工程机械液力变矩器传动损失的研究

　　0 前言

　　在工程机械传动系中，一般采用液力机械式传动，它能够满足现代工程机械要求的牵引力大、速 度低、牵引力和行驶速度变化范围大、进退自如等特点。而在液力机械式传动中加装了液力变矩器， 则具有自动变矩、变速，防振隔振，良好的启动性能，和限矩保护的作用，更能适应现代工程机械的 需要。

　　流体在变矩器中沿泵轮、涡轮、导轮组成的循环圆流道流动一周，从泵轮获得能量、并将能量传 给涡轮。当导轮不动的时候，流体经过导轮时没有能量交换。但流体在循环圆中流动具有黏性，必然 有摩擦损失，且损失大小与其速度有直接关系。工作轮流道为非原型断面且有弯曲、扩散等，因此， 其摩擦损失比圆管流道要大得多。另外在非设计工况，在涡轮及导轮进口处要产生冲击损失。因此，一般液力变矩器的效率最大为85%~92% [1]。而对于一般的工程机械，由于其负载大、作业条件恶劣、 零件磨损严重，其效率普遍比较低。因此，对于液力变矩器能量损失的研究具有很强的现实意义。

　　1 液力变矩器的工作原理

　　液力变矩器的基本结构如图1所示。它主要由三个具有弯曲( 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。各 工作轮常用高强度的轻合金精密铸造而成。泵轮4一般与变矩器壳2连成一体，用螺栓固定在发动机 曲轴1的连接盘上。涡轮3经从动轴7传出动力。导轮5固定在不动的套筒6上。所有的工作轮在变矩 器装配完成后，共同形成环行内腔。

　　液力变矩器工作时，储存于环行内腔的工作液除随变矩器作圆周运动( 即牵连运动)之外，还在循环圆沿箭头图1中所示方向作循环流动( 即相对运动)。液体离开泵轮时，以一定的绝对速度进入涡轮、冲击涡轮叶片，将力矩从泵轮传递给涡轮。

　　1.发动机曲轴 2.变矩器壳 3.涡轮

　　4.泵轮 5.导轮 6.固定套筒 7.从动轮

　　图1 液力变矩器结构原理

　　综上所述，液力传动的过程中，必然伴随着能量的损失。液力变矩器的能量损失一般分为三种： 液力损失、机械损失和容积损失。

　　2.1 液力损失

　　液力损失分为两类：一类为摩擦阻力损失，另一类为局部阻力损失。

　　1.摩擦阻力损失

　　工作液体在循环圆内流动的过程中，各流层间和液体与流道壁间有一定的相对速度，由于液体有 粘性，就会出现摩擦阻力，流速慢的流层对流速快的流层起阻碍作用。单位质量的液体为了克服这种 阻力而损失的能量叫做摩擦阻力损失。在文献[2]中，通常以液流的速度头v²/2g的百分数来表示摩擦阻 力损失的大小。液力传动中，液体质点相对叶轮的运动是相对运动，故摩擦阻力损失以相对速度ω的速度头表示。