叉车液力变矩器传动损失分析

    一、引言

    在液力变矩器中的液流，由泵轮、涡轮、导轮、泵轮连续不断进行环，同时进行能量的转换和传递。在能量传输过程中，由于液流的粘性作用及循环运动的速度变化等因素，不可避免地存在能量损失，一般变矩器的最高效率为85%～92%。叉车的工作特点是低速大扭矩，其作业负载变化大，环境恶劣，传动效率更低。各类能量损失是进行液力变矩器设计计算和性能分析的重要考虑因素，因此，分析叉车液力变矩器传动损失对提高其传动效率具有重要意义。

    液力变矩器（结构见图1）主要由3个具有弯曲形（空间曲面）叶片的工作轮组成，即可旋转的泵轮4和涡轮3，以及固定不动的导轮5。泵轮4与变矩器壳体2连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴1的飞轮上。涡轮 3 通过输出轴 7 与变速器相连，输出动力。导轮 5 固定在不动的套筒 6上。所有工作轮在变矩器装配完成后，共同形成环形内腔。

    变矩器工作时，存储于环形内腔的液流除随变矩器作圆周运动 （即牵连运动）之外，还在循环圆内沿图1中箭头所示方向作循环流动（即相对运动）。液流离开泵轮时，以一定的绝对速度进入涡轮，冲击涡轮叶片，将力矩传动给涡轮。

    1.摩擦损失

    摩擦阻力的损失。在变矩器中，由于液体有粘性，当液流沿工作腔循环运动时，液流与流道壁产生摩擦，同时由于运动速度不同的各流层间的液体质点也相互摩擦，而造成摩擦阻力损失。摩擦阻力损失大小主要与液流的速度、粘性和流道壁的粗糙度等有关，其计算公式为：hm=。式中：λm为变矩器叶片间流道中的摩擦阻力系数，由实验确定；L为流道的长度（m）；Rn为流道的水力半径（m），其数值等于过流断面面积与湿周之比。λm值增大时，最高效率η觹和起动变矩比K0均降低，但对透穿性影响不大。由于泵轮、涡轮和导轮在传动过程中均存在摩擦阻力，故摩擦阻力损失的总和为：∑hm=hmB+hmT+hmD。

    突然扩大和收缩的损失。在液流的流动方向上，若有横截面积的突然增大或缩小，液流通过这些区段时，由于流动速度的变化，使液流与流道壁分离，形成一个不稳定的涡流区，因而损失一部分能量。根据公式计算：式中：htk、hts分别为突然扩大缩小的单位能量损失（m）；ξts为突然缩小的损失系数，一般取0.4～0.5；vm0，vm2为叶轮刚要进口的轴面速度（m/s）；vm1，vm3为叶轮刚出口的轴面速度（m/s）。因此，扩大和缩小总的能量损失为：∑ht=htk+hts。影响扩散收缩损失大小的因素主要有：扩散角或收缩角大小；出口和入口横截面积之比；流道壁粗糙度；液流速度和粘度等；其中最主要的是扩散角和液流速度。