介紹
液力耦合器又稱液力聯軸器,是一種用來将動力源(通常是發動機或電機)與工作機連接起來傳遞旋轉動力的機械裝置。曾應用于汽車中的自動變速器,在海事和重工業中也有着廣泛的應用。
以液體為工作介質的一種非剛性聯軸器,又稱液力聯軸器。液力耦合器(見圖)的泵輪和渦輪組成一個可使液體循環流動的密閉工作腔,泵輪裝在輸入軸上,渦輪裝在輸出軸上。動力機(内燃機、電動機等)帶動輸入軸旋轉時,液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進入渦輪後即推動渦輪旋轉,将從泵輪獲得的能量傳遞給輸出軸。
最後液體返回泵輪,形成周而複始的流動。液力耦合器靠液體與泵輪、渦輪的葉片相互作用産生動量矩的變化來傳遞扭矩。它的輸出扭矩等于輸入扭矩減去摩擦力矩,所以它的輸出扭矩恒小于輸入扭矩。液力耦合器輸入軸與輸出軸間靠液體聯系,工作構件間不存在剛性聯接。
液力耦合器的特點是:能消除沖擊和振動;輸出轉速低于輸入轉速,兩軸的轉速差随載荷的增大而增加;過載保護性能和起動性能好,載荷過大而停轉時輸入軸仍可轉動,不緻造成動力機的損壞;當載荷減小時,輸出軸轉速增加直到接近于輸入軸的轉速。液力耦合器的傳動效率等于輸出軸轉速乘以輸出扭矩(輸出功率)與輸入軸轉速乘以輸入扭矩(輸入功率)之比。
一般液力耦合器正常工況的轉速比在0.95以上時可獲得較高的效率。液力耦合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。如将液力耦合器的油放空,耦合器就處于脫開狀态,能起離合器的作用。液力減速器性能參數
結構
液力耦合器安裝在汽車發動機和機械變速裝置之間,它們是由兩盒狀結構的泵輪3和渦輪4組成,它們都稱為工作輪,泵輪是主動元件,與外殼2成一體,通過傳動闆與發動機曲軸1的凸緣相連;渦輪是從動元件,通過在鍵與耦合器渦輪輸出軸5連在一起旋轉。泵輪和渦輪的殼體中沿半徑放射狀徑向排列着許多平直葉片,泵輪和渦輪相對而置,中間留有一定間隙約3~4mm,泵輪與渦輪裝合成-一個整體後,其軸線斷面一般為圓形,在其内腔中充滿液壓油。
優缺點
優點
(1)具有柔性傳動自動适應功能。
(2)具有減緩沖擊和隔離扭振功能。
(3)具有改善動力機啟動能力,使之帶載荷或空載啟動功能。
(4)具有在外載荷超載時保護電機和工作機不受損壞的過載保護功能。
(5)具有協調多動力機順序啟動、均衡載荷和平穩并車功能。
(6)具有柔性制動減速功能(指液力減速器和堵轉阻尼型液力耦合器)。
(7)具有使工作機延時緩慢啟動功能,能平穩地啟動大慣量機械。
(8)對環境的适應性強,可以在寒冷、潮濕、粉塵、需防爆的環境下工作。
(9)可以使用廉價的籠型電機替代價格昂貴的繞線式電機。
(10)對環境沒有污染。
(11)傳遞功率與其輸入轉速的平方成正比,輸入轉速高時,能容量大,性能價格比高。
(12)具有無級調速功能,調速型液力耦合器可以在輸入端轉速不變的條件下,通過在運行中調節工作腔的充液量而改變輸出力矩和輸出轉速。
(13)具有離合功能,調速型和離合型液力耦合器,可以在電機不停止轉動的條件下,使工作機啟動或制動。
(14)具有擴大動力機穩定運行工作範圍功能。
(15)具有節電效果,能降低電機的啟動電流和持續時間,降低對電網的沖擊,降低電機的裝機容量,大慣量難啟動機械應用限矩型液力耦合器和離心式機械應用調速型液力耦合器節能效果顯着。
(16)除軸承、油封外無任何直接機械摩擦,故障率低,使用壽命長。
(17)結構簡單,操作維護簡便,不需要特别複雜的技術,養護費用低。
(18)性能價格比高,價格低廉,初始投資少,投資回收期短。
缺點
(1)始終存在轉差率,有轉差功率損失,限矩型液力耦合器的額定效率約等于0.96,調速型液力耦合器與離心式機械匹配相對運行效率在0.85~0.97之間。
(2)輸出轉速始終低于輸入轉速,且輸出轉速不能像齒輪傳動那樣準确不變。
(3)調速型液力耦合器需要附加冷卻系統,增加投資費用和運行費用。
(4)占地面積較大,需要在動力機與工作機之間占有一定空間。
(5)調速範圍相對較窄,與離心機械匹配調速範圍為1~1/5,與恒力矩機械匹配調速範圍為1~1/3。
(6)無變矩功能。
(7)傳遞功率的能力與其輸入轉速的平方成正比,輸入轉速過低時,耦合器規格增大,性能價格比降低。
應用
汽車
液力耦合器曾應用于早期的汽車半自動變速器及自動變速器中。液力耦合器的泵輪與發動機的飛輪相連接,動力由發動機曲軸傳入。在有些時候,耦合器嚴格上講是飛輪的一部分,在這種情況下,液力耦合器又被稱為液力飛輪。渦輪與變速器的輸入軸相聯。液體在泵輪與渦輪間循環流動,使得力矩從發動機傳至變速器,驅動車輛的前進。在這方面,液力耦合器的作用非常類似于手動變速器中的機械離合器。由于液力耦合器無法改變轉矩的大小,現已被液力變矩器所取代。