渦輪2與導(dǎo)輪3等三個工作輪。當(dāng)發(fā)動機帶動泵輪1旋轉(zhuǎn)時，油液自A端進入泵輪葉片間的通道，自b端流出沖向蝸輪2的葉片，使蝸輪轉(zhuǎn)動在從蝸輪的c端流出后，經(jīng)導(dǎo)論3在進入泵輪的a端如此循環(huán)實現(xiàn)動力的傳遞。,1-泵輪2-渦輪3-導(dǎo)輪4-工作輪內(nèi)環(huán)5-渦輪槽,二、液力變矩器和偶合器的相異點,和偶合器相比，變矩器在結(jié)構(gòu)上多了一個導(dǎo)輪。由于導(dǎo)輪的作用使變矩器不僅能傳遞轉(zhuǎn)矩，而且能在泵輪轉(zhuǎn)矩不變的情況下，隨著渦輪轉(zhuǎn)速的不同（反映工作機械運行時的阻力），而

6、改變渦論輸出力矩，這就是變矩器與偶合器的不同點。,三、液力變矩器的工作原理,下面應(yīng)用變矩器工作輪的展開圖來說明變矩器的工作原理，為便于說明問題，設(shè)發(fā)動機轉(zhuǎn)速及負荷不變，即變矩器泵輪的轉(zhuǎn)速n1與力矩T1位常數(shù)，根據(jù)液力平衡方程 T1+T2+T3=0 即 -T2=T1+T3 又根據(jù)作用于反作用公理，各工作輪加給油液的力矩與油液加給工作輪的力矩大小相等、方向相反。設(shè)油液加給渦輪的力矩為T2,則T2=-T2 固有 T2=T1+T3 上式說明油液加給渦輪的力矩T2等于泵輪與導(dǎo)輪對油液的力矩之和。從而實現(xiàn)了變矩功能。,液力變矩器動畫演示,四、液力變矩器的工作輪原理圖,下面結(jié)合圖進一步說明渦輪力矩變化過

7、程，當(dāng)變矩器輸出力矩經(jīng)傳動系產(chǎn)生的牽引力足以克服機械啟動阻力時則機械啟動便加速行駛同時渦輪轉(zhuǎn)速n2也逐漸增加，這時液流在渦輪出口處不僅有沿葉片相對速度W還有沿圓周的方向的牽引速度U。因此沖向?qū)л喌娜~片的絕對速度V應(yīng)是二者合成速度；因假設(shè)泵輪轉(zhuǎn)速不變，液流在渦輪出口處相對速度不變，但因渦輪的轉(zhuǎn)速在變化故牽引速度U也在變化。有圖可見沖向?qū)л喗^對速度V將隨著牽引速度U增加而逐漸向左傾斜使導(dǎo)輪所受力矩逐漸減小，故渦輪的力矩也逐漸減小。,液力變矩器工作輪原理圖,a)當(dāng)n1=常數(shù)，n2=0時；b)當(dāng)n1=常數(shù)，n2逐漸增加時,液力變矩器的類型和典型結(jié)構(gòu),一、液力變矩器的種類較多，由于結(jié)構(gòu)的不同其輸出特性差

8、異很大，按照插在其他工作輪翼柵烈數(shù)，液里變矩器可分為單級、二級、三級，翼柵是一組按一定規(guī)律排列在一起的葉片，有兩翼柵得渦輪稱為二級，三級翼柵得渦輪稱為三級各列渦輪翼柵彼此剛性連接，并和從動軸相連。,第三節(jié) 液力變矩器的結(jié)構(gòu)參數(shù),特性參數(shù) 變矩比 KT2/T1 傳動比 in2/n1 傳動效率 P2/P1 T2 n2 /T1 n1 Ki,三元件變矩器外特性,第四節(jié) 液力變矩器的類型和典型結(jié)構(gòu),123型和132型變矩器簡圖 1-泵輪 2-渦輪 3-導(dǎo)輪,1、單級單相液力變矩器,所謂單級指變矩器只有一個渦輪，單相則指只有一個變矩器的工況。 右圖所示為單擊單相液力變矩器，這種變矩器結(jié)構(gòu)簡單，

9、效率高，最高效率M0.8。但這種變矩器的高效區(qū)較窄，使它的工作范圍受到限制。 為了使發(fā)動機容易有載起動和有較大的克服外負載的能力，希望起動工況（i0）變矩系數(shù)K0較大。,2.單級兩相變矩器,如圖，把變矩器和偶合器的特點綜合在一臺變矩器上，也稱為綜合變矩器。兩相變矩器在整個傳動比范圍內(nèi)得到更合理的效率。到輪3通過單向離合器7和殼體5剛性連接，傳動比在0im內(nèi)，從動軸力巨大與主動軸，從渦輪流出的液流沖向?qū)л喨~片的工作面。此時，液流力圖使導(dǎo)輪朝導(dǎo)輪反旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動，由于單向離合器的楔緊，而導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)，在導(dǎo)輪不轉(zhuǎn)的工況下，整個系統(tǒng)如變矩器工作，達到增大轉(zhuǎn)矩，克服變化的負荷。,1-泵輪2-渦輪3-導(dǎo)輪4-主

10、動軸5-殼體6-從動軸7-單向離合器,3、單級三相變矩器,單級三相變矩器是由一個泵輪、一個渦輪和兩個可單向轉(zhuǎn)動的導(dǎo)輪構(gòu)成。它可組成兩個耶路變矩器工況和一個液力偶合器工況，所以稱之為三相。 右圖所示為雙導(dǎo)輪液力變矩器簡圖，泵輪由輸入軸帶動旋轉(zhuǎn)，工作油液就在循環(huán)圓內(nèi)作環(huán)流運動推動渦輪旋轉(zhuǎn)并輸出扭矩。液流從泵輪進入渦輪，再進入第一級導(dǎo)輪，經(jīng)第二級導(dǎo)輪，再回到泵輪。,1-泵輪 2-渦輪 3、3-導(dǎo)輪 4-自由輪機構(gòu),4.單級四箱液力變矩器,把泵分割成兩個，可以在小傳動比下改善效率。下圖單級四向液力變矩器結(jié)構(gòu)示意圖，主泵1和發(fā)動機連接，幅泵1轉(zhuǎn)載主泵輪上，并通過超越離合器9與之相連，兩個導(dǎo)輪3和3裝載兩

11、個相互沒有聯(lián)系的單向離合器7和8上。,1-主泵輪 1-副泵輪 2-渦輪 3-第一導(dǎo)輪 3-第二導(dǎo)輪 4-主動軸 5-導(dǎo)輪座 6-從動軸 7、8、9-單向離合器,二、典型變矩器的結(jié)構(gòu)與性能,1、單級三元件液力變矩器 Catepillar 966D裝載機變矩器 2、單級四元件液力變矩器 國產(chǎn)ZL50裝載機變矩器 3、單級三相四元件變矩器 國產(chǎn)CL70自行式鏟運機變矩器 4、雙泵輪液力變矩器 CAT988B裝載機變矩器,966D裝載機液力變矩器,,1-旋轉(zhuǎn)殼體 2-泵輪 3-齒輪 4-油液進口 5-輸出齒輪 6-變矩器殼體 7-油液出口 8-支承軸 9-導(dǎo)輪 10-渦輪 11-渦輪軸

12、 12-接盤,,ZL50裝載機變矩器,1-飛輪 2-軸承 3-旋轉(zhuǎn)殼體 4-油泵 5-彈性板 6-第一渦輪 7-軸承 8-第二渦輪 9-導(dǎo)輪 10-泵輪 11-軸承 12-齒輪 13-導(dǎo)輪軸 14-第二渦輪軸 15-第一渦輪軸 16-隔離環(huán) 17-軸承 18-單向離合器外環(huán)齒輪 19-軸承,CL7自行式鏟運機變矩器,國產(chǎn)CL7自行式鏟運機是單機四相元件，它的結(jié)構(gòu)有兩個特點：1、具有兩個導(dǎo)輪，這兩個導(dǎo)論通過單向離合器與固定的殼體相連，根據(jù)不同的工況實現(xiàn)兩個導(dǎo)輪固定；或一個導(dǎo)輪固定，另一個導(dǎo)輪空轉(zhuǎn)；以及兩個導(dǎo)輪都空轉(zhuǎn)等三種工作狀態(tài)，故稱三相。2、帶有自動鎖緊離合器，可以和泵輪和渦輪剛性連接起來變成機械傳動。,單向離合器示意圖,,1-滾子2-銷3-彈簧4-內(nèi)圈5-限位塊6-鉚釘7-檔圈8-第一導(dǎo)輪9-外圈,單向離合器（又稱自由輪機構(gòu)或超越離合器）有多種形式，但其功能和工作原理都是相同的，它的功能如下 （1）單向傳動：將動力從主動件單方向傳給從動件，并可根據(jù)主動件和從動件轉(zhuǎn)速的不同自動的接合或分離。 （2）單向鎖定：能將某一元件單向鎖定，并可根據(jù)兩元件受力的不同自動的鎖定或分離。,CAT988B 裝載機液 力變矩器,