液力传动 教学课件 作者 赵静一 王巍Zz液力-第3章 液力耦合器.ppt

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1、1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）。a）外形图b）剖视图图3-1液力偶合器泵轮轴承涡轮2c）偶合器的工作轮图3-1液力偶合器偶合器能实现主动轴和从动轴间的柔性接合，并且当工作液体与叶轮相互作用时，理论上能将主动轴上的力矩大小不变地传递给从动轴。因此，液力偶合器又称液力联轴器。泵轮壳涡轮泵轮33.1液力偶合器的结构组成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）。a）有内环偶合器b）无内环偶合器图3-2偶合器的结构示意图泵轮和涡轮的内、外侧两个环形曲面，分别称为内环和外环。通常将偶合

2、器的泵轮和涡轮统称为工作轮或叶轮。内环外环外环43.2液力偶合器的工作原理3.2.1液力偶合器的基本工作过程工作过程中，发动机带动与泵轮刚性连接的主动轴1旋转，位于泵轮内的工作液体由于受到泵轮叶片的作用而获得能量，随泵轮一起旋转。离心力迫使液体沿图3-2中所示箭头方向向泵轮外缘流动，从而把发动机的机械能转变成泵轮内工作液体的动能。图3-2偶合器的结构示意图内环外环外环5图3-2偶合器的结构示意图由泵轮流出的液流由泵轮外缘处进入涡轮入口，并冲击涡轮叶片，同时液流被迫沿涡轮叶片间流道流动。液流的速度减小，从而液体的能量传递给涡轮，并转变成偶合器从动轴2（与涡轮刚性连接）上的机械能

3、，使从动轴2以转速旋转。当液体对涡轮作功降低能量以后，又重新回到泵轮，吸收能量，如此周而复始不断循环，就实现了能量传递。内环外环外环6一般情况下，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。内环外环外环图3-2偶合器的结构示意图7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

4、。内环外环外环图3-2偶合器的结构示意图8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。内环外环外环图3-2偶合器的结构示意图93.2.2速度三角形图3-3为液力偶合器的循环圆和泵轮（右）、涡轮（左）的速度三角形。图3-3液力偶合器和速度三角形10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

5、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。11泵轮的圆周速度涡轮的圆周速度正常工况下转速比，故，圆周速度和。12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出口处轴面分速度分别为泵轮和涡轮进口处绝对速度等于前一叶轮的出口绝对速度，即13泵轮和涡轮进出口速度三角形

6、不是直角三角形，此时液流角和叶片角不相等，出现了冲击损失，如图3-4所示。为了使工作液体在工作腔内作循环流动时损失尽量小，一般将各叶轮的叶片通道上各过流截面积都做成相等的。不考虑内部漏损，即时，根据连续性方程，平均流线上各点与截面垂直轴面速度相等，即图3-4液力偶合器叶片进口液流冲击这种损失只有当时才会消失，但此时循环流量已为零。143.2.3力矩关系根据动量矩方程，可写出液力偶合器的泵轮叶片作用在液体上的力矩（3-1）对直叶片偶合器，有或式中Q——单位时间内通过泵轮的液体流量；——工作液体的重度，；——绝对速度与圆周速度的正向夹角15同理，可以写出液流作用在涡轮上的力矩为（

7、3-2）或或将式（3-1）和式（3-2）相加得16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，有代入式中，可得（3-3）式（3-3）表明在液力偶合器中，泵轮叶片作用于液体的力矩等于工作液体作用于涡轮叶片上的力矩，即液力偶合器不能改变所传递的力矩的大小。17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