液力變矩器結(jié)構(gòu)原理及其特性

03-17

1、液力變矩器結(jié)構(gòu)
（1）工作輪：
1）泵輪：主動(dòng)元件：與發(fā)動(dòng)機(jī) 曲軸相連
2）渦輪：從動(dòng)元件，與從動(dòng)軸相連
3）導(dǎo)輪：固定不動(dòng)，給渦輪一個(gè)反作用力矩

（2）特點(diǎn)：

不反能傳遞轉(zhuǎn)矩，且能在泵輪轉(zhuǎn)矩不變的情況下，隨著渦輪的轉(zhuǎn)速不同而改變渦輪輸出的轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值。
·三個(gè)工作輪都裝于密閉的變矩器殼體內(nèi)，泵輪與渦輪相對(duì)安裝，導(dǎo)輪裝于泵輪與渦輪之間。

·三者裝合后，其軸向斷面構(gòu)成環(huán)狀空腔，稱為循環(huán)圓，變矩器工作時(shí)工作油液即在此循環(huán)圓內(nèi)作環(huán)流運(yùn)動(dòng)。

·三個(gè)工作輪之間都保持一定的間隙，相互之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系。

·變矩器外殼由前外殼和后外殼兩半組成，其中后外殼與泵輪連成一體，將三個(gè)工作輪裝入殼體后，再把兩半殼體焊成一體(或用螺栓聯(lián)接成一體)，形成密閉空間，其中充滿工作油液。

·導(dǎo)輪位于泵輪與渦輪之間，通過(guò)單向離合器安裝在與油泵連接在一起的導(dǎo)輪軸上。

·導(dǎo)輪也是由許多扭曲葉片組成。

（3）單向離合器：

·當(dāng)外座圈按圖示方向順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外座圈推動(dòng)楔快轉(zhuǎn)動(dòng)，由于L1〈L楔快不能鎖止外座圈，外座圈可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

·當(dāng)外座圈按圖示方向逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外座圈推動(dòng)楔快轉(zhuǎn)動(dòng)，由于 L2>L楔快起到楔子作用，鎖住外座圈，使其無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。

2、液力變矩器工作原理

（1）發(fā)動(dòng)機(jī) 啟動(dòng)后

曲軸帶動(dòng)泵輪旋轉(zhuǎn)，因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使泵輪葉片間的工作液沿葉片從內(nèi)緣向外緣甩出；這部分工作液既具有隨泵輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)的園周向的分速度，又有沖向渦輪的軸向分速度。這些工作液沖擊渦輪葉片，推動(dòng)渦輪與泵輪同方向轉(zhuǎn)動(dòng)。由泵輪到渦輪在到導(dǎo)輪，然后回到泵輪的液流稱為渦流。

（2）起步工況（發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速，負(fù)荷不變時(shí)）

·變矩器輸出轉(zhuǎn)矩（即：渦輪對(duì)液流反作用力）等于泵輪對(duì)液流的反作用力與導(dǎo)輪對(duì)液流反作用力之和，即變矩器增大轉(zhuǎn)矩作用，當(dāng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的牽引力足以克服阻力時(shí)，汽車起步并加速

·從渦輪流出工作液的速度Vc可以看為工作液相對(duì)于渦輪葉片表面流出的分速度Va與隨渦輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)分速度Vb的合成。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速比較小時(shí)，從渦輪流出的工作液是向后的，工作液沖擊導(dǎo)輪葉片的前面。因?qū)л啽粏蜗螂x合器限定不能向后轉(zhuǎn)動(dòng)，所以導(dǎo)輪葉片將向后流動(dòng)的工作液導(dǎo)向向前推動(dòng)泵輪葉片，促進(jìn)泵輪旋轉(zhuǎn)，從而使作用于渦輪的轉(zhuǎn)矩增大。

（3）加速工況

·由導(dǎo)輪的液流絕對(duì)速度是沿圓周方向的牽連速度與沿葉片方向的相對(duì)速度合成，當(dāng)渦輪速度到一定數(shù)值時(shí)，Mw=Mb時(shí)Md=0，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，輸出轉(zhuǎn)矩減少，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速等于泵輪轉(zhuǎn)速時(shí)，工作液停流，將不能傳遞力

·隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加，分速度Vb也變大，當(dāng)Va與Vb的合速度Vc開始指向?qū)л喨~片的背面時(shí)，變矩器到達(dá)臨界點(diǎn)。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增加時(shí)，工作液將沖擊導(dǎo)輪葉片的背面。因單向離合器允許導(dǎo)輪與泵輪一同向前旋轉(zhuǎn)，所以在工作液帶動(dòng)下，導(dǎo)輪沿泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由旋轉(zhuǎn)，工作液順利地回流到泵輪。當(dāng)從渦輪流出的工作液正好與導(dǎo)輪葉片出口方向一致時(shí)，變矩器不產(chǎn)生增扭作用（即為液力偶合工況）。

3、液力變矩器特性
（1）概念：
·變矩比：是渦輪輸出轉(zhuǎn)矩與泵輪輸入轉(zhuǎn)矩之比
·轉(zhuǎn)速比：是渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比
·傳動(dòng)效率：是渦輪輸出功率與泵輪輸入功率之比
（2）特性：
·K=1時(shí)，渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩，此時(shí)稱為偶合點(diǎn)。
·變矩比隨著渦輪轉(zhuǎn)速的減小而增大
·傳動(dòng)效率低速時(shí)隨渦輪轉(zhuǎn)速增大而增大，而偶合點(diǎn)后傳動(dòng)效率急劇下降

4、幾種典型的液力變矩器
（1）三元件液力變矩器
1）組成三元件

：泵輪、渦輪、導(dǎo)輪
2）特點(diǎn)：

最大變矩系數(shù)是渦輪轉(zhuǎn)速為0時(shí)的變矩系數(shù)為1.9—2.5
3）原理：

當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速較低與泵輪轉(zhuǎn)速差較大時(shí)，從渦輪流出的液流沖擊導(dǎo)輪葉片，力圖使導(dǎo)輪順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)由于柱楔緊在道端，導(dǎo)輪便同自由輪外座圈一起被緊在內(nèi)座圈上而固定不動(dòng)，此時(shí)起增大轉(zhuǎn)矩作用，當(dāng)渦輪升高到一定程度，液流對(duì)導(dǎo)輪沖擊反向，于是導(dǎo)輪自由地相對(duì)于內(nèi)座圈渦輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)，變矩器就轉(zhuǎn)入偶合器的工況，這樣變矩器稱綜合式。這種綜合式—利于變矩器在高傳動(dòng)比時(shí)有較高效率
4）應(yīng)用：三元件綜合式變矩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單工作可靠性能穩(wěn)定效率高，用于高級(jí)汽車，大型公交車，自卸車及工程用車
（2）四元件綜合式液力變矩器
1）構(gòu)造：

泵輪、渦輪、第一導(dǎo)輪、第二導(dǎo)輪
2）特性：

具有兩個(gè)變矩器和一個(gè)偶合器的綜合特性。解決了三元件變矩器在最高效率工況到偶合器工況始點(diǎn)之間的區(qū)段上效率顯著降低的缺點(diǎn)
（3）帶鎖上離合器的液力變矩器

1）構(gòu)造：

鎖上離合器的主動(dòng)部分是傳力盤和活塞（壓盤）它們與泵輪一道旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)部分一從動(dòng)盤與裝在渦輪上花鍵相連
2）原理

當(dāng)油壓存在時(shí)，活右移壓緊從動(dòng)盤，即鎖上離合器接合，于是泵輪渦輪接合成一體旋轉(zhuǎn)，變矩器不起作用，當(dāng)油壓撤除時(shí)二者分離，變矩器恢復(fù)正常工作
3）優(yōu)點(diǎn)：
·當(dāng)汽車起步或在壞路面上行駛時(shí)，可將鎖上離合器分離，使變矩器起作用，以充分發(fā)揮液力傳動(dòng)適應(yīng)行駛阻力劇烈變化
·當(dāng)汽車在良好路面上一行駛，接合鎖止離合器一變矩器，輸入出軸剛性連接，機(jī)械傳動(dòng)，提高汽車行駛與燃料經(jīng)濟(jì)性。
·注意：當(dāng)離合器接合時(shí)，自由輪脫開，導(dǎo)輪在液流中自由旋轉(zhuǎn)這不至于加大液力損失不降低效率。