清华大学：《液力传动》第二章（2-1）液力偶合器的工作原理

★ 第二章液力偶合器 大斗

1 第二章 液力偶合器

★ 第一节液力偶合器的工作原理 偶合器由泵轮和涡轮组成,同时有一旋转外壳以防止 工作液体在传动过程中散掉 1.有内环的偶合器(结构简图)(教材图2-1-2-3) 泵轮团涡轮r 叶轮由外环、内环和叶片组成。通常叶片为直叶片。 叶片流道空间和外环、内环的导流内表面组成工作腔 工作腔轴面投影对轴心线上下对称,则常以轴心线的上半部表示。 D一循环圆的最大直径,称有效直径。其他尺寸以此按比例进行计 算 在半径小的地方,由于叶片设计成等厚度的,因此排挤较大 为了减少排挤,常采取每隔一个叶片在半径小处切去一部分 泵轮和涡轮的几何形状通常是相同而且是对称的。 ★斗 大

2 第一节 液力偶合器的工作原理 偶合器由泵轮和涡轮组成，同时有一旋转外壳以防止 工作液体在传动过程中散掉。 1. 有内环的偶合器（结构简图）（教材图2-1－2-3） 泵轮 B，涡轮 T 叶轮由外环、内环和叶片组成。通常叶片为直叶片。 叶片流道空间和外环、内环的导流内表面组成工作腔。 工作腔轴面投影对轴心线上下对称，则常以轴心线的上半部表示。 D — 循环圆的最大直径，称有效直径。其他尺寸以此按比例进行计 算。 在半径小的地方，由于叶片设计成等厚度的，因此排挤较大， 为了减少排挤，常采取每隔一个叶片在半径小处切去一部分。 泵轮和涡轮的几何形状通常是相同而且是对称的

0.302D B 叶片每隔一个 0.18D 0.18D 切去一块 D 0.31 03 D 1一输入轴,2一输出轴, 大斗 3一旋转外壳,4一内环,5—外环 大

3 1－输入轴，2－输出轴， 3－旋转外壳，4－内环，5－外环

大大 2.无内环的偶合器(结构简图) 现代工程应用的偶 合器大多为无内环的, 因为在工作过程中,内 环并非必要,而且取消 叶片切 内环后,偶合器的特性 割部分 曲线可以进行调整,同 时结构简单 无内环偶合器的液流循 环与有内环时是相同的 输出轴 OKD (相当于内环缩小为 点)。在直径小的地方 ,将叶轮叶片也间隔切输入轴 去部分,以减小排挤

4 2. 无内环的偶合器（结构简图） 现代工程应用的偶 合器大多为无内环的， 因为在工作过程中，内 环并非必要，而且取消 内环后，偶合器的特性 曲线可以进行调整，同 时结构简单。 无内环偶合器的液流循 环与有内环时是相同的 （相当于内环缩小为一 点）。在直径小的地方 ，将叶轮叶片也间隔切 去部分，以减小排挤。 D B T K1D 叶片切 割部分 输入轴 输出轴

★ 二、偶合器的工作原理 1.速度三角形 液体质点在液力偶合器中既作相对运动又作牵连 运动。对于有内环的液力偶合器,取将过流断面均分的 流线为平均流线,分析流线上各点的速度变化 平均流线“ 泵轮:进口V1 b mI 出口rB2 涡轮:进口团 T 出口 T2 T2 22

5 二、偶合器的工作原理 1. 速度三角形 液体质点在液力偶合器中既作相对运动又作牵连 运动。对于有内环的液力偶合器，取将过流断面均分的 流线为平均流线，分析流线上各点的速度变化。 T1 r T2 r B2 r B1 r 平均流线“— - — - ” 泵轮：进口 出口 B1 r B2 r 涡轮：进口 T1 r 出口 T 2 r B1 T 2 r  r B2 T1 r  r r

★ 假定 )叶轮的叶片都是径向的直叶片,Z=泵轮和涡轮的进 出口角均为90° n=/m2=Bn=Bn2=90 则有(由速度三角形可知) (2)叶轮的过流断面为常数,叶片无限薄(平=)L= F= 2rb Q≈Q(容积损失不计) 同时视为在同一过流断面上各点速度相等 F const 大斗 mBl mB2 mT1 T2

6 Z   V WVm UVu 假定： （1）叶轮的叶片都是径向的直叶片， ，泵轮和涡轮的进 出口角均为90° ，     90  B1  B2  T1  T 2 则有（由速度三角形可知）： W  Vm Vu  U （2）叶轮的过流断面为常数，叶片无限薄（   1 ) F  2rb QB  QT 同时视为在同一过流断面上各点速度相等 （容积损失不计） const F Q Vm   VmB1  VmB2  VmT1  VmT 2

★ (3)在泵轮和涡轮的无叶片区内,没有外力矩对液流的作用,则各 点的速度矩相等,即r= const n3yB3=Vn070=V1n2B2=UB2a2(出口角为90°) ut3 T3 B0B0=Vr272=Ur2r72(出口角为90) 因为 BI T2B2 TI 同时可以视为: BO B1 B3 B2|70 T1172 T3 则有 1B3=1m0=1a2=0B20,1,2,3分别表示刚进口、 uBO =y 进口、出口和刚出口。 uT3 uT2 T2 由此,可以画出泵轮进出口和涡轮进出口的速度三角形。 大斗 大

7 （3）在泵轮和涡轮的无叶片区内，没有外力矩对液流的作用，则各 点的速度矩相等，即 V r const u  uB3 B3 uT 0 T 0 uB2 B2 B2 B2 V r  V r  V r  U r （出口角为90°） uT 3 T 3 uB0 B0 uT 2 T 2 T 2 T 2 V r  V r  V r  U r （出口角为90°） 因为： B1 T 2 r  r B2 T1 r  r 同时可以视为： B0 B1 r  r T 0 T1 r  r B3 B2 r  r T 2 T 3 r  r 则有： VuB3  VuT 0  VuB2  UB2 VuB0  VuT 3  VuT 2  UT 2 由此，可以画出泵轮进出口和涡轮进出口的速度三角形。 0, 1, 2, 3分别表示刚进口、 进口、出口和刚出口

★ E T BIRR Ba P BI M 速度三角形习惯规定:以泵轮和涡轮的交界处为中心线,将泵轮速 度三角形画右边(B,涡轮速度三角形画左边( x 大

8 WT0 WT1 VT0 UT1 T1 VB2 WB2 UB2 B2 WT2 VT2 T2 UT2 T2 UB1 VB0 WB0 WB1 速度三角形习惯规定：以泵轮和涡轮的交界处为中心线，将泵轮速 度三角形画右边（ B ），涡轮速度三角形画左边（ T )

★ 泵轮:出口速度三角形BCE:a2=90°|WB2=Vm 进口速度三角形团PN由于液流刚进口的Wm 与叶片方向不一致,则产生冲击损失: W,-n BI BO CB (AP-AL) 2g2g 3(n-U1n2)2=UB2 BI 由向量关系 又U PT=PN+NT B2 2 B2 ∴NT=PT-PN 泵轮进 即 NT=WBI-WRo 1相对半 BI 大斗 B2 径)

9 泵轮：出口速度三角形 BCE  90   B2 WB2  VmB2 进口速度三角形 APN , 由于液流刚进口的 WB0 与叶片方向不一致，则产生冲击损失： 2 2 2 1 0 ( ) 2 1 2 2 ( ) AP AL g g NT g W W h B B CB      g i U U U r g B T B B 2 (1 ) ( ) 2 1 2 2 1 2 2 2 1 2     由向量关系： 即 PT  PN  NT  NT  PT  PN NT  WB1 WB0 2 1 1 B B B r r ( r  — 泵轮进 口相对半 径） 又 2 1 1 2 B B B B r r U  U i r r U U B B T B 2 1 2  2

★ x 涡轮:出口速度三角形团LMF:B2=901:.Wr2=Vn 进口速度三角形BFG,由于液流进口前W0 与叶片方向不一致,产生冲击损失: W70)2GK1 (BF-BC) 2g 2g2g TI B2 B2 2 在速度三角形中,根据假定有: TO BO T2 uB2 uTO uBO 大斗 泵轮和涡轮的进出口速度三角形高度相等,即各处 数

10 涡轮：出口速度三角形 ALM  90   T 2 WT 2  VmT 2 进口速度三角形 BFG ，由于液流进口前 WT 0 与叶片方向不一致，产生冲击损失： 2 2 1 0 ( ) 2 1 2 2 ( ) BF BC g g GK g W W h T T CT      g i U U U g T B B 2 ( 1) ( ) 2 1 2 2 2 2 1 2     在速度三角形中，根据假定有： VT 0  VB2 ， VB0  VT 2 VuB2  VuT 0 VuT 2  VuB0 泵轮和涡轮的进出口速度三角形高度相等, 即各处 Vm 为常数。 ( )