調(diào)速型液力耦合器概述

泵輪和旋轉(zhuǎn)內(nèi)套與主動軸相連，主動軸是連接在由動機(jī)的增速齒輪后。渦輪通過從動軸與風(fēng)機(jī)軸連接。在葉輪和渦輪中分別形成兩個腔室，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，形成一個環(huán)形流道。泵輪直接由主動軸帶動，它的作用是將主動輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成工作液體的動能。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渦輪旋轉(zhuǎn)，并將液體中的動能變成機(jī)械能，并以此來驅(qū)動從動軸。

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效率(0.95～0.98),運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，能有效的控制原動機(jī)的過載；能吸收振動，消除沖擊性載荷的影響，易于調(diào)節(jié)和實現(xiàn)自動化，能實現(xiàn)無級調(diào)速。它可以使電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩大大減小，這樣就可大大降低電動機(jī)的富裕容量。

其特點：

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，可利用電機(jī)尖峰力矩驅(qū)動，提高電機(jī)啟動能力，降低啟動電流和啟動時間，減輕對電網(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，減少因啟動困難而造成的故障；

減緩沖擊、隔離振動、防止動力過載、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，達(dá)到順序啟動、功率平衡、同步運(yùn)行；

易于實現(xiàn)對工作機(jī)的自動控制；操作簡單、維護(hù)方便、養(yǎng)護(hù)費用低、投資費用低、使用壽命長、可反復(fù)大修；

結(jié)構(gòu)簡單可靠，無機(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：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。

液力偶合器普通型液力耦合器

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。

液力偶合器限矩型液力耦合器

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。因為這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。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。

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)速最低;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。