清华大学：《液力传动》第二章（2-3）液力偶合器的特性

第三节液力偶合器的特性 液力偶合器的原始特性 偶合器的原始特性是扭矩系数()和转速比() 的关系以及效率和转速比的关系。它是通过试验数据经过换算 后得到的 1.泵轮扭矩基本计算方程(扭矩相似方程) (由液力传动相似关系的扭矩关系知)

第三节 液力偶合器的特性 一、液力偶合器的原始特性 偶合器的原始特性是扭矩系数（ ）和转速比（ ） 的关系以及效率和转速比的关系。它是通过试验数据经过换算 后得到的。  MB i 1. 泵轮扭矩基本计算方程（扭矩相似方程） -----（由液力传动相似关系的扭矩关系知）

由偶合器循环圆中的流量Q(泵流量) mB2 B2 mB2 B2 而 aD R2=VmB2UB2 2n B OBB2 mB2 60 平均速度系数 D—循环圆的最大外径,即有效直径) 丌D FR2=(D2-dB2 )2 d2为循环圆平均流线直径,因此F为的2倍面积) (1-a2) mBa D3 120

由偶合器循环圆中的流量 Q（泵流量） 2 2 2 B B mB mB r V V   平均速度系数 Q  VmB2FB2 而 60 2 2 2 2 2 2 n aD V V U V B mB mB B mB     D d a B2  （ D — 循环圆的最大外径，即有效直径） (1 ) 2 ( )2 4 2 2 2 2 2 2 a D F D d B   B     （d B2 为循环圆平均流线直径，因此 FB2 为 d B2 的2倍面积） 3 2 2 2 (1 ) 120 a V n D a Q   mB B 

根据泵轮的理论能头表达式 g 得fm=1(yn1D(-b)(b=cm g 因此泵轮给液流的功率为: M B-I Or= OhRiPg 则泵轮对液流的扭矩M为 MB-Y=I mB2 a(1-a2a2-bi)on3D5(N-m) 120 3

根据泵轮的理论能头表达式 (1 ) 1 2 1 2 BL B2 B U ir g H   得 ( ) 4 1 ) 30 ( 1 2 2 2 2 2 n D a ib g HBL  B   （ ) D d b B1  因此泵轮给液流的功率为： NBY  M BY  B  QHBL g 则泵轮对液流的扭矩 M BY 为： 2 2 2 2 5 2 2 3 (1 )( ) 120 a a a b i n D V M B mB B Y       （ N  m )

const 当工况一定时(=cost 这时,MByn2 当几何相似的偶合器。其系数=m,b= D 是相同的。而相似工况时,相等 而在“自模区”(阻力平方区)∑也视为相等,则有m相等 MB-Y (1-a)(a2-b2i) 120 入m为泵轮液力扭矩系数,原型和模型是相等的。(无因次)

当 nB  const 时， ( , ) B Y VmB2 M  f i  当工况一定时（ i  const ），这时， 2 B Y B M  n  当几何相似的偶合器。其系数 D d a B2  ， D d b B1  是相同的。而相似工况时， i 相等。 而在“自模区”（阻力平方区）时， 也视为相等，则有 VmB2 相等。 令： 2 2 2 2 2 3 (1 )( ) 120 MB Y VmB  a  a a  b i     MBY 为泵轮液力扭矩系数，原型和模型是相等的。（无因次）

由此可知:my=/(iVn me2) 由第一章液力传动相似关系知: AMr-y pnaD 泵轮扭矩方程(偶合器计算基本方程,即扭矩相似方程) M B-y ne inDS MB-I MB PngD'(N m) 77B 式中 泵轮扭矩系数。 入=/()由试验确定,因而没有叶片数的影响(曲线如下图) 泵轮机械效率。 5

由此可知： ( , ) MB Y VmB2  f i   由第一章液力传动相似关系知： 2 5 M BY   MBY nBD （ N  m ） 泵轮扭矩方程（偶合器计算基本方程，即扭矩相似方程） 2 5 2 5 n D n D M M B MB B jB MB Y jB B Y B            （ N  m ） 式中： jB MB Y MB      — 泵轮扭矩系数。 f (i)  MB  由试验确定，因而没有叶片数的影响（曲线如下图）。  jB －泵轮机械效率

AMB MB 液力偶合器的原始特性 6

液力偶合器的原始特性

2偶合器效率关系 由泵轮功率 ZI nBB_2 onD B B (Kw) 601000 式中令=圆一泵轮功率系数 A与风团相差一常数,故区=/闭变化与风相同。 由N少可知,团=f(变化如曲线所示 B 7≈1而 ≈097即=0.97时,mn max B 由=f关系知,团=1时p=0→N=0=0 由以上讨论知,当= const时,对几何相似的偶合器, 不变,速度三角形不变化。 因此,称此工况为等倾角工况。它们有相同的曲线和团曲线 但由于温度、粘性和叶片厚度不完全相似,则区团和团只能是近似相等

2.偶合器效率关系 由泵轮功率 3 5 60 1000 2 n D n M N M NB B B B B B B        （ ） 式中令 9549 MB NB     NB — 泵轮功率系数  NB 与  MB 相差一常数，故 f (i)  NB  变化与  MB 相同。 由 B T N  N   可知，   f (i) 变化如曲线所示。  ，i 而   0.97 B T n n i ，即 i  0.97 时， max 由 Q  f (i) 关系知，i  1 时 Q  ，0  N  0 ，   0 由以上讨论知，当 i  const 时，对几何相似的偶合器， 2 1 B B r r 不变，速度三角形不变化。 但由于温度、粘性和叶片厚度不完全相似，则  MB 和  只能是近似相等。 因此，称此工况为等倾角工况。它们有相同的  MB 曲线和  曲线。 Kw

、偶合器的特性指标 转速比团一称为运动指标 同时与团有关的还有滑差(相对值) S≈h =1-1(各种摩擦损失引起) 2.变矩系数 M K=1称为力指标,K 3最优点泵轮扭矩系数x功率能容指标,即偶合器传递动力的大小。 由于M和M等与D、四、回有关,不便比较,采用在团m时 2为代表(见原始特性曲线)(乙=r=097时7m值) 个→能容量大 由M=AmmD,当M一定,2m个→D↓ 此时在传递相同NM时,偶合器的有效直径D可小

二、偶合器的特性指标 1. 转速比 i — 称为运动指标。 同时与 i 有关的还有滑差（相对值） i n n n S B B T     1 2. 变矩系数 K  1 — 称为力指标， B T M M K   3. 最优点泵轮扭矩系数   MB — 功率能容指标，即偶合器传递动力的大小。 NB 和 M B 等与 D 、nB 、 有关，不便比较，采用在  max 时   MB 为代表（见原始特性曲线）（   0.97  i i 时  max 由 2 5 M B   MB nBD ，当 M B 一定， MB  D    MB  此时在传递相同 N 、M 有效直径 D 可小。 （各种摩擦损失引起） 由于 值）。 时，偶合器的 能容量大

4.偶合器效率 称为经济指标。= Mrnr=Ki≈i 5过载系数T m<团为持续过载系数) m0=0时扭矩系数 MBm式中 Imax 瞬时过载系数 MB Am最大泵轮扭矩系数 T一为持续的过载系数,为团=0时,传递的扭矩是额定工况(= 时所传递扭矩的多少倍。 为系统中的最大冲击扭矩值表示系数。 通常:m=7(=0),当<1<门时【m≠。 9

4. 偶合器效率  — 称为经济指标。 Ki i M n M n B B T T     5. 过载系数 T   MB MB T   0 0 （ T0 为持续过载系数）  MB0 为 i  0 时扭矩系数。   MB MB T   max max 式中： Tmax — 瞬时过载系数  MB max — 最大泵轮扭矩系数 T0 — 为持续的过载系数，为 T  0 时，传递的扭矩是额定工况（ )  i  i 时所传递扭矩的多少倍。 Tmax —为系统中的最大冲击扭矩值表示系数。 Tmax  T0 （ i  0 ），当  通常： 0  i  i 时，Tmax  T0

、偶合器的外特性 偶合器外特性是在=C时,MNMN=fO的关系 它是在 B= Const const= const 条件下,由试验得到的 运动粘性系数D=cOM和密度p=cO,就是说在试验过程中, 工作液的温度不发生变化。由试验数据,则可把偶合器泵轮扭矩系数 MB计算出来 B MB D 因此得到M=ApD1EM=M Ng=Me- ANE Pn8D5I-N,=-Mr Or-AN Pn D'i (∴:-Mr=M T M=M 2In M T 60 1000 2丌 Aren B 60×1000 77 pinGdi=n 9549 NT npd 10

三、偶合器的外特性 n const B  时，M B NB MT NT   f (i) 的关系。 n const B    const   const 条件下，由试验得到的。   const 和密度   const 由试验数据，则可把偶合器泵轮扭矩系数  MB 计算出来： 2 5 n D M B B MB    偶合器外特性是在 它是在 运动粘性系数 ，就是说在试验过程中， 工作液的温度不发生变化。 因此得到： 2 5 M B   MB nBD  MT  M B 3 5 NB  M B  B   NB nBD N M n D i T T T NT B 3 5        （MT  M，B 1000 60 2 T B T T T n M N  M      MB B B n D in 60 1000 2 5 2       n D i B MB 3 5 9549      n D i NT B 3 5      i )