以液体为工作介质的一种非刚性联轴器,又称液力联轴器。液力偶合器的泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔,泵轮装在输入轴上,涡轮装在输出轴上。动力机(内燃机、电动机等)带动输入轴旋转时,液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转,将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮,形成周而复始的流动。液力偶合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。它的输出扭矩等於输入扭矩减去摩擦力矩,所以它的输出扭矩恒小於输入扭矩。液力偶合器输入轴与输出轴间靠液体联系,工作构件间不存在刚性联接。液力偶合器的特点是:能消除冲击和振动;输出转速低於输入转速,两轴的转速差随载荷的增大而增加;过载保护性能和起动性能好,载荷过大而停转时输入轴仍可转动,不致造成动力机的损坏;当载荷减小时,输出轴转速增加直到接近於输入轴的转速,使传递扭矩趋於零。液力偶合器的传动效率等於输出轴转速与输入轴转速之比。一般液力偶合器正常工况的转速比在0.95以上时可获得较高的效率。液力偶合器的特性因工作腔与泵轮、涡轮的形状不同而有差异。它一般靠壳体自然散热,不需要外部提供冷却。
液力耦合器主要由:壳体(housing)、泵轮(impeller)、涡轮(turbine)三个元件构成。在发动机曲轴1 的凸缘上,固定着耦合器外壳2。与外壳刚性连接并随曲轴一起旋转的叶轮,组成耦合器的主动元件,称为泵轮了。与从动轴5相连的叶轮,为耦合器的从动元件,称为涡轮4。泵轮与涡轮统称为工作轮。在工作轮的环状壳体中,径向排列着许多叶片。涡轮装在密封的外壳中,其端面与泵轮端面相对,两者之间留有3~4mm间隙。泵轮与涡轮装合后,通过轴线的纵断面呈环形,称为循环圆。在环状壳体中储存有工作液。
液力耦合器的壳体和泵轮在发动机曲轴的带动下旋转,叶片间的工作液在泵轮带动一起旋转。随着发动机转速的提高,离心力作用将使工作液从叶片内缘向外缘流动。因此,叶片外缘处压力较高,而内缘处压力较低,其压力差取决于工作轮半径和转速。
<DIV> 由于泵轮和涡轮的半径是相等的,故当泵轮的转速大于涡轮时,泵轮叶片外缘的液力大于涡轮叶片外缘。于是,工作液不仅随着工作轮绕其轴线做圆周运动,并且在上述压力差的作用下,沿循环圆依箭头所示方向作循环流动。液体质点的流线形成一个首尾相连的环形螺旋线(图15.6)。
液力耦合器的传动过程是:泵轮接受发动机传动来的机械能,传给工作液,使其提高动能,然后再由工作液将动能传给涡轮。因此,液力耦合器实现传动的必要条件是工作液在泵轮和涡轮之间有循环流动。而循环流动的产生,是由两个工作轮转速不等,使两轮叶片的外缘产生液力差所致。因此,液力耦合器在正常工作时,泵轮转速总是大于涡轮转速。如果二者转速相等,液力耦合器则不起传动作用。
<DIV> 汽车起步前,可将变速器挂上一挡位,启动发动机驱动泵轮旋转,而与整车驱动轮相连的涡轮暂时仍处于静止状态,工作液便立即产生绕工作轮轴线的圆周运动和循环流动。当液流冲到涡轮叶片上时,其圆周速度降低到零而对涡轮叶片造成一个冲击力,因而对涡轮作用一个绕涡轮轴线的力矩,力图使涡轮与泵轮同向旋转。对于一定的耦合器,发动机转速越大,则作用于涡轮的力矩也越大。</DIV>
<DIV>加大发动机供油量,使其转速增大到一定数值时,作用于涡轮上的转矩足以使汽车克服起步阻力而使汽车起步。随着发动机转速的继续增高,涡轮连同汽车也不断加速。
由液力耦合器工作原理可知,液体在循环流动过程中,没有受到任何其他附加外力,故发动机作用于泵轮上的转矩与涡轮所接受并传给从动轴的转矩相等。亦即液力耦合器只起传递转矩的作用,而不起改变转矩大小的作用,故必须有变速机构与其配合使用。此外,由于液力耦合器不能使发动机与变速器彻底分离,故在采用以移动齿轮或接合套方法换挡的普通齿轮变速器时,为了减小齿轮冲击,在液力耦合器与变速器之间还必须装一个离合器。而且由于液力耦合器中存在液流损失,传动系效率比单用离合器时为低。目前,液力耦合器在汽车上的应用日益减少
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