液力液力變矩器第1頁(yè)/共101頁(yè)2

液力變矩器（HydraulicTorqueConverter，簡(jiǎn)稱TC）是由帶葉片的泵輪B、渦輪T和導(dǎo)輪D組成，形成一個(gè)封閉的液力循環(huán)系統(tǒng)。為了保證液力變矩器具有適應(yīng)工作工況的特殊性能，各葉輪均采用了彎曲成一定形狀的葉片。液力變矩器是液力傳動(dòng)的基本元件之一，又稱液力變扭器。液力變矩器定義：

液力變矩器的組成的演示第2頁(yè)/共101頁(yè)34.1液力變矩器的工作原理圖4-1液力變矩器的軸面流線圖

液力變矩器工作原理的演示1－輸入軸2－渦輪3－導(dǎo)輪4－泵輪5－輸出軸第3頁(yè)/共101頁(yè)4

液力變矩器所受的外力矩有：發(fā)動(dòng)機(jī)施加在泵輪軸上的力矩（泵輪力矩），載荷施加在渦輪軸上的力矩渦輪力矩（方向與泵輪力矩相反）MT和殼體對(duì)導(dǎo)輪的支反力矩（導(dǎo)輪力矩，大小等于液體對(duì)導(dǎo)輪的作用力矩，方向相反）這三個(gè)力矩應(yīng)平衡，即或（4-2）（4-1）

前面的負(fù)號(hào)表示與泵輪力矩MB的方向相反。第4頁(yè)/共101頁(yè)5圖4-2液力變矩器工作原理第5頁(yè)/共101頁(yè)6圖4-3液力變矩器平面葉柵圖

為了說(shuō)明液力變矩器為什么能變矩和不同工況下外力矩的變化關(guān)系，將各葉輪葉片沿中間流線切開(kāi)，并展成如圖4-3所示的平面葉柵。泵輪轉(zhuǎn)速一定，而渦輪以三種不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，分析液流方向變化引起葉輪作用力矩的變化情況。第6頁(yè)/共101頁(yè)7

（3）若nT繼續(xù)增大，從速度三角形得出，渦輪出口液流將沖擊導(dǎo)輪背面，導(dǎo)輪力矩（導(dǎo)輪對(duì)液流的力矩）與泵輪力矩方向相反。

上述表明，由于導(dǎo)輪的作用才使得液力變矩器在工作時(shí)，能夠根據(jù)外界載荷的大小，自動(dòng)改變其渦輪的力矩和轉(zhuǎn)速與載荷相適應(yīng)，并能穩(wěn)定地工作，這種性能稱為變矩器的自動(dòng)適應(yīng)性。

（1）當(dāng)或較低轉(zhuǎn)速時(shí)，渦輪出口液流沖擊導(dǎo)輪正面，因此導(dǎo)輪對(duì)液流的作用力矩與泵輪力矩同向，由力矩平衡方程式，。

（2）當(dāng)增加到一定數(shù)值時(shí)，渦輪出口速度的方向就與導(dǎo)輪進(jìn)口的葉片骨線重合，液流順著導(dǎo)輪葉片流出，導(dǎo)輪進(jìn)出口速度相等方向相同時(shí)，液流對(duì)導(dǎo)輪沒(méi)有作用，導(dǎo)輪力矩，此時(shí)。第7頁(yè)/共101頁(yè)84.2液力變矩器的特性與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

液力變矩器根據(jù)渦輪軸上載荷的大小自動(dòng)、無(wú)級(jí)地進(jìn)行調(diào)速、變矩。液力變矩器各種性能參數(shù)的變化規(guī)律，稱為液力變矩器的特性，如用曲線表示，就稱為液力變矩器的特性曲線。通常有靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性兩種。靜態(tài)特性通常又可以分為外特性、原始特性、全特性、輸入特性四種。第8頁(yè)/共101頁(yè)9

液力變矩器的外特性即指變矩器各性能參數(shù)與渦輪轉(zhuǎn)速

之間的函數(shù)關(guān)系，，和。

4.2.1變矩器的外特性

如果維持泵輪轉(zhuǎn)速不變，則泵輪和渦輪力矩只與渦輪轉(zhuǎn)速和流量Q有關(guān)相關(guān)，而流量Q又是渦輪轉(zhuǎn)速的函數(shù)，故泵輪力矩和渦輪力矩都只是的函數(shù)。進(jìn)一步推導(dǎo)可知，效率也只是渦輪轉(zhuǎn)速的函數(shù)。第9頁(yè)/共101頁(yè)10

兩曲線的交點(diǎn)，即，稱為變矩器的偶合器工況點(diǎn)。由圖可知，渦輪力矩隨的增大而減小當(dāng)，達(dá)到最大值，即渦輪空轉(zhuǎn)的最大轉(zhuǎn)速。第10頁(yè)/共101頁(yè)11

實(shí)際使用過(guò)程中，泵輪轉(zhuǎn)速可取不同數(shù)值。同一變矩器在工作油品種和油溫一定的情況下，以不同的泵輪轉(zhuǎn)速作出的一組變矩器外特性稱為變矩器的通用特性，如圖4-5所示。圖中力矩和轉(zhuǎn)速值均以相對(duì)于最大和最大的百分值表示。第11頁(yè)/共101頁(yè)124.2.2變矩器的原始特性（4-4）（4-5）

根據(jù)相似原理和葉輪機(jī)械的基本理論，對(duì)于幾何相似的液力變矩器的泵輪和渦輪，分別可得其力矩系數(shù)為

泵輪力矩系數(shù)的物理意義是：當(dāng)m，r/min及油液重度

N/m3時(shí)，液力變矩器泵輪上的力矩。它基本上與液力變矩器的大小、轉(zhuǎn)速的快慢和工作液體的密度無(wú)關(guān)，因此用它來(lái)比較液力變矩器的容量，的量綱為min2/(m·r2)。對(duì)與同一類型相似的液力變矩器具有相同的變化規(guī)律。第12頁(yè)/共101頁(yè)13圖4-6變矩器原始特性及主要評(píng)價(jià)參數(shù)第13頁(yè)/共101頁(yè)14

液力變矩器的原始特性曲線（圖4-6）可根據(jù)試驗(yàn)得出的液力變矩器外特性按下列公式計(jì)算繪制得出

因此，液力變矩器的原始特性能夠確切地表達(dá)一系列不同轉(zhuǎn)速、不同尺寸而幾何相似的液力變矩器的基本性能。在液力變矩器的原始特性上，可列出以下表征液力變矩器工作性能的特性參數(shù)：第14頁(yè)/共101頁(yè)15——零速工況時(shí)的泵輪力矩系數(shù)；——與工作效率對(duì)應(yīng)的變矩系數(shù)；

——與最高效率對(duì)應(yīng)的泵輪力矩系數(shù)；——液力變矩器的最高效率；——零速工況時(shí)的變矩系數(shù)；——正常工作允許的最低效率，對(duì)工程機(jī)械，對(duì)汽車

；——與工作效率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速比；第15頁(yè)/共101頁(yè)16——與最高效率對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速比；——偶合器工況時(shí)的轉(zhuǎn)速比；——偶合器工況時(shí)的泵輪力矩系數(shù)；——液力變矩器的透穿系數(shù)；

——液力變矩器的高效范圍，。T第16頁(yè)/共101頁(yè)17

此外，如液力變矩器有效直徑與試驗(yàn)求得原始特性的液力變矩器有效直徑相差過(guò)大，也將帶來(lái)性能上的差別。

為使原始特性適用于不同泵輪轉(zhuǎn)速和有效直徑D的某種系列型式的液力變矩器，可通過(guò)對(duì)這種型式的液力變矩器進(jìn)行試驗(yàn)得到與之相應(yīng)的修正公式。

在實(shí)際應(yīng)用原始特性時(shí)，如果泵輪軸的轉(zhuǎn)速與試驗(yàn)中求得原始特性的泵輪轉(zhuǎn)速相差較大（例如超過(guò)40％）時(shí)，則原始特性中的和將有較大的變化。此外，如液力變矩器有效直徑與試驗(yàn)求得原始特性的液力變矩器有效直徑相差過(guò)大，也將帶來(lái)性能上的差別。第17頁(yè)/共101頁(yè)18例如：某種型式液力變矩器

和D對(duì)和K的影響的修正公式為（4-6）（4-7）式中

——實(shí)際（實(shí)物）液力變矩器的效率；

——試驗(yàn)（模型）液力變矩器的效率；

——實(shí)際（實(shí)物）液力變矩器的變矩系數(shù)；

——試驗(yàn)（模型）液力變矩器有效直徑和取得原始特性時(shí)的泵輪轉(zhuǎn)速；

——實(shí)際（實(shí)物）液力變矩器有效直徑和泵輪轉(zhuǎn)速。、、第18頁(yè)/共101頁(yè)194.2.3變矩器的全特性

在平面圖上，液力變矩器的全特性曲線需要用三個(gè)象限（即I、II、IV象限）來(lái)表示，見(jiàn)圖4-7。圖中表示四種不同工況下液力變矩器的全外特性曲線。（1）牽引工況特性。

（2）反轉(zhuǎn)工況（3）超越工況。（4）反傳工況。第19頁(yè)/共101頁(yè)20圖4-8改善液力變矩器制動(dòng)及啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的幾種方案M——單向離合器Y.P——輔助葉片Y.T——液力減速器1－定輪2－動(dòng)輪a)b)c）（1）采用閉鎖式的液力變矩器，見(jiàn)圖4-8a。（2）采用在內(nèi)環(huán)中帶有輔助徑向葉片的液力變矩器，見(jiàn)圖4-8b。（3）安裝液力減速器作輔助制動(dòng)裝置，見(jiàn)圖4-8c。第20頁(yè)/共101頁(yè)214.2.4變矩器的輸入特性（4-8）

輸入特性是指液力變矩器在不同轉(zhuǎn)速比i下，泵輪力矩與泵輪轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，即。泵輪力矩為

在工作油品種和變矩器給定的情況下，令為常數(shù)，則第21頁(yè)/共101頁(yè)224.2.5變矩器的動(dòng)態(tài)特性

上述的液力變矩器的各種特性曲線都是在假定液力變矩器處于穩(wěn)定工況的基礎(chǔ)上獲得的，—般稱之為靜態(tài)特性。當(dāng)液力變矩器在非穩(wěn)定狀態(tài)下（如車輛加速、制動(dòng)、振動(dòng)、沖擊）工作時(shí)，其性能將與靜態(tài)特性有顯著的差別。在非穩(wěn)定工況下獲得的特性稱為動(dòng)態(tài)特性。圖4-9是液力變矩器在不同工況下的動(dòng)態(tài)特性。第22頁(yè)/共101頁(yè)23a）b）圖4-9變矩器的動(dòng)態(tài)特性第23頁(yè)/共101頁(yè)24c）d）圖4-9變矩器的動(dòng)態(tài)特性第24頁(yè)/共101頁(yè)25e）圖4-9變矩器的動(dòng)態(tài)特性第25頁(yè)/共101頁(yè)26

液力變矩器的動(dòng)態(tài)特性是指泵輪和渦輪軸上的動(dòng)態(tài)力矩、泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速

、及轉(zhuǎn)速比i與時(shí)間t的關(guān)系曲線。即、、、和。根據(jù)上述特性曲線，可算出液力變矩器的動(dòng)態(tài)原始特性：和（4-9）（4-10）第26頁(yè)/共101頁(yè)27

在非穩(wěn)定工況下，如不考慮機(jī)械損失的變化，液力變矩器的泵輪和渦輪上的力矩分別為（4-11）（4-12）式中

和——非穩(wěn)定工況下，液力變矩器泵輪和渦輪上的液力力矩；和——泵輪及泵輪軸，渦輪及渦輪軸等主要旋轉(zhuǎn)零件的慣性力矩。第27頁(yè)/共101頁(yè)28其中泵輪和渦輪在非穩(wěn)定工況時(shí)的液力力矩分別為（4-13）（4-14）式中

——泵輪和渦輪的綜合幾何參數(shù)，它們分別為、、——泵輪和渦輪葉片流通的幾何參數(shù)的形狀因素。若假設(shè)在葉片間的空間范圍內(nèi)，液流角和葉片角是一致的，分別為、第28頁(yè)/共101頁(yè)29——泵輪和渦輪中工作液體的慣性力矩，分別為上式中的為循環(huán)圓軸面內(nèi)泵輪和渦輪中間流線的長(zhǎng)度；和為中間流線在軸面內(nèi)的微元長(zhǎng)度。和、第29頁(yè)/共101頁(yè)30動(dòng)態(tài)下的泵輪和渦輪的力矩為（4-15）（4-16）（4-17）

上式中,、為泵輪及渦輪包括各自的旋轉(zhuǎn)軸及其中工作液體的慣性力矩。如果假定液力變矩器工作腔中循環(huán)流量Q在穩(wěn)定工況和非穩(wěn)定工況是一致的，并且Q是轉(zhuǎn)速比i的函數(shù)，則可得其中，。第30頁(yè)/共101頁(yè)31

函數(shù)由流量方程式對(duì)i微分后求得。將的每一項(xiàng)除以，可得液力變矩器的動(dòng)態(tài)泵輪力矩系數(shù)與靜態(tài)泵輪力矩系數(shù)間的關(guān)系（4-18）

對(duì)于葉片為平直而且徑向布置的泵輪，形狀因素等于零。因此液力變矩器在動(dòng)態(tài)下的變矩系數(shù)（4-19）（4-20）第31頁(yè)/共101頁(yè)32

將代入上式，得

對(duì)徑向葉片渦輪或值不大時(shí)，則可以簡(jiǎn)化為（4-22）（4-23）將代入上式，得（4-21）第32頁(yè)/共101頁(yè)33由以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可以得出液力變矩器的動(dòng)態(tài)特性具有以下特點(diǎn)。

①在外負(fù)載急速變化引起強(qiáng)烈的非穩(wěn)定工況下，泵輪軸轉(zhuǎn)速

的變化極微小。

②在外負(fù)載變化程度不同而引起的各種變化強(qiáng)度不同的非穩(wěn)定工況下，液力變矩器的動(dòng)態(tài)泵輪力矩系數(shù)與靜態(tài)時(shí)的值相差不超過(guò)3％。

③在不同的非穩(wěn)定工況下，多相的綜合式液力變矩器的偶合器工況轉(zhuǎn)換點(diǎn)的i值，與靜態(tài)時(shí)的i值相差不大于3％。這是由于工作腔內(nèi)的動(dòng)態(tài)流量與時(shí)間的關(guān)系與靜態(tài)時(shí)相差不大。因此，在同一轉(zhuǎn)速比時(shí)，不論在動(dòng)態(tài)下還是在靜態(tài)下，作用在導(dǎo)輪上的力矩是相同的。第33頁(yè)/共101頁(yè)344.2.6變矩器的特性評(píng)價(jià)

1.變矩性能

變矩性能是指液力變矩器在一定范圍內(nèi)，按一定規(guī)律無(wú)級(jí)地改變由泵輪軸傳至渦輪軸力矩值的能力。變矩性能主要由無(wú)因次的變矩系數(shù)特性曲線來(lái)表示。

提高變矩器的變矩性能要受到變矩器的透穿性和效率變化的限制。提高變矩系數(shù)K的具體措施有：（1）增加渦輪葉片的彎曲程度，但這要受到制造工藝的限制，同時(shí)會(huì)使效率下降。（2）采用多級(jí)渦輪。（3）使導(dǎo)輪反轉(zhuǎn)。（4）使葉片角度可調(diào)節(jié)。

第34頁(yè)/共101頁(yè)35

3.經(jīng)濟(jì)性能

經(jīng)濟(jì)性能是指液力變矩器在傳遞能量過(guò)程中的效率。它可以用無(wú)因次效率特性

來(lái)表示。

一般評(píng)價(jià)液力變矩器經(jīng)濟(jì)性能有兩個(gè)指標(biāo)：最高效率工況時(shí)的最高效率值和高效率區(qū)范圍的相對(duì)寬度。

2.自動(dòng)適應(yīng)性能

自動(dòng)適應(yīng)性能是指液力變矩器在發(fā)動(dòng)機(jī)工況不變或變化很小情況下，隨著外部阻力的變化，在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地改變渦輪軸上的力矩和轉(zhuǎn)速并處于穩(wěn)定工作狀態(tài)的能力。液力變矩器由于變矩性能均可獲得單值下降的曲線，因而具有自動(dòng)適應(yīng)性能。自動(dòng)適應(yīng)性能是液力變矩器最重要的性能之一。因此利用液力變矩器的這一性能，就可以制造自動(dòng)液力機(jī)械變速器。第35頁(yè)/共101頁(yè)36

4.負(fù)載特性

液力變矩器的負(fù)載特性是指它以一定的規(guī)律對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)施加負(fù)載的性能。圖4-10液力變矩器泵輪負(fù)載拋物線第36頁(yè)/共101頁(yè)37

5.透穿性能

液力變矩器的透穿性能是指液力變矩器渦輪軸上的力矩和轉(zhuǎn)速變化時(shí)泵輪軸上的力矩和轉(zhuǎn)速相應(yīng)變化的能力。其實(shí)質(zhì)是外負(fù)載變化透穿變矩器對(duì)動(dòng)力機(jī)的影響程度，即輸出特性對(duì)輸入特性的影響程度。第37頁(yè)/共101頁(yè)38a）

b）c）d）

當(dāng)曲線隨i增大而單值下降（見(jiàn)圖4-11中的1）時(shí)，負(fù)載拋物線由至，按順時(shí)針作扇形散布，見(jiàn)圖4-12b，當(dāng)渦輪負(fù)載增大，i減小時(shí)，泵輪上的負(fù)載也增大，液力變矩器具有正透穿性。當(dāng)曲線隨i增大，而單值增大（見(jiàn)圖4-11中的2）時(shí)，負(fù)載拋物線由至，按逆時(shí)針作扇形散布，見(jiàn)圖4-12d，當(dāng)渦輪負(fù)載增大。i減小時(shí)，泵輪上的負(fù)載減小，液力變矩器具有負(fù)（反）透穿性。當(dāng)曲線隨i增大，先增大后減?。ㄒ?jiàn)圖4-11中的3）時(shí)，負(fù)載拋物線由至，先逆時(shí)針后順時(shí)針展開(kāi)，見(jiàn)圖4-12c，這種液力變矩器具有混合透穿性。當(dāng)曲線隨i增大是一條平直線（圖4-11中的4）時(shí)，負(fù)載拋物線在不同工況時(shí)均為一條線。在實(shí)際上，可能是一分布很窄的一組拋物線，見(jiàn)圖4-12a。這種變矩器為不透穿的。

第38頁(yè)/共101頁(yè)39式中

——零速工況（）下泵輪軸上的力矩系數(shù)；式中——最高效率工況時(shí)泵輪的力矩系數(shù)。當(dāng)時(shí)，液力變矩器具有正透穿性。當(dāng)時(shí)，液力變矩器具有不透穿性。當(dāng)時(shí)，液力變矩器具有負(fù)透穿性。

可透液力變矩器的透穿程度，以透穿系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。常用的透穿系數(shù)的計(jì)算公式如下

——偶合器工況（，）下泵輪軸上的力矩系數(shù)。

（4-24）在設(shè)計(jì)液力變矩器的時(shí)候，有時(shí)透穿系數(shù)應(yīng)用如下公式（4-25）第39頁(yè)/共101頁(yè)40

6.能容性能

液力變矩器的能容性能是指在不同工況下液力變矩器由泵輪軸所能吸收功率的能力。對(duì)于兩個(gè)尺寸D相同的液力變矩器，能容量大的液力變矩器傳遞的功率大。液力變矩器的能容性能可以用功率系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)。由于功率系數(shù)而，所以（4-26）第40頁(yè)/共101頁(yè)41

幾種典型工況是：零速工況、最高效率工況、高效區(qū)工況和偶合器工況。這些工況下獲得的具體評(píng)價(jià)參數(shù)如下（見(jiàn)圖4-6）。

（1）零速工況：，。在此工況下能夠作為評(píng)價(jià)參數(shù)的是零速變矩系數(shù)K0和力矩系數(shù)。

（2）最高效率工況：可作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的參數(shù)。此外，還包括轉(zhuǎn)速比值，以及此工況下的力矩系數(shù)。第41頁(yè)/共101頁(yè)42

（3）高效區(qū)工況：限定在此區(qū)域內(nèi)工作的效率值

高于75％或80％，相應(yīng)此效率時(shí)，可以得到兩個(gè)最大和最小的變矩系數(shù)K值和兩個(gè)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速i值。取作評(píng)價(jià)指標(biāo)的參數(shù)是高效區(qū)范圍的最大變矩系數(shù)K1，以及高效范圍最大和最小轉(zhuǎn)速比和的比值。

（4）偶合器工況：，一般取此時(shí)的轉(zhuǎn)速比作為評(píng)價(jià)參數(shù)。另外，力矩系數(shù)值也是一個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)。

（5）空載工況即，以表示。為了避免不必要的燃料消耗，要求空載時(shí)的輸入力矩盡量小些。第42頁(yè)/共101頁(yè)43

在評(píng)價(jià)一個(gè)液力變矩器是否能夠滿足使用要求時(shí)，必須就上述指標(biāo)作全面衡量。雖然上述參數(shù)的大小，在設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)對(duì)液力變矩器各結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇來(lái)加以變動(dòng)，但各性能參數(shù)之間存在相互制約的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系可大致用圖4-13的曲線來(lái)表明。當(dāng)液力變矩器的值增大時(shí)（如圖4-13中曲線3），則降低，降低，高效范圍變窄，變小同時(shí)下降，T值也減小。反之，當(dāng)K0值減小時(shí)（如圖4-13中曲線1），則值升高，值大，高效范圍展寬，變大同時(shí)值上升，T值也增大。圖4-13液力變矩器各基本性能參數(shù)間的關(guān)系第43頁(yè)/共101頁(yè)44多渦輪不可調(diào)變矩器可調(diào)變矩器單級(jí)二級(jí)三級(jí)單相二相三相單導(dǎo)輪綜合式無(wú)內(nèi)環(huán)雙導(dǎo)輪綜合式離心渦輪軸流渦輪向心渦輪反轉(zhuǎn)型變矩器正轉(zhuǎn)型變矩器4.3液力變矩器分類、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)液力變矩器按其結(jié)構(gòu)和性能的不同，可分類如下。液力變矩器第44頁(yè)/共101頁(yè)454.3.1正轉(zhuǎn)型和反轉(zhuǎn)型液力變矩器

根據(jù)工作輪在循環(huán)圓工作腔中的排列順序可分為正轉(zhuǎn)型和反轉(zhuǎn)型兩大類液力變矩器。圖4-14所示為正轉(zhuǎn)型變矩器，沿著液流方向其葉輪的排列順序?yàn)锽-T-D。反轉(zhuǎn)型液力變矩器內(nèi)沿液流方向其葉輪的排列順序?yàn)锽-D-T，如圖4-15所示。

第45頁(yè)/共101頁(yè)46a）b）圖4-14正轉(zhuǎn)型液力變矩器及液流方向圖4-15反轉(zhuǎn)型液力變矩器及液流方向a）b）第46頁(yè)/共101頁(yè)47

反轉(zhuǎn)型（B－D－T）變矩器，泵輪力矩在不同的工況下，不僅受流量Q的變化影響，而且受渦輪轉(zhuǎn)速變化的直接影響，這可由反轉(zhuǎn)型變矩器的泵輪力矩計(jì)算公式看出（4-27）

對(duì)于正轉(zhuǎn)型（B－T－D）變矩器，從工作腔內(nèi)液流的流動(dòng)方向看，導(dǎo)輪設(shè)置在泵輪之前，泵輪出口的液流直接沖擊渦輪。由于渦輪的型式不同，正轉(zhuǎn)型變矩器具有不同的流量變化特性，因而正轉(zhuǎn)型變矩器可具有多種透穿性能。

第47頁(yè)/共101頁(yè)48

目前，在各種車輛上應(yīng)用較為廣泛的是各種類型的正轉(zhuǎn)型液力變矩器，而在個(gè)別液力機(jī)械變矩器中，為了解決雙流傳動(dòng)中的功率反傳現(xiàn)象，常采用反轉(zhuǎn)型液力變矩器。圖4-16和圖4-17分別為正轉(zhuǎn)型液力變矩器和反轉(zhuǎn)型液力變矩器的原始特性曲線。圖4-16正轉(zhuǎn)型液力變矩器原始特性曲線圖4-17反轉(zhuǎn)型液力變矩器原始特性曲線第48頁(yè)/共101頁(yè)494.3.2單級(jí)單相液力變矩器圖4-18單級(jí)單相液力變矩器結(jié)構(gòu)和特性曲線a）結(jié)構(gòu)b）特性曲線第49頁(yè)/共101頁(yè)50圖4-19液力變矩器設(shè)計(jì)點(diǎn)不同時(shí)的特性比較第50頁(yè)/共101頁(yè)514.3.3多級(jí)液力變矩器

a）b）c）d）

圖4-20a、b表示二級(jí)液力變矩器。

圖4-20c、d表示三級(jí)液力變矩器。多級(jí)液力變矩器可以在兩列渦輪葉柵之間安裝固定不動(dòng)的導(dǎo)輪（如圖4-20a、c所示），也可在最后一列渦輪葉柵與泵輪之間再加設(shè)一個(gè)導(dǎo)輪（如圖4-20b、d所示）。第51頁(yè)/共101頁(yè)52a）單導(dǎo)輪

b）雙導(dǎo)輪

4-21二級(jí)液力變矩器外特性第52頁(yè)/共101頁(yè)53第53頁(yè)/共101頁(yè)544.3.4多相液力變矩器

液力變矩器的“相”是指在液力變矩器中，由于單向離合器或制動(dòng)器等機(jī)構(gòu)的作用，使工作元件的功用隨之改變，變矩器由于這種改變而得到不同的幾種功用，即稱之為幾相。從原始特性曲線上看，根據(jù)曲線的段數(shù)可確定變矩器的相數(shù)。

1.二相液力變矩器二相液力變矩器具有三個(gè)葉輪，根據(jù)其工作原理的不同，可以分為有內(nèi)環(huán)和無(wú)內(nèi)環(huán)兩種。第54頁(yè)/共101頁(yè)55

圖4-23為有內(nèi)環(huán)的二相液力變矩器。

a）b）c）

這種變矩器是在單相液力變矩器導(dǎo)輪與導(dǎo)輪座之間加裝一個(gè)單向離合器而成的。單向離合器只允許導(dǎo)輪按泵輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由旋轉(zhuǎn)，當(dāng)導(dǎo)輪有反向旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)時(shí)，單向離合器楔緊不轉(zhuǎn)，將導(dǎo)輪固定。

當(dāng)轉(zhuǎn)速比i小于偶合器工況轉(zhuǎn)速比時(shí)，液流沖擊導(dǎo)輪工作面。導(dǎo)輪上作用力矩的方向與泵輪旋轉(zhuǎn)向相反，離合器處于楔緊狀態(tài)。此時(shí)，導(dǎo)輪固定不動(dòng)，該區(qū)段工作狀態(tài)與單相液力變矩器相同。

當(dāng)轉(zhuǎn)速比i大于偶合器工況的轉(zhuǎn)速比時(shí)，液體沖擊導(dǎo)輪葉片背面，導(dǎo)輪上作用力矩的方向與泵輪旋轉(zhuǎn)方向相同，單向離合器松脫，導(dǎo)輪隨泵輪的旋轉(zhuǎn)方向自由旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，循環(huán)圓中固定不動(dòng)的導(dǎo)輪已失去作用（即失去了改變力矩的能力），此區(qū)段工作狀況與偶合器相同。

4-23單級(jí)二相綜合式液力變矩器a）原理簡(jiǎn)圖b）導(dǎo)輪受力圖c）原始特性第55頁(yè)/共101頁(yè)56圖4-24無(wú)內(nèi)環(huán)綜合式液力變矩器a）原理簡(jiǎn)圖b）外特性a）b）圖4-24為無(wú)內(nèi)環(huán)液力變矩器

其結(jié)構(gòu)是介于液力變矩器和液力偶合器之間，導(dǎo)輪固定不動(dòng)，循環(huán)圓內(nèi)工作液體不充滿，存在自由液面（充液率為65％～85％），泵輪和渦輪都是徑向直列葉柵，導(dǎo)輪為彎曲葉柵，沒(méi)有輔助系統(tǒng)，靠自然冷卻。

圖4-24a所示的循環(huán)流動(dòng)是過(guò)渡工況，液流同時(shí)存在大循環(huán)和小循環(huán)，有部分液流通過(guò)導(dǎo)輪。隨著轉(zhuǎn)速比增大，大循環(huán)逐漸消失。

第56頁(yè)/共101頁(yè)57

a）b）c）圖4-25三相綜合式液力變矩器a）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖b）導(dǎo)輪受力圖c）原始特性2.三相液力變矩器，如圖4-25所示。

（2）當(dāng)轉(zhuǎn)速比增大到一定數(shù)值時(shí)，為第二變矩器工況。（3）當(dāng)轉(zhuǎn)速比繼續(xù)增大到某一值時(shí)，為偶合器工況。（1）當(dāng)轉(zhuǎn)速比較低時(shí)，為第一變矩器工況。

第57頁(yè)/共101頁(yè)584.3.5具有不同型式渦輪的液力變矩器

根據(jù)液力變矩器的渦輪在循環(huán)圓中的布置，可分為向心渦輪、軸流渦輪和離心渦輪三種。不同型式渦輪的分類標(biāo)準(zhǔn)可以用液力變矩器渦輪中間流線出口和進(jìn)口半徑的比值用來(lái)表示（4-28）第58頁(yè)/共101頁(yè)59

向心式渦輪的液力變矩器是目前應(yīng)用最為廣泛的變矩器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，最高效率值較其它型式渦輪的液力變矩器高，對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速比也高。圖4-26給出各循環(huán)圓形式及其流量特性和原始特性。b）c）圖4-26不同型式渦輪的變矩器及特性

a）簡(jiǎn)圖b）流量特性圖c）特性曲線a）第59頁(yè)/共101頁(yè)60（4-29）可以看出，當(dāng)其它條件完全相同時(shí)，值越大，值也越大，因而泵輪的力矩系數(shù)值也越大。由泵輪的力矩公式第60頁(yè)/共101頁(yè)61

圖4-27和圖4-28分別為軸流式和離心式渦輪液力變矩器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和原始特性曲線。圖4-27軸流式渦輪液力變矩器的結(jié)構(gòu)和原始特性曲線圖4-28離心式渦輪液力變矩器的結(jié)構(gòu)和原始特性曲線第61頁(yè)/共101頁(yè)624.3.6閉鎖式液力變矩器閉鎖式液力變矩器有兩種閉鎖方案。第一種方案，如圖4-29a。第二種方案，如圖4-29b。

圖4-29閉鎖式液力變矩器

a）b）c）第62頁(yè)/共101頁(yè)634.3.7可調(diào)型液力變矩器液力變矩器共有三種方式可進(jìn)行內(nèi)部調(diào)節(jié)。（1）調(diào)節(jié)循環(huán)流量。通過(guò)調(diào)節(jié)液力變矩器循環(huán)圓內(nèi)的充液量或在循環(huán)圓內(nèi)設(shè)置節(jié)流擋板來(lái)進(jìn)行特性調(diào)節(jié)。

（2）調(diào)節(jié)泵輪或?qū)л喌娜~片角。通常葉片可調(diào)節(jié)的液力變矩器具有如下兩種方案。第一種方案是具有可旋轉(zhuǎn)的泵輪葉片，帶有專門的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)旋轉(zhuǎn)泵輪葉片。第二種方案是具有可旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)輪葉片。

（3）雙泵輪調(diào)節(jié)。液力變矩器中設(shè)有主泵輪BI（內(nèi)泵輪）和外泵輪BII，利用雙泵輪調(diào)節(jié)，可使液力變矩器所吸收的動(dòng)力機(jī)力矩在之間無(wú)級(jí)變化，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)能容。第63頁(yè)/共101頁(yè)64圖4-30雙泵輪液力變矩器雙泵輪液力變矩器結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程如圖4-30所示

第64頁(yè)/共101頁(yè)654.4液力變矩器與動(dòng)力機(jī)的匹配

采用液力傳動(dòng)的機(jī)械不僅與所用的動(dòng)力機(jī)、變矩器、變速箱和工作裝置、行走裝置等的性能（特別是牽引性能和燃料經(jīng)濟(jì)性）有關(guān)，而且與它們共同工作特性有關(guān)。

共同工作與匹配有著不同的含義，前者只研究連接在一起的工作情況，后者則研究共同工作時(shí)應(yīng)采用怎樣的配合才能獲得理想的性能（工作機(jī)的優(yōu)異工作性能）。

匹配是使動(dòng)力機(jī)在得到良好牽引性能和經(jīng)濟(jì)性能、能滿足工作機(jī)某些特殊要求等情況下的共同工作。共同工作特性包括輸入特性、范圍、穩(wěn)定性和輸出特性。為使液力變矩器與動(dòng)力機(jī)合理匹配，必須通過(guò)試驗(yàn)找到匹配的一般原則和獲得良好工作性能的方法。第65頁(yè)/共101頁(yè)664.4.1動(dòng)力機(jī)的速度特性和實(shí)用外特性（凈輸出特性）1.有關(guān)內(nèi)燃機(jī)的幾個(gè)基本概念。（1）標(biāo)定功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速。內(nèi)燃機(jī)銘牌上所標(biāo)的功率和轉(zhuǎn)速稱為標(biāo)定功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速（亦稱額定全功率和額定轉(zhuǎn)速）。

①15分鐘功率：允許內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)15分鐘的最大有效功率，適用于經(jīng)常小負(fù)荷工作而又需要有較大功率儲(chǔ)備，在瞬間可發(fā)出最大功率的內(nèi)燃機(jī)。

②1小時(shí)功率：允許內(nèi)燃機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí)的最大有效功率（約為最大功率的87％～90％），適用于經(jīng)常大負(fù)荷工作而又需要在短期內(nèi)滿負(fù)荷工作的內(nèi)燃機(jī)。③12小時(shí)功率：允許內(nèi)燃機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)12小時(shí)的最大有效功率（包括在超過(guò)12小時(shí)功率10％的情況下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)1小時(shí)，約為最大功率的77％～80％）。適用于在一個(gè)工作日中保持不變負(fù)荷工作的內(nèi)燃機(jī)。第66頁(yè)/共101頁(yè)67

④持續(xù)功率：允許內(nèi)燃機(jī)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最大有效功率。適用于長(zhǎng)期以恒定負(fù)荷工作的內(nèi)燃機(jī)（如長(zhǎng)期排灌用或船用內(nèi)燃機(jī)）。

（2）力矩適應(yīng)性系數(shù)KM。最大力矩

與最大功率時(shí)的力矩之比值稱為力矩適應(yīng)性系數(shù)。即（3）力矩儲(chǔ)備系數(shù)。

此系數(shù)表征內(nèi)燃機(jī)對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)能力。越大越好式中——標(biāo)定功率工況的力矩。Men第67頁(yè)/共101頁(yè)68

（4）轉(zhuǎn)速適應(yīng)性系數(shù)，亦稱轉(zhuǎn)速系數(shù)，系最大力矩時(shí)轉(zhuǎn)速與標(biāo)定轉(zhuǎn)速之比值

值此系數(shù)表征內(nèi)燃機(jī)以慣性克服負(fù)荷增大的能力。愈小愈好。一般。

2.速度特性內(nèi)燃機(jī)的速度特性是指內(nèi)燃機(jī)（對(duì)汽油機(jī)，當(dāng)油門開(kāi)度一定時(shí)；對(duì)柴油機(jī)，當(dāng)供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置一定時(shí)）功率、力矩和燃油消耗率隨轉(zhuǎn)速n的變化規(guī)律（圖4-31和圖4-32）。第68頁(yè)/共101頁(yè)69

圖4-31汽油機(jī)的速度特性1－外特性2、3、4－部分特性圖4-32供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)處于一定位置時(shí)柴油機(jī)的速度特性

3.實(shí)用外特性內(nèi)燃機(jī)的實(shí)用外特性亦稱凈輸出特性，是專為內(nèi)燃機(jī)與液力變矩器的匹配而制定的。第69頁(yè)/共101頁(yè)704.4.2液力變矩器與動(dòng)力機(jī)的共同工作1.共同工作范圍圖4-33液力變矩器與動(dòng)力機(jī)的共同工作范圍

圖4-33是液力變矩器與動(dòng)力機(jī)共同工作的情況。兩條特性曲線所圍成的面積abcde稱為共同工作范圍，超出此范圍之外的動(dòng)力機(jī)特性實(shí)際上就不存在了。第70頁(yè)/共101頁(yè)71

2.共同工作的輸出特性共同工作的輸出特性是指液力變矩器與動(dòng)力機(jī)共同工作時(shí)，液力變矩器渦輪軸的力矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，即液力變矩器與動(dòng)力機(jī)所組成新的動(dòng)力裝置的輸出特性。共同工作范圍確定后，即可繪制共同輸出特性。具體方法是：

（1）在液力變矩器原始特性曲線上查出對(duì)應(yīng)于所選轉(zhuǎn)速比的變矩系數(shù)K和效率

（圖4-34a）。

（2）由在共同工作范圍圖上，根據(jù)共同工作點(diǎn)查出所選轉(zhuǎn)速比下的液力變矩器與動(dòng)力機(jī)共同工作力矩

與轉(zhuǎn)速。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)，還應(yīng)畫出相應(yīng)的燃油消耗率（圖4-34b）。

（3）將上述查得的數(shù)據(jù)記錄在表4-1中，并按表中公式計(jì)算其輸出特性。

（4）以為縱坐標(biāo)，以為橫坐標(biāo)繪制出輸出特性。根據(jù)表4-1還可作出，，和等特性曲線（圖4-34c）第71頁(yè)/共101頁(yè)72a）b）圖4-34液力變矩器與動(dòng)力機(jī)的共同工作a）原始特性曲線b）共同工作范圍c）共同工作輸出特性曲線c）第72頁(yè)/共101頁(yè)73表4-1共同工作輸出特性計(jì)算表第73頁(yè)/共101頁(yè)744.4.3液力變矩器透穿性能對(duì)共同工作范圍及輸出特性的影響圖4-35透穿性能對(duì)共同工作范圍及輸出特性的影響1－原始特性2－共同工作范圍3－輸出特性第74頁(yè)/共101頁(yè)75

（2）正透穿性能的影響。由圖4-35b可見(jiàn)，正透穿時(shí)，隨轉(zhuǎn)速比i的增大而減小。輸入特性是開(kāi)始，隨i的增大按順時(shí)針?lè)较蛳蛴艺归_(kāi)的一束拋物線。其展開(kāi)范圍由透穿數(shù)決定。透穿數(shù)越大，展開(kāi)范圍就越大。共同工作點(diǎn)隨i的增大在實(shí)用外特性上也相應(yīng)地由左向右移動(dòng)，共同工作轉(zhuǎn)速也相應(yīng)增高。該轉(zhuǎn)速時(shí)最低，在時(shí)最高。

牽引工況下（變矩器經(jīng)常工作的工況），各種透穿性能的影響分述如下。

（1）不透穿性能的影響。由圖4-35a可見(jiàn)，不透穿時(shí)，=常數(shù)，輸入特性是一條拋物線。因此，共同工作范圍也是這條拋物線。共同工作的力矩，轉(zhuǎn)速（不隨轉(zhuǎn)速比的變化而改變）。如果把共同工作點(diǎn)選在動(dòng)力機(jī)實(shí)用外特性的最大功率點(diǎn)，就可以充分發(fā)揮動(dòng)力機(jī)的最大功率。第75頁(yè)/共101頁(yè)76

（5）可調(diào)節(jié)時(shí)的影響?？烧{(diào)式液力變矩器具有可調(diào)節(jié)的特性。圖4-35e示出：當(dāng)導(dǎo)輪葉片每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，導(dǎo)輪流道就相應(yīng)有一個(gè)開(kāi)度，也相應(yīng)有一種變化規(guī)律。由的變化規(guī)律，即可找到不同的共同工作范圍的輸出特性?？刂频淖兓?guī)律，就可以控制共同工作范圍，從而滿足工作機(jī)各種不同工況的需要。

（3）負(fù)透穿性能的影響。由圖4-35c可見(jiàn)，負(fù)透穿時(shí)，隨轉(zhuǎn)速比i的增大而增大。輸入特性是由開(kāi)始隨i的增大在實(shí)用外特性上相應(yīng)由右向左移動(dòng)，共同工作的轉(zhuǎn)速也相應(yīng)降低。該轉(zhuǎn)速在時(shí)最高，在時(shí)最低。

（4）混合透穿性能的影響。由圖4-35d可見(jiàn)，混合透穿時(shí)，在0≤i≤時(shí)，與負(fù)透穿情況相同；在時(shí)，與正透穿的情況相同；在整個(gè)轉(zhuǎn)速比的范圍內(nèi)（0≤i≤），有部分輸入特性互相重疊。第76頁(yè)/共101頁(yè)774.4.4液力變矩器與動(dòng)力機(jī)的匹配

功率輸出系數(shù)

表示在一定工作范圍內(nèi)，渦輪軸平均輸出功率對(duì)內(nèi)燃機(jī)額定功率的比值

（4-30）

合理匹配應(yīng)使工作機(jī)得到最高生產(chǎn)率和最低的燃料消耗。因此，可以用渦輪軸上最大平均輸出功率或在一定工作范圍內(nèi)最大功率輸出數(shù)作為生產(chǎn)率高低的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而以最低的單位燃料消耗系數(shù)作為經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

單位燃料稍耗系數(shù)

是指在一定工作范圍內(nèi)，平均單位燃料消耗量與額定工況下單位燃油消耗量的比值（4-31）

第77頁(yè)/共101頁(yè)78（2）改變中間傳動(dòng)轉(zhuǎn)速來(lái)移動(dòng)輸入曲線的位置。（3）改變泵輪力矩系數(shù)

。實(shí)現(xiàn)匹配的方法有下列四種：（4）盡量選用系列化的液力變矩器。（1）改變液力變矩器的有效直徑D。第78頁(yè)/共101頁(yè)79圖4-36液力變矩器系列型譜圖

若動(dòng)力機(jī)給定，則可利用系列型譜大致找到與動(dòng)力機(jī)相匹配的液力變矩器。

圖4-36是液力變矩器的系列型譜。圖中，縱坐標(biāo)為傳遞功率，橫坐標(biāo)為動(dòng)力機(jī)（泵輪）轉(zhuǎn)速（均為對(duì)數(shù)坐標(biāo)）。每個(gè)有效直徑稱為一個(gè)尺寸系列。每種液力變矩器均由若干尺寸系列組成。圖示為兩個(gè)尺寸系列。每個(gè)尺寸系列又有若干個(gè)葉柵系統(tǒng)（圖中為五個(gè)），每條斜線表示一種葉柵系統(tǒng)（即一個(gè)具體的液力變矩器）。由圖可見(jiàn)，兩個(gè)尺寸系列間有一重疊區(qū)域。這是考慮到工作機(jī)所需功率雖然一樣，但它們對(duì)液力變矩器的性能卻有不同的要求。

第79頁(yè)/共101頁(yè)80

選擇系列液力變矩器的方法是：（1）求動(dòng)力機(jī)的實(shí)用外特性。根據(jù)工作機(jī)的要求，先求取適用于該機(jī)的動(dòng)力機(jī)的實(shí)用外特性。（2）選擇系列液力變矩器。根據(jù)動(dòng)力機(jī)使用外特性的標(biāo)定功率和轉(zhuǎn)速，在系列型譜圖上找到相應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)a。如果a點(diǎn)正好在表示某一規(guī)格液力變矩器的斜線上，那么就可選用該規(guī)格液力變矩器。如果a點(diǎn)在兩條斜線之間，那么，對(duì)綜合式液力變矩器，可選用a點(diǎn)左邊的規(guī)格（能容較大，偶合器工況可得到較好的利用）；對(duì)單相液力變矩器，可選用a點(diǎn)右邊的規(guī)格（能容較小，有利于發(fā)揮動(dòng)力機(jī)的最大功率）。第80頁(yè)/共101頁(yè)814.5液力變矩器的尺寸選擇

1.根據(jù)選定的液力變矩器的原始特性和與之匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，計(jì)算出液力變矩器的有效直徑D

2.據(jù)此分析液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的性能，以校核所選的有效直徑D是否滿足使用所提出的要求。在一般情況下，有效直徑D確定后，就能進(jìn)行循環(huán)圓和葉片的設(shè)計(jì)。

液力變矩器的有效直徑D可按下式確定泵輪力矩系數(shù)

（4-32）

式中

——泵輪力矩系數(shù)；

——發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線參數(shù)，

第81頁(yè)/共101頁(yè)82

為了滿足上述使用要求，及就應(yīng)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率點(diǎn)的特性曲線參數(shù)（、）和變矩器最高效率點(diǎn)的力矩系數(shù)，因此，式（4-33）可寫成

（4-33）——與發(fā)動(dòng)機(jī)最大有效功率相對(duì)應(yīng)的有效力矩；——與變矩器最高效率工況相對(duì)應(yīng)的力矩系數(shù)；——發(fā)動(dòng)機(jī)最大有效功率時(shí)的轉(zhuǎn)速。式中第82頁(yè)/共101頁(yè)83

按式（4-33）算出液力變矩器的有效直徑D后，即可繪制輸入特性曲線，并對(duì)三種工況即零速工況（）、最高效率工況（）以及偶合器工況（）進(jìn)行校驗(yàn)，以判斷有效直徑D選擇得是否恰當(dāng)。a）b）圖4-37不透穿的液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作

對(duì)于非透穿的液力變矩器，因?yàn)闉槌?shù)，所以與工況的選擇無(wú)關(guān)，可直接從輸入特性檢驗(yàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)最大自由功率的接近程度判斷（圖4-37）。但是，有時(shí)為了兼顧使用的要求，例如為了增加起步時(shí)的力矩，則可加大有效直徑D，輸入特性就變成如圖4-37a上虛線所示，此時(shí)。但發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)阻力矩也隨之增加（圖4-37a中）。第83頁(yè)/共101頁(yè)84a）b）圖4-38

可透穿的液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作

對(duì)可透穿的液力變矩器，因?yàn)?，所以輸入特性是一束隨工況變化的負(fù)載拋物線（圖4-38b）。因此，希望制動(dòng)工況時(shí)（，），圖4-38b上的B點(diǎn)具有較大的起步力矩；最高效率工況時(shí)（，）充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率；偶合器工況時(shí)（，，）接近發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷工作，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性均較好，并有可能利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，來(lái)增大車輛的行駛速度。同時(shí)，希望發(fā)動(dòng)機(jī)的起步阻力矩EF愈小愈好。第84頁(yè)/共101頁(yè)85圖4-39

綜合式液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作a）b）

對(duì)綜合式液力變矩器，有效直徑D的選擇則與上述情況有所不同。綜合式液力變矩器的實(shí)質(zhì)是，當(dāng)時(shí)，作為變矩器來(lái)工作，而當(dāng)i≥

時(shí)，則作為偶合器來(lái)工作（圖4-39）。如果按照=AB來(lái)選擇有效直徑D，其輸入特性如圖4-39b上的曲線1、2和3所示。第85頁(yè)/共101頁(yè)86圖4-40綜合式液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作有效直徑的選擇

對(duì)于裝有調(diào)速器的發(fā)動(dòng)機(jī)（圖4-40），交點(diǎn)變?yōu)?，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)處于部分負(fù)荷工作。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性均很差，因此，只能采取兼顧的辦法來(lái)選擇綜合式液力變矩器的有效直徑。這樣，最后選定的有效直徑D就大于根據(jù)變矩器工況時(shí)所得到的數(shù)值。而相應(yīng)的負(fù)載拋物線向左移動(dòng)，如圖4-41中的虛線、和所示。第86頁(yè)/共101頁(yè)874.6液力變矩器的相似設(shè)計(jì)

液力變矩器相似設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)是相似原理。相似設(shè)計(jì)的已知數(shù)據(jù)是：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的有效特性曲線；（2）模型液力變矩器的原始特性曲線；（3）液體的重度。第87頁(yè)/共101頁(yè)88——模型液力變矩器最高效率時(shí)的泵輪力矩系數(shù)；——工作液體重度；——發(fā)動(dòng)機(jī)的有效力矩；

相似設(shè)計(jì)的步驟是：（1）選擇模型液力變矩器。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和工作機(jī)械的工作條件、具體要求和已知數(shù)據(jù)，在現(xiàn)有的液力變矩器中，選擇最優(yōu)者作為模型。（2）計(jì)算有效直徑。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)特性和變矩器的原始特性，按下式初步算出所設(shè)計(jì)液力變矩器要求的有效直徑式中

——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。第88頁(yè)/共101頁(yè)89

（5）繪制液力變矩器制造加工圖樣。按比例尺放大或縮小模型液力變矩器各部分尺寸，所有葉片形狀、葉片角和葉片數(shù)目必須保證與模型相同。（3）確定液力變矩器的有效直徑。繪制液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作特性曲線，根據(jù)具體要求來(lái)校核或修改所設(shè)計(jì)的有效直徑，從而最后確定液力變矩器的有效直徑D。（4）決定線性比例尺。根據(jù)液力變矩器的幾何相似條件決定線性比例尺。式中

——所設(shè)計(jì)液力變矩器與模型液力變矩器的線性比例尺，即幾何相似常數(shù)；——所設(shè)計(jì)液力變矩器的有效直徑；D——模型液力變矩器的有效直徑。第89頁(yè)/共101頁(yè)904.7液力變矩器的補(bǔ)償冷卻系統(tǒng)1.氣蝕現(xiàn)象和補(bǔ)償壓力

圖4-41泵輪葉片表面的壓力分布

圖4-41表示泵輪葉片表面的壓力分布情況。未受干擾的液流質(zhì)點(diǎn)，沿著方向流入泵輪。液體繞葉片流動(dòng)時(shí)，由于與葉片的相互作用，使葉片工作面壓力升高，背面壓力降低，在K點(diǎn)壓力最低，因此氣蝕常發(fā)生在泵輪葉片的背面。當(dāng)K點(diǎn)壓力低于氣化壓力時(shí)，在K點(diǎn)以后的葉片表面就會(huì)出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。

第90頁(yè)/共101頁(yè)91

一般補(bǔ)償壓力

略高于最小補(bǔ)償壓力，最小補(bǔ)償壓力為（4-34）——工作溫度下工作液體的氣化壓力；——最小配置能頭。式中第91頁(yè)/共101頁(yè)92圖4-42液力變矩器氣蝕特性

實(shí)際上，最小補(bǔ)償壓力

很難用計(jì)算方法求得，通常用試驗(yàn)確定。試驗(yàn)時(shí)，取泵輪轉(zhuǎn)速為定值，測(cè)定不同補(bǔ)償壓力下的力矩、和效率。當(dāng)時(shí)，上述各項(xiàng)數(shù)值不變，如圖4-42所示。當(dāng)時(shí)，力矩和效率就明顯降低，并有噪聲出現(xiàn)，說(shuō)明有氣蝕現(xiàn)象發(fā)生。

圖中在補(bǔ)償壓力略低于處，曲線出現(xiàn)局部上升，這是由于氣蝕剛開(kāi)始時(shí)，氣化產(chǎn)生少量氣泡，改善液體的流動(dòng)條件，使液流繞平板的流動(dòng)變?yōu)槔@翼型的流動(dòng)，損失減少而力矩增大。試驗(yàn)一般在制動(dòng)工況下進(jìn)行，因?yàn)橐毫ψ兙仄髟谥苿?dòng)工況時(shí)，流量Q最大，極易產(chǎn)生氣蝕。為了避免氣蝕，補(bǔ)償壓力應(yīng)大于最小補(bǔ)償壓力中的最大值，并需要一定的安全系數(shù)。目前補(bǔ)償系統(tǒng)的進(jìn)口壓力通常為0.3～0.5MPa，最大取0.7～1.0MPa。

第92頁(yè)/共101頁(yè)932.工作液體的