液力-第4章 液力变矩器

B


MB nB2 D5
B (i)
（4-4）
T

M T
nB2 D5
T (i)
（4-5）
泵轮力矩系数 B的物理意义是：当 D 1m，nB 1 r/min及油液重度 1N/m3时，液力变矩器泵轮上的力矩。
它基本上与液力变矩器的大小、转速的快慢和工作液体的
密度无关，因此用它来比较液力变矩器的容量， 的量B纲 为min2/(m·r2)。对与同一类型相似的液力变矩器具有相
，
此时MD 0
。MT M B
（3）若nT继续增大，从速度三角形得出，涡轮出口液流将冲
击导轮背面，导轮力矩（导轮对液流的力矩）与泵轮力矩方向相
反。
上述表明，由于导轮的作用才使得液力变矩器在工作时，能
够根据外界载荷的大小，自动改变其涡轮的力矩和转速与载荷
相适应，并能稳定地工作，这种性能称为变矩器的自动适应性。 7
如果维持泵轮转速 nB不变，则泵轮和涡轮力矩只与涡轮转
速 nT和流量Q有关相关，而流量Q又是涡轮转速 nT 的函数，故泵
轮力矩
M
和涡轮力矩
B
M
都只是
T
nT的函数。进一步推导可知，
效率 也只是涡轮转速 nT 的函数。
液力变矩器的外特性即指变矩器各性能参数与涡轮转速
nT之间的函数关系，MB MB(nT ) ，MT MT (nT ) 和 (nT )。
矩（导轮力矩，大小等于液体对导轮的作用力矩，方向相
反）M D 这三个力矩应平衡，即
MB MT MD 0
（4-1）
或
MT MB MD
（4-2）
M T前面的负号表示与泵轮力矩MB的方向相反。
4
图4-2 液力变 矩器工作原理
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为了说明液力变矩器为什么能变矩和不同工况下外力矩的 变化关系，将各叶轮叶片沿中间流线切开，并展成如图4-3所示 的平面叶栅。泵轮转速一定，而涡轮以三种不同的转速旋转， 分析液流方向变化引起叶轮作用力矩的变化情况。
B ——与最高效率max对应的泵轮力矩系数；
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i ——与最高效率max对应的转速比；
ih ——偶合器工况 K 1时的转速比；
Bh ——偶合器工况 K 1时的泵轮力矩系数；
T ——液力变矩器的透穿系数 T B0 ； Bh
G
——液力变矩器的高效范围，G

ip 2 ip1
图4-3 液 力变矩器平 面叶栅图
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（1）当 nT 0 或较低转速时，涡轮出口液流冲击导轮正面，
因此导轮对液流的作用力矩与泵轮力矩同向，由力矩平衡方程
式， M T M。B
（2）当 nT增加到一定数值时，涡轮出口速度的方向就与导
轮进口的叶片骨线重合，液流顺着导轮叶片流出，导轮进出口
速度相等方向相同时，液流对导轮没有作用，导轮力矩
转速 nB可取不同数值。同一
变矩器在工作油品种和油温 一定的情况下，以不同的泵 轮转速作出的一组变矩器外 特性称为变矩器的通用特性， 如图4-5所示。图中力矩和转 速值均以相对于最大 和最MT
大 的n百T分值表示。
图4-5 液力变矩器的通用特性
曲线
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4.2.2 变矩器的原始特性
根据相似原理和叶轮机械的基本理论，对于几何相似 的液力变矩器的泵轮和涡轮，分别可得其力矩系数为
1
液力变矩器定义 ：
液力变矩器（Hydraulic Torque Converter， 简称TC）是由带叶片的泵轮B、涡轮T和导轮D组成， 形成一个封闭的液力循环系统。为了保证液力变矩 器具有适应工作工况的特殊性能，各叶轮均采用了 弯曲成一定形状的叶片。液力变矩器是液力传动的 基本元件之一，又称液力变扭器。
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K 0 ——零速工况i 0 时的变矩系数； B0 ——零速工况i 0时的泵轮力矩系数；
P ——正常工作允许的最低效率，对工程机械，P 0.75 对汽车 P 0.80 ；
K P ——与工作效率 P 对应的变矩系数；
max ——液力变矩器的最高效率；
iP ——与工作效率 P对应的转速比；
4.2 液力变矩器的特性与评价标准
液力变矩器根据涡轮轴上载荷的大小自动、 无级地进行调速、变矩。液力变矩器各种性能参 数的变化规律，称为液力变矩器的特性，如用曲 线表示，就称为液力变矩器的特性曲线。通常有 静态特性和动态特性两种。静态特性通常又可以 分为外特性、原始特性、全特性、输入特性四种。
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4.2.1 变矩器的外特性
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MB MB(nT) 两曲线的交点， 即MB MT ，称为变矩器的
偶合器工况点。由图可知，
涡轮力矩 随MT 的n增T大
而减小当
M，T 0达到nT
最大值，即涡轮空转的最
大转速
nT。max
图4-4 常用的一种液力变矩器（单
级单相三元件）外特性曲线，其结构
如图4-1所示。
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实际使用过程中，泵轮
PT M TnT Ki (i)
PB
M BnB
B

MB
nB 2 D5
B (i)
K M T MB
因此，液力变矩器的原始特性能够确切地表达一系列不
同转速、不同尺寸而几何相似的液力变矩器的基本性能。在
液力变矩器的原始特性上，可列出以下表征液力变矩器工作
性能的特性参数：
液力变矩器的组成的演示
2
4.1 液力变矩器的工作原理
图4-1 液 力变矩器的轴 面流线图
液力变矩器工作原理的演示
1－输入轴 2－涡轮 3－导轮 4－泵轮 5－输出轴
3
液力变矩器所受的外力矩有：发动机施加在泵轮轴上
的力矩（泵轮力矩）M B ，载荷施加在涡轮轴上的力矩涡
轮力矩（方向与泵轮力矩相反）MT和壳体对导轮的支反力
同的
B 变B(化i) 规律。
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B K
K0 K
高效范围区
max h
0.75 B
B B

h
K
K 1wenku.baidu.com
0
ip1 i
ih ip2
iK i
图4-6 变矩器原始特性及主要评价
参数
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液力变矩器的原始特性曲线（图4-6）可根据试验得出 的液力变矩器外特性按下列公式计算绘制得出
。
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在实际应用原始特性时，如果泵轮轴的转速与试验中求 得原始特性的泵轮转速相差较大（例如超过40％）时，则原 始特性中的B B(i) 和 T T (i)将有较大的变化。此外，如液 力变矩器有效直径与试验求得原始特性的液力变矩器有效直 径相差过大，也将带来性能上的差别。