液力传动概述

9、1 液力传动概述9、1、1液力传动概念工程机械得动力装置大多为内燃机(柴油机或汽油机)。

内燃机工作时,最大稳定工作转速与最小稳定工作转速之比约为1、5～2、8;内燃机曲轴上得最大转矩与最小转矩之比约为1、06～1、25。

工程机械得行驶或工作速度得变化,以及行驶阻力或工作负载得变化远远超过内燃机得工作要求。

因此,如果在传动系统中加入液力传动,将会大大改善工作机构得工作性能。

所以,在很多机械尤其就是建设机械中广泛地采用液力传动。

液力传动——(动液传动)基于工程流体力学得动量矩原理,利用液体动能而做功得传动(如离心泵、液力变矩器)。

液力传动就是以液体为工作介质得叶片式传动机械。

它装置在动力机械(如蒸汽机、内燃机、电动机等)与工作机械(如水泵、风机、螺旋桨、机车与汽车得转轴等)之间,就是动力机与工作机得联接传动装置,起着联接与改变扭矩得作用。

液力传动就是液体传动得另一分支,它就是由几个叶轮而组成得一种非刚性连接得传动装置。

这种装置起着把机械能转换为液体得动能,再将液体得动能转换成机械能得能量传递作用。

液力传动实际上就就是一组离心泵—涡轮机系统,离心泵作为主动部件带动液体旋转,从泵流出得高速液体拖动涡轮机旋转,讲液体动能转换为机械能,实现能量传递。

首台液力传动装置就是十九世纪初由德国费丁格尔(Fottinger)教授研制出来并应用于大吨位船舶上。

图91就是液力传动原理图。

图91 液力传动装置1—发动机2—离心泵叶轮3—导管4—水槽5—泵得螺壳6—吸水管7—涡轮螺壳8—导轮9—涡轮叶轮10—排水管11—螺旋桨12—液力变矩器模型液力传动得输入轴与输出轴之间只靠液体为工作介质联系,构件间不直接接触,就是一种非刚性传动。

液力传动得优点就是:能吸收冲击与振动,过载保护性好,甚至在输出轴卡住时动力机仍能运转而不受损伤,带载荷起动容易,能实现自动变速与无级调速等。

因此它能提高整个传动装置得动力性能。

液力传动开始应用于船舶内燃机与螺旋桨间得传动。

20世纪30年代后很快在车辆(各种汽车、履带车辆与机车)、工程机械、起重运输机械、钻探设备、大型鼓风机、泵与其她冲击大、惯性大得传动装置上广泛应用。

离心泵叶轮2在发动机1得驱动下,使工作液体得速度与压力增加,并借助于导管3经导轮8冲击涡轮9,此时液体释放能量给涡轮,涡轮带动螺旋桨转动,实现能量传递,这就就是液力变矩器。

它可使输入力矩与输出力矩不等;如果无导轮,就成为液力偶合器。

图示方式得液力传动,由于导管较长等原因,能量损失大,一般效率只有70％。

实际上所使用得液力变矩器就是将各元件综合在一起而创制得完全新得结构形式(取消进出水管、集水槽,以具有新得几何形状得泵轮与涡轮代替离心机与水轮机,并使泵轮与涡轮尽可能接近,构成一个共同得工作液体得循环圆),如图中12。

叶轮将动力机(内燃机、电动机、涡轮机等)输入得转速、力矩加以转换,经输出轴带动机器得工作部分。

液体与装在输入轴、输出轴、壳体上得各叶轮相互作用,产生动量矩得变化,从而达到传递能量得目得。

液力传动与靠液体压力能来传递能量得液压传动在原理、结构与性能上都有很大差别。

液力传动得输入轴与输出轴之间只靠液体为工作介质联系,构件间不直接接触,就是一种非刚性传动。

目前,液力传动元件主要有液力元件与液力机械两大类。

液力元件有液力偶合器与液力变矩器;液力机械元件就是液力元件与机械传动元件组合而成得。

根据使用场合得要求,液力传动可以就是单独使用得液力变矩器或液力耦合器;也可以与齿轮变速器联合使用,或与具有功率分流得行星齿轮差速器(见行星齿轮传动)联合使用。

与行星齿轮差速器联合组成得常称为液力机械传动。

传动效率在额定工况附近较高:耦合器约为96～98、5％,变矩器约为85～92％。

偏离额定工况时效率有较大得下降。

1、液力偶合器由图92 a可知,它就是由泵轮B(离心泵)与涡轮T(液动机)组成得。

泵轮与主动轴相连,涡轮与从动轴相接。

如果不计机械损失,则液力偶合器得输入力矩与输出力矩相等,而输入与输出轴转速不相等。

因工作介质就是液体,所以B、T之间属非刚性连接。

2、液力变矩器图92 b就是液力变矩器结构简图。

它就是由泵轮B、涡轮T及导轮D 主要件构成。

B与主动轴连接,T与从动轴相连接,导轮(可装在泵轮得出口或入口处)则与壳体固定在一起不能转动。

当液力变矩器工作时,因导轮D对液体得作用,而使液力变矩器输入力矩与输出力矩不相等。

当传动比小时,输出力矩大,输出转速低;反之,输出力矩小而转速高。

它可以随着负载得变化自动增大或减小输出力矩与转速。

因此说,液力变矩器就是一个无极力矩变换器。

液力变矩器主要用于工程机械、石油机械与内燃机车,主要与内燃机匹配应用。

泵轮、涡轮、导轮常用B、T、D分别表示,而且有关参数角标也用这些符号标注。

9、1、2液力传动术语1、轴面液力元件过旋转轴线得剖切面,也叫轴截面或子午面,如图93。

2、循环圆液力元件中液体循环流动工作腔得轴面叫做循环圆,如图93所示。

它有一定得几何形状,能表示出各工作轮排列顺序、位置及液体循环流动得方向。

3、有效直径循环圆(工作腔)得最大直径称为液力元件得有效直径,用D表示。

4、平均流线指在工作论中得一条假想流线,该流线上液流得动力学效果与整个叶轮中得所有液流产生得动力学效果一样,该假想流线就就是平均流线。

5、工作轮进、出口半径工作轮叶片进出口边与平均流线得交点到轴线得长度。

6、外环与内环。

限定循环圆流道得工作轮外侧壁面及内侧壁面分别为外环及内环。

9、1、3液力传动得工作液体液力传动用得工作液体应满足如下要求:1、适宜得粘度:为减少摩擦损失,希望液体得粘度小,但润滑性能、密封性能会降低。

所以粘度要适当,一般用油在100时,绝对粘度5～８ｍ2／ｓ为宜。

2、粘温性好:即要求液体粘度受温度得影响要小。

3、不易产生泡沫、老化与沉淀。

4、酸值要低、抗氧化性高。

5、具有较高得闪点与较低得凝固点。

液力元件工作时,油温常在80～100℃,甚至可达160℃,因此要求闪点不低于180℃;凝固点要低于20℃,以利于在低温环境时液力元件得起动。

6、要有较大得重度重度大,液力元件传动得力矩也大。

7、润滑性能好。

国内外液力传动所用液体品种繁多,国内多采用6号、8号液力传动油,也常用22号油代替。

液力传动油就是以22号油为基础油,再加入抗磨、抗氧化、增粘、防锈、抗泡沫、降凝等添加剂而成得。

目前,国内外液力传动应用得工作液体种类较多,除各种石油基产品外,也有采用清水或其它难燃液体得(煤矿井下为防引燃爆炸而应用)。

几种常用油得性能参数指标见表91。

表91 液力传动用油得性能参数指标①－50℃适用于长城以北地区,－25℃适用于长城以南地区.②(V 50) / (V 100)为50℃时运动粘度与100℃时运动粘度之比.9、1、4液力传动得特点液力传动主要有以下特点:1、自动适应性。

液力变矩器得输出力矩能够随着外负载得增大或减小而自动地增大或减小,转速能自动地相应降低或增高,在较大范围内能实现无级调速,这就就是它得自动适应性。

自动适应性可使车辆得变速器减少档位数,简化操作,防止内燃机熄火,改善车辆得通用性能。

液力偶合器具有自动变速得特点,但不能自动变矩。

2、防振、隔振性能。

因为各叶轮间得工作介质就是液体,它们之间得连接就是非刚性得,所以可吸收来自发动机与外界负载得冲击与振动,过载保护性好,甚至在输出轴卡住时动力机仍能运转而不受损伤,使机器启动平稳,加速均匀,延长零件寿命。

试验表明:采用液力传动后,发动机使用寿命可提高85%,变速器使用寿命可提高1～2倍,传动轴,驱动半轴寿命可提高85%、3、透穿性能。

透穿性能就是指泵轮转速不变得情况下,当负载变化时引起输入轴(即泵轮或发动机轴)力矩变化得程度。

由于液力元件类型得不同而具有不同得透穿性,可根据工作机械得不同要求与发动机合理匹配,借以提高机械得动力与经济性能。

4、工作状况变化时,液力变矩器最高效率约85～92%,液力偶合器效率约为96～98%。

另外,还具有过载保护、自动协调、分配负载得功能。

但就是,液力传动也有一些缺点。

1、与齿轮传动型式相比,效率偏低。

液力传动系统得传动效率一般只有8287%左右,而机械传动得效率可达9597%、;2、机械布置上,基本就是:动力机—传动装置—工作机在一轴线方向上,不如液压传动、电力传动得布置位置与方向上得方便;3、另外尚需配置辅助装置——润滑油装置、冷却装置等,使设备复杂。

4、液力传动装置得整体性能跟它与动力机得匹配情况有关。

若匹配不当便不能获得良好得传动性能。

因此,应对总体动力性能与经济性能进行分析计算,在此基础上设计整个液力传动装置。

9、1、5液力传动得应用由于液力传动具有传动得很多优点(如大功率、自适应等),在工业与技术得各部门得到广泛应用。

由最早应用在轮船上(1907年,法国人应用)开始,现在广泛应用于各部门。

1、在汽车(重型卡车、高级轿车)、拖拉机、工程机械、建筑机械、铁路运输等各种车辆上作为主传动装置。

如内燃机在大功率起动,高级轿车传动得无级变速等,工程机械得传动。

2、在军事工业中得坦克、自动火炮等作传动应用。

3、在一般得工业生产中(化工厂得泵、炼钢厂得风机等等)用液力偶合器作调节速度用,节省能源。

4、在船舶、重载设备(大型皮带机等)等启动时应用,可减少起动得电力冲击与并车得协调。

9、1、6内燃机车得液力传动能用作驱动机车车轮得机械,电动机不就是唯一无二得。

水力机械中得涡轮机也有与电动机相类似得驱动特性。

只要用柴油机带动一个泵,向涡轮提供具有某些压力得液流,而且能够把在涡轮中工作完毕后得液流引回到泵得进口处,使液流循环工作,这套系统就可用作内燃机车得动力驱动系统。

根据这一原理,德国工程师费廷格创造了液力变扭器与液力偶合器,把涡轮与泵轮组合在一起,二者之间没有机械连结而只就是通过液流循环来相互作用。

内燃机车采用这种“软”连结方式而设计得传动系统称作液力传动。

与电力传动相比,液力传动不过就是后起之秀。

但它在与电传动得竞争中,异军突起,很快赢得了重要位置。

液力传动装置得优点就是不用电机,可以节省大量昂贵得铜,同时它得重量也轻些。

这使得机车降低了造价也减轻了重量,即在同样得机车重量下,它得机车功率一般都比电传动机车大。

另外,液力传动装置得可靠性高,维护工作简单,修理费也少。

还有一个优点就是,它得部件就是密闭式得,无论风砂雨雪对它得工作都不产生什么坏得影响。

液力传动装置得主要组成部分就是液力传动箱、车轴齿轮箱、换向机构与相互联结得万向轴等。

它得核心元件就是液力传动箱中得液力变扭器,主要由泵轮、涡轮与导向轮组成。

泵轮通过轴与齿轮与柴油机得曲轴相连,涡轮通过轴与齿轮与机车得动轮相连,导向轮固定在变扭器得外壳上,并不转动。