第二章液力耦合器與液力變矩器

6/24/2024一、液力傳動的特點：1）使車輛具有良好的自動適應性能；2）具有良好的防振隔振作用，提高了車輛的使用壽命；3）良好的啟動性，提高了機械的通過性能；4）提高了機械的操縱性和舒適性；5）具有良好的限矩保護性，提高了機械的操縱性和作業生產率；6）成本較高，質量較大，以及由于存在液力損失而使傳動效率要低些，最高效率約為85％～92％，因而機械的燃料經濟性和牽引效率有所降低。6/24/2024二、基本原理

液力變矩器是以液體為工作介質并通過工作液體的動能變化來傳遞轉矩的傳動裝置。1－內燃機；2－離心泵葉輪；3－管道；4－水輪機葉輪；5－水槽；6－工作機；7－液力變矩器簡圖

6/24/20241－泵輪殼；2－渦輪；3－泵輪；4－輸入軸；5－輸出軸；6、7—葉片端部

液力耦合器結構示意圖

6/24/2024泵輪殼渦輪泵輪液力耦合器的主要零件

6/24/2024液力耦合器工作示意圖

泵輪渦輪液流方向6/24/2024液力耦合器的效率

M1＝M2

6/24/2024第二節液力變矩器

一、液力變矩器的構造

1—發動機曲軸；2—變矩器殼；3—渦輪；4—泵輪；5—導輪；6—導輪固定套管；7—從動軸；8—起動齒圈

6/24/2024液力變矩器的主要零件

變矩器殼泵輪導輪渦輪起動齒圈變矩器殼6/24/2024B-泵輪T-渦輪D-導輪液體在變矩器中的運動6/24/2024泵輪及外殼與發動機飛輪相連，通過離心力使液體由內向外流動液體在泵輪中的流動6/24/2024流體向心流動并改變方向，驅動渦輪及通過花鍵聯接的變速器液體在渦輪中的流動6/24/2024導輪靜止不動，大角度改變流體方向使之與泵輪入角接近液體在導輪中的流動6/24/2024發動機曲軸發動機飛輪變矩器外殼單向離合器液流方向變速器輸入軸變速器外殼6/24/2024二、液力變矩器的工作原理變矩器之所以能起變矩作用，是由于結構上有了導輪機構。在液體循環流動的過程中，固定不動的導輪給渦輪一個反作用力矩，使渦輪輸出的轉矩不同于泵輪輸入的轉矩。B—泵輪；W—渦輪；D—導輪

液力變矩器工作輪展開示意圖6/24/2024a）nb＝常數，nw=0時；b）當nb＝常數，nw逐漸增加時

根據液流受力平衡條件，得：M’b+M’W+M’d=0

即-M’W=M’b+M’d由于液流對渦輪的作用轉矩Mw（即變矩器輸出轉矩）與M’w方向相反大小相等，因而液流加給渦輪的轉矩Mw等于泵輪與導輪對油流的轉矩之和。當導輪轉矩Md與泵輪轉矩Mb同方向時，則渦輪轉矩Mw大于泵輪轉矩Mb，從而起到了增大轉矩的作用。

6/24/2024液力變矩器的特性液力變矩器的特性是表示變矩器各輸出與輸入參數之間的函數關系的曲線。這些函數之間的相互關系，雖可用理論分析和計算來獲得，但由于大量引入假設，使計算結果與實際情況有一定的差距。因此，變矩器的實際特性曲線是通過臺架試驗得到的。液力變矩器的特性曲線主要有以下三種：輸出特性（外特性）、無因次特性（原始特性）和輸入特性。6/24/2024一、液力變矩器的輸出特性輸出特性泵輪轉速一定時，泵輪轉矩、渦輪轉矩及變矩器效率隨渦輪轉速的變化規律，即:

透穿性（泵輪轉速不變時，載荷變化引起泵輪轉矩變化的性能）不同的變矩器外特性不同。液力變矩器的透穿性反映了液力變矩器和發動機共同工作的特性，表明了外載荷的變化能不能透過渦輪影響泵輪（即發動機）工作的特性。n2ηM1M26/24/2024向心式變矩器，泵輪轉矩隨渦輪轉速增大而減小。軸流式變矩器，泵輪轉矩基本不隨渦輪轉速變化，M1≈常數。離心式變矩器泵輪轉矩隨渦輪轉速增大而增大。6/24/2024變矩器的效率變矩器的效率η為渦輪軸上的輸出功率與泵輪軸上輸入功率之比，即：式中：K—變矩系數；

i—轉速比。顯然，當n2＝0時，η＝0；當n2增大時，η隨之增大。當渦輪軸轉速增至一定值時，η可達到最大值；然后當繼續增大時，由于M2的急劇下降而使η值隨n2的增大而減小。6/24/2024二、液力變矩器的無因次特性

由于液力變矩器的外特性在變矩器型式和有效直徑變化后其外特性和通用特性曲線完全不同。對同一類型的液力變矩器，采用原始特性表示液力變矩器的性能。根據液力變矩器的相似原理，對于幾何相似（循環圓線性尺寸成比例、葉片角和葉片數相等）、運動相似（液力變矩器的工況相同）和動力相似（液力變矩器的液流的雷諾數相等）的一系列液力變矩器有相同的原始特性。

6/24/2024無因次特性曲線通常是用臺架試驗得到。其方法是測出變矩器在n1不變的輸出特性后，選取某一渦輪軸轉速n2值，并通過輸出特性曲線確定出與之對應的泵輪和渦輪轉矩M1、M2，應用計算公式既可得到無因次特性曲線：式中—油液重度；

1—泵輪轉矩系數；

D—變矩器循環圓直徑。6/24/2024液力變矩器的無因次特性曲線6/24/2024無因次特性曲線上的特征參數：1.制動工況變矩系數K0—轉速比i=0時的變矩系數；2.制動工況泵輪轉矩系數

10—轉速比i=0時的泵輪轉矩系數；3.最高效率ηmax；4.最高效率對應轉速比；5.最高效率對應變矩系數；6.變矩器的工作效率／高效區；7.高效區對應變矩系數；8.高效區對應轉速比；9.偶合器工況（K＝1）對應轉速比；10.偶合器工況對應泵輪轉矩系數；11.變矩器透穿性系數。6/24/2024三、液力變矩器的輸入特性變矩器的輸入特性是反映不同轉速比時，泵輪轉矩隨泵輪轉速的變化規律，隨著變矩器透穿性的不同其變化規律也不相同。6/24/2024第三節幾種典型的液力變矩器

一、三元件綜合式液力變矩器

1－滾柱；2－塑料墊片；3－渦輪輪轂；4－凸緣；5－渦輪；6－起動齒圈；7－變矩器殼體；8－泵輪；9－導輪；10－單向離合器外座圈；11－單向離合器內座圈；12－泵輪輪轂；13－變矩器輸出軸（齒輪變速箱第一軸）；14－導輪固定套管；15－推力墊片；16－單向離合器蓋

6/24/2024液力變矩器的滾柱式單向離合器

1－內座圈；2－外座圈；3－導輪；4－鉚釘；5－滾柱；6－疊片彈簧

6/24/2024三元件綜合式液力變矩器特性

6/24/20241－起動齒圈；2－鎖止離合器操縱液壓缸；3－導向銷；4－曲軸凸緣；5－油道；6－操縱液壓缸活塞（壓盤）；7－離合器從動盤；8－傳力盤；9－鍵；10－渦輪；11－泵輪；12－導輪；13－單向離合器；14－渦輪輪轂；15－變矩器輸出軸

二、帶鎖止離合器的液力變矩器

6/24/2024三、雙渦輪液力變矩器

1－飛輪；2、4、7、11、17、19－軸承；3－旋轉殼體；5－彈性板；6－第一渦輪；8－第二渦輪；9－導輪；10－泵輪；12－齒