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液力耦合器的工作原理
閱讀：466 發(fā)布時間：2024-12-17這種液力耦合器，在高速傳動比時,，側(cè)輔腔存油很少,，因而傳動力矩較大；而在低傳動比時,，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、制動的工作機(jī)械,。因?yàn)檫@種液力耦合器多用于車輛的傳動中,，所以也稱為牽引型液力耦合器。
（2）動壓泄液式液力耦合器
動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難以起到過載保護(hù)作用的缺點(diǎn),。下圖是動壓泄液式液力耦合器的結(jié)構(gòu)圖,。
一，液力耦合器簡介
液力耦合器是以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器,，又稱液力聯(lián)軸器,。是一種用來將動力源(通常是發(fā)動機(jī)或電機(jī))與工作機(jī)連接起來傳遞旋轉(zhuǎn)動力的機(jī)械裝置。
二,，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)速型及兩個派生類型：液力耦合器傳動裝置與液力減速器,。
三，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)化為液體的動能,，再由流動的液體沖擊渦輪,，實(shí)現(xiàn)液體動能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，向外輸出動力,，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,。
四，普通型液力耦合器
普通型液力耦合器是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（高效率達(dá)0.96～0.98）,，傳動力矩可達(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,、緩減啟動沖擊或做離合器用。
五,，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,，在高傳動比時有較高的力矩系數(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,，在高速傳動比時，側(cè)輔腔存油很少,，因而傳動力矩較大,；而在低傳動比時，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、制動的工作機(jī)械,。因?yàn)檫@種液力耦合器多用于車輛的傳動中,，所以也稱為牽引型液力耦合器。
（2）動壓泄液式液力耦合器
動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難以起到過載保護(hù)作用的缺點(diǎn),。下圖是動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。
后輔腔的另一作用是“延充",，延充作用可改善啟動性,，當(dāng)發(fā)動機(jī)開始啟動時（渦輪還沒有轉(zhuǎn)動），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)動機(jī)可輕載啟動,。隨著發(fā)動機(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)到啟動力矩后，渦輪開始轉(zhuǎn)動,。
五,，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)主動軸帶動泵輪旋轉(zhuǎn)時,，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量矩的變化而推動渦輪旋轉(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)流動圓。由此可見,，泵輪把輸入的機(jī)械功轉(zhuǎn)換為油的動能,，而渦輪則把油的動能轉(zhuǎn)換成為輸出的機(jī)械功，從而實(shí)現(xiàn)動力的傳遞,。
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，循環(huán)圓中油量最小,，泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速偏差大，輸出轉(zhuǎn)速低;當(dāng)勺管插入液耦腔室的最淺處時,，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)用過程中一個比較重要的問題。
四,，液力耦合器的局限性
液力耦合器出現(xiàn)的時間最早,，屬于損耗功率控制型(機(jī)械)調(diào)速。但是隨著技術(shù)的進(jìn)步,，液力耦合器逐漸顯現(xiàn)了以下的局限性:
1,、液力耦合器是由電機(jī)的機(jī)械軸輸出端與液力耦合器的機(jī)械軸連接;由液力耦合器改變速度通過液力耦合的輸出端與風(fēng)機(jī)的機(jī)械軸連接。風(fēng)機(jī)與電機(jī)的距離較遠(yuǎn),，效率很差,。需提供較大的安裝空間，基礎(chǔ)復(fù)雜,。
2,、由于液力耦合器的兩端出軸為兩個半軸，徑向跳動大，在短時間內(nèi)就會造成設(shè)備漏油,。這樣必然會導(dǎo)致機(jī)械軸及軸承干磨,。因而，故障率較高,。
3,、液力耦合器屬于一種機(jī)械調(diào)速設(shè)備。液力耦合器的原理決定了液力耦合器有8-10%的速度損失,。同時功率損失變?yōu)闊崃?，使液壓油溫過高。需要大量冷卻水冷卻液壓油,。
4,、在實(shí)際運(yùn)行中油溫高于95℃以上，使冷卻器的水易結(jié)垢堵塞,，造成故障,。
5、由于液力耦合器是用液壓油傳遞功率,，因此速度控制不穩(wěn)定,、功率因數(shù)低、調(diào)速精度差,。
6,、當(dāng)液力耦合器故障時，設(shè)備只能停止運(yùn)行,。嚴(yán)重影響生產(chǎn),。
7、液力耦合器整機(jī)效率低,，調(diào)速本身的損耗大,、維護(hù)量大、二次成本過高,。
8,、液力耦合器屬于損耗功率控制性的調(diào)速設(shè)備，根據(jù)國家落實(shí)節(jié)能節(jié)排的政策,，液力耦合器已經(jīng)不是推廣使用的產(chǎn)品,，從生產(chǎn)的安全性及運(yùn)行的成本角度分析，液力耦合器已經(jīng)不適合市場使用,，必將被其他的電磁控制功率型的高效節(jié)能調(diào)速裝置所代替,。
五，液力耦合器在火力發(fā)電廠中的運(yùn)用
液力耦合器主要用于電廠中需要調(diào)速的設(shè)備上,，如鍋爐給水泵,，一次風(fēng)機(jī)及引風(fēng)機(jī)等設(shè)備上。
六，給水泵液力耦合器的工作原理
液力耦合器將主動端的人字形齒輪與變速的液力渦輪結(jié)合在一起,。箱體為鑄鐵,、中分結(jié)構(gòu)，油密封的外殼下部帶有一焊接法蘭,，箱體內(nèi)部布置有輸入齒輪,、油泵裝置、鑄鐵勺管套和旋轉(zhuǎn)部件,。迷宮式密封裝在輸入軸及輸出軸上,。軸承及齒輪有自己的潤滑油循環(huán)。
主動輪和從動輪用特殊鑄鋼制成,，經(jīng)過淬火熱處理的鋼制成齒輪的轂,，齒緣及齒輪經(jīng)過硬化處理，輸入主動,、從動軸由高質(zhì)量的鋼制成。
主油泵驅(qū)動潤滑油從泵端的輸入軸到油箱到從動輪然后到冷油器和雙筒濾網(wǎng)形成一個回路,。
工作油靠勺管調(diào)節(jié),，通過工作油冷卻器在動態(tài)的壓力下到渦輪。
在給水泵組啟動之前,，啟動輔助潤滑油泵進(jìn)行預(yù)潤滑,。如果潤滑油系統(tǒng)或機(jī)械驅(qū)動油泵失靈，在運(yùn)行過程中輔助潤滑油泵靠壓力開關(guān)打開,。
液力偶合器以液體為介質(zhì)傳遞功率,，液力偶合器相當(dāng)于離心泵和渦輪機(jī)的組合，當(dāng)動力機(jī)通過輸入軸帶動泵輪轉(zhuǎn)動時,，充注在工作腔中的工作液體在離心力作用下,，沿泵輪葉片流道向外緣流動，使液體的動量矩增大,。當(dāng)工作液體由泵輪沖向?qū)γ娴臏u輪時,，工作液體便沿渦輪葉片流道做向心流動，同時釋放能量并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,，驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)并帶動工作機(jī)做功,。靠著液體的傳動使動力機(jī)和工作機(jī)柔性地聯(lián)接在一起,。
改變液力偶合器工作腔的充滿度,，便可以調(diào)節(jié)輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速，充滿度升高則輸出轉(zhuǎn)速升高,，反之則降低,，并可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。?