什么是液力偶合器_特點(diǎn)與原理
一般液力偶合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在0.95以上時(shí)可獲得較高的效率。那么你對液力偶合器了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是液力偶合器的內(nèi)容，希望大家喜歡!
液力偶合器的概念
液力耦合器是利用液體的動(dòng)能而進(jìn)行能量傳遞的一種液力傳動(dòng)裝置，它以液體油作為工作介質(zhì)，通過泵輪和渦輪將機(jī)械能和液體的動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化，從而連接原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)械實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。液力耦合器按其應(yīng)用特性可分為三種基本類型，即普通型、限矩型、調(diào)速型及兩個(gè)派生類型：液力耦合器傳動(dòng)裝置與液力減速器。
液力偶合器的特點(diǎn)
液力耦合器是一種柔性的傳動(dòng)裝置，與普通的機(jī)械傳動(dòng)裝置相比，具有很多獨(dú)特之處：能消除沖擊和振動(dòng);輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，兩軸的轉(zhuǎn)速差隨載荷的增大而增加;過載保護(hù)性能和起動(dòng)性能好，載荷過大而停轉(zhuǎn)時(shí)輸入軸仍可轉(zhuǎn)動(dòng)，不致造成動(dòng)力機(jī)的損壞;當(dāng)載荷減小時(shí)，輸出軸轉(zhuǎn)速增加直到接近于輸入軸的轉(zhuǎn)速，使傳遞扭矩趨于零。液力偶合器的傳動(dòng)效率等于輸出軸轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速之比。一般液力偶合器正常工況的轉(zhuǎn)速比在0.95以上時(shí)可獲得較高的效率。液力偶合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。它一般靠殼體自然散熱，不需要外部冷卻的供油系統(tǒng)。如將液力偶合器的油放空，偶合器就處于脫開狀態(tài)，能起離合器的作用。但是液力耦合器也存在效率較低、高效范圍較窄等缺點(diǎn)。
液力偶合器的分類
液力耦合器按其應(yīng)用特性可分為三種基本類型，即普通型、限矩型、調(diào)速型及兩個(gè)派生類型：液力耦合器傳動(dòng)裝置與液力減速器。
液力偶合器的結(jié)構(gòu)與原理
液力耦合器結(jié)構(gòu)形式比較多，不同的液力耦合器在結(jié)構(gòu)與原理上略有不同，但是其基本原理是相同的，都是通過泵輪將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的動(dòng)能，再由流動(dòng)的液體沖擊渦輪，實(shí)現(xiàn)液體動(dòng)能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，向外輸出動(dòng)力，如圖2所示。下面分別介紹普通型、限矩型、調(diào)速型液力耦合器的典型結(jié)構(gòu)與原理。
普通型液力耦合器
普通型液力耦合器是最簡單的一種液力耦合器，它是由泵輪1、渦輪2、外殼皮帶輪3等主要元件構(gòu)成，如下圖所示。它的工作腔體容積大、效率高(最高效率達(dá)0.96～0.98)，傳動(dòng)力矩可達(dá)6倍～7倍的額定力矩。但因過載系數(shù)大，過載保護(hù)性能很差，所以一般用于隔離振動(dòng)、緩減啟動(dòng)沖擊或做離合器用。
限矩型液力耦合器
常見的限矩型液力耦合器有靜壓泄液式、動(dòng)壓泄液式和復(fù)合泄液式三種基本結(jié)構(gòu)。前兩種在建設(shè)機(jī)械中用得較為廣泛。
(1)靜壓泄液式液力耦合器
下圖是靜壓泄液式液力耦合器結(jié)構(gòu)圖。為了減小液力耦合器的過載系數(shù)，提高過載保護(hù)性能，在高傳動(dòng)比時(shí)有較高的力矩系數(shù)和效率，因此，在結(jié)構(gòu)上與普通型液力耦合器有所不同。它的主要特點(diǎn)是泵輪2、渦輪3對稱布置，并且有擋板5和側(cè)輔腔4。擋板裝在渦輪出口處，起導(dǎo)流和節(jié)流作用。這種液力耦合器是在部分充液條件下工作的。
這種液力耦合器，在高速傳動(dòng)比時(shí)，側(cè)輔腔存油很少，因而傳動(dòng)力矩較大;而在低傳動(dòng)比時(shí)，側(cè)輔腔存油較多，使特性曲線較為平坦，能較好地滿足工作機(jī)械的要求。但需指出的是，由于液體出入側(cè)輔腔跟隨負(fù)載變化而反應(yīng)速度慢，所以不適于負(fù)載突變和頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)的工作機(jī)械。因?yàn)檫@種液力耦合器多用于車輛的傳動(dòng)中，所以也稱為牽引型液力耦合器。
(2)動(dòng)壓泄液式液力耦合器
動(dòng)壓泄液式液力耦合器能夠克服靜壓泄液式液力耦合器在突然過載時(shí)難以起到過載保護(hù)作用的缺點(diǎn)。下圖是動(dòng)壓泄液式液力耦合器的結(jié)構(gòu)圖。
上圖中，輸入軸套1通過彈性聯(lián)軸器及后輔腔外殼9而與泵輪4連接在一起，渦輪7用輸出軸套8與減速器或工作機(jī)械相連起來，易熔塞6起過熱保護(hù)作用。這種液力耦合器有前輔腔2和后輔腔3，前輔腔是泵輪、渦輪中心部位的無葉片空腔;后輔腔是由泵輪外壁與后輔腔外殼9所構(gòu)成。前后輔腔有小孔相通，后輔腔有小孔與泵輪相通，前后輔腔與泵輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
后輔腔的另一作用是“延充”，延充作用可改善啟動(dòng)性，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)時(shí)(渦輪還沒有轉(zhuǎn)動(dòng))，工作腔液體呈大循環(huán)，使液體充滿前輔腔后又經(jīng)小孔f進(jìn)入后輔腔。由于工作腔充液量很少，力矩很小，因而發(fā)動(dòng)機(jī)可輕載啟動(dòng)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(也即泵輪轉(zhuǎn)速)的升高，后輔腔內(nèi)的液體因形成的油環(huán)壓力增加而沿小孔進(jìn)人工作腔，又使工作腔的充液量增加，這就是“延充”。由于延緩充液作用，渦輪力矩增加，力矩達(dá)到啟動(dòng)力矩后，渦輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)。
調(diào)速型液力耦合器
調(diào)速型液力耦合器主要由泵輪、渦輪、勺管室等組成，如下圖所示。當(dāng)主動(dòng)軸帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，在泵輪內(nèi)葉片及腔的共同作用下，工作油將獲得能量并在慣性離心力的作用下，被送到泵輪的外圓周側(cè)，形成高速油流，泵輪外圓周側(cè)的高速油流又以徑向相對速度與泵輪出口的圓周速度組成合速度，沖入渦輪的進(jìn)口徑向流道，并沿著渦輪的徑向流道通過油流動(dòng)量矩的變化而推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，油流至渦輪出口處又以其徑向相對速度與渦輪出口處的圓周速度組成合速度，流入泵輪的徑向流道，并在泵輪中重新獲得能量。如此周而復(fù)始的重復(fù)，形成工作油在泵輪和渦輪中的循環(huán)流動(dòng)圓。由此可見，泵輪把輸入的機(jī)械功轉(zhuǎn)換為油的動(dòng)能，而渦輪則把油的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為輸出的機(jī)械功，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。
調(diào)速型液力耦合器的無級變速是通過改變勺管的位置而改變循環(huán)圓中的工作油量實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)勺管插入液耦腔室的最深處時(shí)，循環(huán)圓中油量最小，泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速偏差大，輸出轉(zhuǎn)速最低;當(dāng)勺管插入液耦腔室的最淺處時(shí)，循環(huán)圓中油量最大，泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速偏差小，輸出轉(zhuǎn)速最大。
調(diào)速型液力耦合器的泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速存在著一定的差值，這被稱之為速度滑差。由粘性流體性質(zhì)可知，耦合器滑差損失和軸承摩擦損失將生成大量的熱，并被耦合器工作油吸收。耦合器滑差越大，轉(zhuǎn)機(jī)功率越大，產(chǎn)生的熱量越大。為了使耦合器油溫不超過規(guī)定值，必須利用油循環(huán)系統(tǒng)把高溫油帶出，經(jīng)過冷油器冷卻后回到耦合器內(nèi)，從而保證了液力耦合器內(nèi)熱量的平衡。不同的液力耦合器的油冷卻方式是不同的，這也是液力耦合器在應(yīng)用過程中一個(gè)比較重要的問題。
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