液力变矩器在工程机械中的应用及故障分析

　　1 液力变矩器的工作原理

　　1 . 1 三元件单相液力变矩器

　　这是一种结构最简单的液力变矩器,主要由泵轮、涡轮和导轮组成。泵轮通过泵轮壳、弹性输入板与发动机的飞轮联接,在发动机的带动下旋转。涡轮通过涡轮毂、涡轮轴与变速箱联接。导轮通过连接毂、延长套与液力变矩器的壳体联接。液力变矩器的供油(指“工作液体”,以下同)系统由它的拔叉与补偿泵、油箱等组成(安装时,液力变矩器的拔叉插入补偿泵内),排油系统则包括出口压力阀、冷却装置和油箱等部件。

　　当发动机旋转时,飞轮带动泵轮旋转,工作液体被泵轮吸入它的叶片通道,由泵轮的内环向外环作圆周加速运动,工作液体在泵轮中获得了动能。也就是发动机的机械能通过泵轮转换成了动能。在离心力的作用下,泵轮径向离圆心愈远的工作液体所获得的动能愈大。从泵轮流出的工作液体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮轴对外作功。工作液体在涡轮中由外环向内环流动。当液力变矩器内的压力达到一定值时,口压力阀被工作液体顶开,一部分工作液体排出,经冷却装置降温,流入油箱。另一部分工作液体则经导轮叶片与新进入的低温工作液体一同被泵轮吸入。如此,周而复始。

　　由力学分析可知,液力变矩的泵轮、涡轮和导轮的受力情况满足如下方程式:

　　M_T=-(M_B+M_D) 　　(1)

　　式中:M_T为涡 轮 扭矩(kgf·m);M_B为泵轮扭矩(kgf·m);M_D为导轮扭矩(kgf·m)

　　工作液体作用在泵轮上的扭矩

　　M_B=入_B·r·n_B²·D⁵(2)

　　式中:入B为泵轮扭矩系数;r为工作液体重度(kg/m3);nB为泵轮转速(转/分);D为循环圆直径(m)工作液体作用在涡轮上的扭 矩 :

　　M_T=K·M_B(3)

　　式中:K为变矩系数,K=M_T/M_B(4)

　　传动比i=n_T/n_B(5)

　　式中:n_T为涡轮转速(转/分);n_B为泵轮转速(转/分)

　　传动效率η=N_T/N_B(6)

　　=(M_T·n_T)/(M_B·n_B) 　　(7)

　　=k·i 　　(8)

　　式中:N_T为涡轮的功率N_B为泵轮的功率。由公式(1)可知,当MB与M_D同向时,输出功率大于输入功率;当MB与M_D反向时,输出功率小于输入功率。显然,它们是有变矩功能的。如果没有导轮,M_D=0,则输出功率等于输入功率,液力变矩器没有变矩,成了耦合器。