調(diào)速型液力耦合器

泵輪和旋轉(zhuǎn)內(nèi)套與主動(dòng)軸相連，主動(dòng)軸是連接在由動(dòng)機(jī)的增速齒輪后。渦輪通過(guò)從動(dòng)軸與風(fēng)機(jī)軸連接。在葉輪和渦輪中分別形成兩個(gè)腔室，并在腔室里有徑向葉片，葉片一般為20～40片。在泵輪與渦輪間的腔室里有工作油，形成一個(gè)環(huán)形流道。泵輪直接由主動(dòng)軸帶動(dòng)，它的作用是將主動(dòng)輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的動(dòng)能。它起著提高液體能量的作用。液體在泵輪中提高了能量之后，沿循環(huán)流道并在離心力的作用下沖動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，并將液體中的動(dòng)能變成機(jī)械能，并以此來(lái)驅(qū)動(dòng)從動(dòng)軸。

液力偶合器是靠泵輪與渦輪的葉輪腔室內(nèi)工作油量的多少來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的。因泵輪以固定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，工作油量越多，渦輪的轉(zhuǎn)矩也就越大。相反，如果主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩不變，那么工作油量越多，渦輪的轉(zhuǎn)速也就越大。因此可以用改變腔內(nèi)工作油量的多少來(lái)調(diào)節(jié)渦輪的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)負(fù)載的需要。油量的多少可由勺管來(lái)控制，勺管升高，回油量增多，腔內(nèi)油量減少，渦輪轉(zhuǎn)速下降；反之渦輪轉(zhuǎn)速升高。所以液力偶合器是在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下改變其輸出軸轉(zhuǎn)速的。

液力偶合器具有很高的傳動(dòng)效率(0.95～0.98),運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能有效的控制原動(dòng)機(jī)的過(guò)載；能吸收振動(dòng)，消除沖擊性載荷的影響，易于調(diào)節(jié)和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。它可以使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小，這樣就可大大降低電動(dòng)機(jī)的富裕容量。

其特點(diǎn)：

離心機(jī)械采用調(diào)整型液力偶合器調(diào)速運(yùn)行，節(jié)能效果顯著，節(jié)電率可達(dá)20～40%；

能使電機(jī)空載起動(dòng)，可利用電機(jī)尖峰力矩驅(qū)動(dòng)，提高電機(jī)啟動(dòng)能力，降低啟動(dòng)電流和啟動(dòng)時(shí)間，減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊。在同樣負(fù)載情況下，可大大降低電機(jī)裝機(jī)容量；

可使工作機(jī)平穩(wěn)、緩慢啟動(dòng)，減少因啟動(dòng)困難而造成的故障；

減緩沖擊、隔離振動(dòng)、防止動(dòng)力過(guò)載、保證電機(jī)工作機(jī)不受損壞；能協(xié)調(diào)多機(jī)構(gòu)均衡驅(qū)動(dòng)，達(dá)到順序啟動(dòng)、功率平衡、同步運(yùn)行；

易于實(shí)現(xiàn)對(duì)工作機(jī)的自動(dòng)控制；操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低、投資費(fèi)用低、使用壽命長(zhǎng)、可反復(fù)大修；

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，無(wú)機(jī)械磨損，適用于各種工作環(huán)境；

調(diào)速性較差，尤其在事故情況下，大幅度調(diào)整比較困難。2100433B

備案信息

備案號(hào)：10513-20022100433B

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(guò)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。

液力偶合器普通型液力耦合器

普通型液力耦合器是最簡(jiǎn)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(guò)載系數(shù)大，過(guò)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。

液力偶合器限矩型液力耦合器

常見(jiàn)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(guò)載系數(shù)，提高過(guò)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(duì)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(guò)載時(shí)難以起到過(guò)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(guò)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(lái)，易熔塞6起過(guò)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(wú)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(kāi)始啟動(dòng)時(shí)（渦輪還沒(méi)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(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。

液力偶合器調(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(duì)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(guò)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(duì)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(jiàn)，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(wú)級(jí)變速是通過(guò)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(guò)規(guī)定值，必須利用油循環(huán)系統(tǒng)把高溫油帶出，經(jīng)過(guò)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(guò)程中一個(gè)比較重要的問(wèn)題。