(一) 液力变矩器特点及工作原理

液力变矩器特点及工作原理

1.1 液力传动概述

1.1.1 液力传动装置简述

液力传动装置是由二个或三个以上叶轮组成的，通过液体动量矩的变化来传递转矩。简单地讲，液力传动可以看成是一台离心式水泵和一台水轮机的组合体，但只采用了它们的核心部件—叶轮，将叶轮尽量靠近，组合成一个整体。液力偶合器采用泵轮和涡轮，液力变矩器采用泵轮、涡轮还有导轮。工作液体在这些叶轮中循环流动，以达到传动的目的。液力变矩器和液力偶合器属于水力机械（泵和水轮机）的派生设备。

液力传动装置广泛采用矿物油作为工作液体。用油的种类很多，但目前用的比较多的是6号和8号液力传动专用油。液力传动用油，除作为工作介质外，还起润滑和冷却的作用，有时还一同作为液力传动装置及其液压操纵系统的工作介质。

1.1.2 液力传动的特点及应用

液力传动是一种借助于液体的高速运动来传递功率的传动装置。它的工作特点是输入端的转速和转矩基本恒定，或虽有变化，但变化不大。而输出端的转速和转矩可以大于、等于或小于输入端的转速和转矩，并且输出转速与输出转矩之间可以随着所驱动的工作机负荷大小，自动地连续调节变化。

由于液力传动系统的操纵与检修方便，运行可靠，性能好，工作寿命较长，且具有良好的变速和变矩性能等诸多特点，所以，它广泛用于各种动力机与工作机之间的传动装置。如用于运输车辆：小汽车、公共汽车、载重卡车、内燃机车、坦克等；工程机械：起重机、挖掘机、装载机、推土机等；矿山机械：石油钻机、钻探机、破碎机等；以及大型船舶中。液力传动在某些场合是电力传动和机械传动不可替代和无与伦比的。概括来讲，液力传动可用于变矩、调速、起动、过载保护等。

1.2 液力变矩器简介

1.2.1 液力变矩器的发展简介

液力变矩器是一种液力传动装置。它是由德国盖尔曼·费丁格尔教授于1902年发明的，他当时是为寻求一种适用的传动装置，解决把船用高速涡轮机发出的巨大功率传递给低速转动的船用螺旋桨的问题。起初的液力变矩器是采用一个离心式水泵叶轮、一个水涡轮和一个导流器，借助于工作轮的壳体用管路连接起来。这种初始的变矩器由于高速液体通过管路时能量损失很大，效率很低，最高效率只有56%。为克服此缺点，又将泵轮、涡轮和导轮共同装在一个壳体之中，从而形成了现代的液力变矩器，最高效率可

达92%。为了进一步提高工作效率，在液力变矩器中又取消了导轮，于1905年由费丁格尔首创了液力耦合器，最高效率可达97～98%。为了进一步提高液力传动的性能，后来又研制了综合式液力变矩器，它综合了液力变矩器与液力耦合器的共同优点。

在我国，于本世纪50年代液力传动首先应用于红旗轿车和某些内燃机车；60年代广泛应用于工程机械；70年代开始应用于多种行业、多种机械。

多年来，根据不同的应用要求，发明了多种形式的液力传动装置，将泵轮、涡轮和导轮，从形式和数目上进行不同的组合，获得了适应各种应用场合的不同性能的液力传动装置。如有可调和不可调、单相和多相、单级和多级液力变矩器；涡轮有向心式、离心式和轴流式的；导轮有向心式、离心式和轴流式的。

（a）三元件向心式液力变矩器结构示意图

（b）循环圆内液体流动示意图

图1.1 三元件向心式液力变矩器示意图

1.2.2 液力变矩器的工作原理

液力变矩器包括泵轮、涡轮、导轮，其作用是改变泵轮进口处流体的动量矩。对于液力变矩器来说，它是由流体在泵轮、涡轮和导轮所组成的工作腔流道中流动，如图1.2

所示。

图1.2 液力变矩器原理图

液力变矩器工作时，由发动机通过泵轮联接盘带动泵轮旋转，并将发动机的扭矩传至泵轮。泵轮旋转时，其叶片带动工作液体一起做牵连的圆周运动，并迫使液体沿叶片间通路做相对运动，使工作液体通过泵轮叶片的作用，在离开泵轮时，获得一定的动能和压能，由静止的液流变为高速的液流。由此完成了将发动机的机械能变为液体的液能(动能和压能)的过程。

由泵轮叶片出口处流出的高速液流，经过一小缝隙进入涡轮T。高速液流冲击涡轮叶片，使涡轮开始旋转，并且使涡轮轴上获得一定的扭矩去克服负载扭矩作功。此时，液流在涡轮中的运动仍由两部分组成，即与旋转的涡轮一起旋转的牵连运动和在涡轮叶片流道内的相对运动，由于液体冲击叶片时，一部分液能转变为机械能，使液流开始减速，液体所具有的动能和压能降低。使液体的液能变为机械能，这是涡轮的主要作用。

由涡轮出口处流出的液体，同样经过一小缝隙再进入导轮。由于导轮固定不动，即

转速ω

D =0，则功率P

D

=M

D

×ω

D

=0，因此不管导轮上有无扭矩的作用，导轮上的功率始终

等于0，即在液力变矩器中，导轮不能象泵轮那样向液流输入能量，也不能象涡轮那样从液流获得能量，所以液流在导轮内流动时，没有能量的输入和输出，而且导轮不参与将机械能转变为液能或将液能变为机械能的过程。