西安建筑科技大学：《液压与液力传动》课程教学资源（PPT课件）第十一章 液力耦合器

第11章液力耦合器

第11章 液力耦合器

第1章液力耦合器 B Bm 111液力耦合器的工作原理 112液力耦合器的特性 113液力耦合器的类型和结构 114液力耦合器与内燃机的共同工作 115液力耦合器的选择 annnDDnDDDa 2021/7/19

2021/7/19 2 第11章 液力耦合器 11.1 液力耦合器的工作原理 11.2 液力耦合器的特性 11.3 液力耦合器的类型和结构 11.4 液力耦合器与内燃机的共同工作 11.5 液力耦合器的选择 2021/7/19 2

11液力耦合器的工作原理 液力耦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9-2a。 1—一泵轮;2一涡轮; 3一壳体;4一主轴。 图11-1液力耦合器主要构件 annnDDnDDDa 2021/7/19

2021/7/19 3 11.1 液力耦合器的工作原理 液力耦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9-2a。 2021/7/19 3 图11-1 液力耦合器主要构件 1—泵轮；2—涡轮； 3—壳体； 4—主轴

11液力耦合器的工作原理 ·在泵轮和涡轮环状壳体内,沿径向均匀地分布着 很多叶片。泵轮1与盆状的壳体3固定,组成耦合 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。目 前使用最广泛的是无内环液力耦合器。 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耦合器的有效直径,用D表 示。因工作液体在循环圆内作圆周运动,又随两 作轮一起绕轴线转动,因而工作液体在液力耦 合器中是作圆周螺旋运动。 annnDDnDDDa 2021/7/19

2021/7/19 4 11.1 液力耦合器的工作原理 • 在泵轮和涡轮环状壳体内，沿径向均匀地分布着 很多叶片。泵轮1与盆状的壳体3固定，组成耦合 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。目 前使用最广泛的是无内环液力耦合器。 • 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耦合器的有效直径，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耦 合器中是作圆周螺旋运动

11液力耦合器的工作原理 ·液力耦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。液力耦合器工作轮 叶片出口处相对速度m都垂直于圆周速度2,因此出口 速度三角形为直角三角形,出口绝对速度的圆周分速度就 是l2,出口轴面分速度就是W2。工作轮入口处的速度三 角形不是直角三角形,原因是液流进入叶片时相对速度W 和圆周速度不垂直,这时的液流角和叶片角不相等, 生了液流冲击损失。因一般情况下,液力耦合器的传动 比z=7,lB 另外,泵轮和 B 涡轮进口绝对速度与前一工作轮的出口绝对速度相等, 即 B2,B1 2021/7/19

2021/7/19 5 11.1 液力耦合器的工作原理 • 液力耦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。液力耦合器工作轮 叶片出口处相对速度W2 都垂直于圆周速度 ，因此出口 速度三角形为直角三角形，出口绝对速度的圆周分速度就 是 ，出口轴面分速度就是W2。工作轮入口处的速度三 角形不是直角三角形，原因是液流进入叶片时相对速度W1 和圆周速度 不垂直，这时的液流角和叶片角不相等，产 生了液流冲击损失。因一般情况下，液力耦合器的传动 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 ， 。 2 u u2 1 u =  1 B T n n i uB2 uT1 uB1  uT 2 T1 B2 v = v B1 T 2 v = v

11液力耦合器的工作原理 B Bm UTI VT1 B W B 图11-2液力耦合器的速度三角形 annnDDnDDDa 2021/7/19

2021/7/19 6 11.1 液力耦合器的工作原理 图11-2 液力耦合器的速度三角形

11液力耦合器的工作原理 B Bm ·液力耦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,液力耦合器的力矩方程为 泵轮:Mn=2(mm2-mn)=2(untn2-unr2 g g Q (11-1) 2 ·涡轮:M=2x(m22 Q Tlu/Ti= T21T2 B2 B2 2 B2 (11-2) 2021/7/19

2021/7/19 7 11.1 液力耦合器的工作原理 • 液力耦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，液力耦合器的力矩方程为 • 泵轮： • 涡轮： ( ) B B2u B2 B1u B1 v r v r g Q M = −  ( ) B2 B2 T 2 T 2 u r u r g Q = −  ( ) 2 B2 T 2 g Q =  −    ( ) T T 2u T 2 T1u T1 v r v r g Q M = −  ( ) T 2 T 2 B2 B2 u r u r g Q = −  ( ) 2 T 2 B2 g Q =  −    （11-1） （11-2）

11液力耦合器的工作原理 B Bm 将式(11-1)与式(11-2)相加,有 B (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): Tlu = B2, Blu T2u = T2 B1,B2 ·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MB、-M统称为传动力矩M annnDDnDDDa 2021/7/19

2021/7/19 8 11.1 液力耦合器的工作原理 • 将式（11-1）与式（11-2）相加，有 • 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 。 − MT = MB （11-3） T1u B2u uB2 v = v = B1u T 2u uT 2 v = v = T 2 B1 r = r B2 T1 r = r MB − MT M

112液力耦合器的特性 B Bm ·液力耦合器的特性是指它的主要性能参数如传动 力矩M、泵轮转速ηa、涡轮转速n传动比i、转 差率S和效率等之间的关系。 11-4 B B S M 77 S BB B annnDDnDDDa 2021/7/19

2021/7/19 9 11.2 液力耦合器的特性 • 液力耦合器的特性是指它的主要性能参数如传动 力矩 ﹑泵轮转速 ﹑涡轮转速 ﹑传动比 ﹑转 差率 和效率 等之间的关系。 M B n T n i s  B T n n i = i n n n s B B T = − − = 1 i s n n M n M n B T B B T T  = = = =1− （11-4) (11-5) (11-6)

112液力耦合器的特性 B Bm 11.2.1液力耦合器的外特性 当n、y都为常数时,M=f(n)、n=f2(mn)的关系 称为液力耦合器的外特性,其特性图线如图11-3 图中横坐标也可用i、S来表示。 ·外特性由实验求得。因η=i,所以当i与用相 同比例尺时,是从坐标原点起始与坐标轴成45 的直线。但当i=099~0995时,7急速下降,这是 由于此时的传动力矩很小,而磨擦损失的力矩所 占比例显著增加的缘故。所以当i=1时,η≠1。 annnDDnDDDa 2021/7/19

2021/7/19 10 11.2 液力耦合器的特性 11.2.1 液力耦合器的外特性 • 当 ﹑ 都为常数时， ﹑ 的关系 称为液力耦合器的外特性，其特性图线如图11-3。 图中横坐标也可用 ﹑ 来表示。 • 外特性由实验求得。因 ，所以当 与 用相 同比例尺时， 是从坐标原点起始与坐标轴成 的直线。但当 时， 急速下降，这是 由于此时的传动力矩很小，而磨擦损失的力矩所 占比例显著增加的缘故。所以当 时， 。 B n  ( ) 1 nT M = f ( ) 2 nT  = f i s  = i i    45 i = 0.99 ~ 0.995  i =1   1