西安建筑科技大学：《液压与液力传动》课程教学资源（教案讲义）第十一章 液力偶合器 11.1 液力偶合器的工作原理

11.1液力偶合器的工作原理 液力偶合器是利用液体的动能而进行能量传递的一种液力传动装置。它是由泵轮1、涡轮2、外壳3组成的,如图 -1所示,其结构简图见图8-2a。液力偶合器能保证主动轴与从动轴的柔性结合,并且将主动轴上的转矩等值地传 给从动轴,因此也称为液力联轴器。 图11-1液力偶合器主要构件 1—泵轮2—涡轮3-壳体4一主轴 泵轮1与盆状的壳体3固定,组成偶合器的外壳,壳内充满工作液体。涡轮置于壳体内,其端面与泵轮端面相 对,有一定间隙且同轴线放置。泵轮与输入轴相连,涡轮与输岀轴相连。液力偶合器分有内环液力偶合器和无内环 液力偶合器。设置内环的目的是保证液体在循环流道内进行有规律的流动,有明确的叶轮进口与出口。目前使用最 广泛的是无内环液力偶合器。因为:1、实验表明,内环愈小,液力偶合器传递扭矩愈大;2、内环制造工艺复杂 泵轮和涡轮及壳体所围成的空间,形成一个封闭的液体循环流道,该流道就叫工作腔或循环囻,此圆最大直径 叫做液力偶合器的有效直径,用D表示。因工作液体在循环囻内作囻周运动,又随两工作轮-起绕轴线转动,因而 工作液体在液力偶合器中是作圆周螺旋运动 液力偶合器与液力变矩器工作原理相似。图11-2是液体在泵轮和涡轮进出口处的速度三角形,右边是泵轮B的 速度三角形,左边是涡轮T的速度三角形。 图11-2液力偶合器的速度三角形 r 因一般情况下,液力偶合器的传动比2B,因此B2n,“B1>r2。另外,泵轮和涡轮进口绝对速度 与前一工作轮的出口绝对速度相等,即n=n,a=2 液力偶合器工作轮叶片和液体的相互作用所产生的力矩与液力变矩器的作用原理一样。在理想条件下,液力偶 合器的力矩方程为 M8=2(vg2u'm -vBu'md2(uB2,?r2) 泵轮 27g (11-1)

11.1 液力偶合器的工作原理 液力偶合器是利用液体的动能而进行能量传递的一种液力传动装置。它是由泵轮1﹑涡轮2﹑外壳3组成的，如图 11-1所示，其结构简图见图8-2a。液力偶合器能保证主动轴与从动轴的柔性结合，并且将主动轴上的转矩等值地传 给从动轴，因此也称为液力联轴器。 图11-1 液力偶合器主要构件 1—泵轮 2—涡轮 3—壳体 4—主轴 动画演示 泵轮1与盆状的壳体3固定，组成偶合器的外壳，壳内充满工作液体。涡轮置于壳体内，其端面与泵轮端面相 对，有一定间隙且同轴线放置。泵轮与输入轴相连，涡轮与输出轴相连。液力偶合器分有内环液力偶合器和无内环 液力偶合器。设置内环的目的是保证液体在循环流道内进行有规律的流动，有明确的叶轮进口与出口。目前使用最 广泛的是无内环液力偶合器。因为：1、实验表明，内环愈小，液力偶合器传递扭矩愈大；2、内环制造工艺复杂。 泵轮和涡轮及壳体所围成的空间，形成一个封闭的液体循环流道，该流道就叫工作腔或循环圆，此圆最大直径 叫做液力偶合器的有效直径，用D表示。因工作液体在循环圆内作圆周运动，又随两工作轮一起绕轴线转动，因而 工作液体在液力偶合器中是作圆周螺旋运动。 液力偶合器与液力变矩器工作原理相似。图11-2是液体在泵轮和涡轮进出口处的速度三角形，右边是泵轮B的 速度三角形，左边是涡轮T的速度三角形。 图11-2 液力偶合器的速度三角形 因一般情况下，液力偶合器的传动比 ，因此 ， 。另外，泵轮和涡轮进口绝对速度 与前一工作轮的出口绝对速度相等，即 ， 。 液力偶合器工作轮叶片和液体的相互作用所产生的力矩与液力变矩器的作用原理一样。在理想条件下，液力偶 合器的力矩方程为 泵轮： = = （11-1）

漏轮:、mr2-mn7)=Bar 27r2-l2B2 g 2 将式(11)与式(11-2)相加,有 M=M 上面推导过程中应用了如下速度和半径关系(参看图11-2): Vrla =VB2u=4B2 Bl =Vr2u =4r2 /r2 =rE raa= r 式(113)说明,在不计各种损失情况下,泵轮作用于工作液体的力矩与涡轮作用与液体的力矩大小相等方向 相反,或者说泵轮的输入力矩等于涡轮的输出力矩,力矩方向相同。今后为了分析方便,把M、-Mr统称为传 动力矩M

涡轮： （11-2） 将式（11-1）与式（11-2）相加，有 （11-3） 上面推导过程中应用了如下速度和半径关系（参看图11-2）： ， ， ， 式（11-3）说明，在不计各种损失情况下，泵轮作用于工作液体的力矩与涡轮作用与液体的力矩大小相等方向 相反，或者说泵轮的输入力矩等于涡轮的输出力矩，力矩方向相同。今后为了分析方便，把 ﹑ 统称为传 动力矩