液力传动与流体机械第三章液力偶合器与液力变矩器.ppt

第三章液力偶合器与液力变矩器;液力偶合器是一种结构简单、应用广泛的液力元件，主要由泵轮、涡轮和泵轮壳三部分组成（图3-1）。 视频演示;c）偶合器的工作轮 ;液力偶合器按其结构型式不同，可分为有内环偶合器和无内环偶合器两类（图3-2所示）。;3.1.1 液力偶合器的基本工作过程;图3-2 偶合器的结构示意图 ;一般情况下，偶合器的涡轮转速 总是小于泵轮转速 ，所以泵轮出口处由速度产生的动压力总是大于涡轮进口处的动压力。由于这一压差的存在，使得工作液体在泵、涡轮叶片间通道内流动，并总是沿着图3-2中的箭头所示方向进行。;如果 ，即转速比 时，液体在两轮间的离心压差为零，循环圆内将不产生流动，液力偶合器不传递力矩。但是，当涡轮的转速 大于泵轮的转速 时，工作液体将发生与箭头相反方向的流动，涡轮将起到相当于泵轮的作用，进入反传工况。;液力偶合器循环圆表示两个叶轮的形状和相互位置，形象地说明了偶合器的主要特征，因此，任何一种液力偶合器均可用其循环圆来表示。循环圆的最大直径D称为循环圆的有效直径，它是液力偶合器的代表尺寸。;3.1.2 速度三角形;以泵轮为例，设泵轮内充满工作液体，并以转速 顺时针方向旋转，则在泵轮进口半径 （即中间流线回转曲面与叶片进口处轮廓线交点处的半径）处产生牵连速度为 ，工作液体对叶片流道的相对速度为 ，则由牵连速度和相对速度矢量合成的绝对速度为 。在泵轮出口半径 处产生牵连速度 ，工作液体对叶片流道的相对速度为 ，由牵连速度和相对速度矢量合成的绝对速度为 。泵轮进口处的绝对速度 取决于涡轮出口处的绝对速度 ，泵轮进口处的相对速度 的大小和方向，由泵轮进口处的绝对速度 和牵连速度 的矢量差决定。当进口处相对速度 的方向与进口处叶片方向一致时，即为偶合器的无冲击工况。对涡轮可进行同样的分析。; 泵轮的圆周速度; 泵轮和涡轮出口处绝对速度的圆周分速度分别为; 泵轮和涡轮进出口速度三角形不是直角三角形，此时液流角和??片角不相等，出现了冲击损失，如图3-4所示。;3.1.3 力矩关系;同理，可以写出液流作用在涡轮上的力矩为;在泵轮出口处和涡轮进口处及泵轮进口处和涡轮出口处之间的区域，由于没有叶片对液流的作用， 、 、 和 ，根据环量定理，有;以上所研究的液力偶合器的力矩平衡，是以有内环、径向直叶片、工作轮对称布置的偶合器为例进行的，并且假定工作轮内充满液体，涡轮无外力矩输入。而对无内环、斜叶片、工作轮非对称布置的偶合器来说，在工作腔内部分充液，且涡轮有外力矩输入时，式（3-3）也仍然成立。;3.1.4偶合器的流量;令 ，代入上式，得;偶合器中的能量平衡关系，写成能头的表达式即为;通常冲击损失系数值是小于1的，为了定性的分析，可以取 。这样，上式可改写为; 由式（3-9）可见， 每给出一个工况值，即可得出一个相应的 值。当 时， 取到最大值，且最大值为;a) 当a为常数时 ;3.1.5 偶合器的外特性;图3-6 液力偶合器外特性 ; 对偶合器 ，因此有 ; （3）零矩工况，此时 ， ，循环圆中流量 ，故 ， 。;3.1.6 偶合器的原始特性; 由 ， ，其中 、 为系数，D为偶合器的有效直径。 ;其中力矩系数为 ;原始特性一般是通过试验方法求得的。试验所得的是偶合器的外特性，再根据公式换算出原始特性。;3.1.7 偶合器的全特性;什么是反转特性？它有什么特点？;在工程中，有时泵轮停止转动，即 ，涡轮由工作机带动旋转，这时涡轮起泵轮作用，但由于泵轮不转，没有功率输出，偶合器只起到液力制动器的作用。只要液体的循环冷却得到保证，制动器就可以长时间连续运行。由相似理论可知力矩与涡轮转速的平方成正比，这一情况可以看成泵轮不转反转工况的极限情况，其特性如图3-9所示。;3.1.8 偶合器的通用特性; 得出不同涡轮转速 时偶合器轴的力矩M。于是