學(xué)習(xí)領(lǐng)域機構(gòu)與機械傳動

MechanismandMechanicaltransmission任務(wù)九【學(xué)習(xí)情境一】分析液力傳動的基本原理、類型及用途液力傳動

【學(xué)習(xí)情境一】分析液力傳動的基本原理、類型及用途能力目標：掌握液力傳動的定義和基本原理學(xué)習(xí)任務(wù)：液力傳動的定義和基本原理學(xué)習(xí)領(lǐng)域：機構(gòu)與機械傳動

學(xué)習(xí)情境：分析液力傳動的基本原理、類型及用途

工作任務(wù)：液力傳動的工程實例

具體任務(wù)：液力傳動在輪機工程的應(yīng)用引導(dǎo)文2.液力傳動的特點？3.液力耦合器的特點？4.液力變矩器的特征？5.液力傳動的應(yīng)用？1.液力傳動的工作原理？【任務(wù)描述】圖2-9-1所示為液力變距器外形圖。討論分析液力傳動的工作原理是什么？液力傳動有哪些優(yōu)點和缺點？主要應(yīng)用在哪些地方？就傳動方式而言，常用的有以下幾種：

1.機械傳動：如齒輪、皮帶等傳動。

2.電氣傳動；

3.流體傳動：是以流體為工作介質(zhì)，進行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。包括：（1）氣體傳動。以氣體為工作介質(zhì)的流體傳動。

（2）液體傳動：以液體為工作介質(zhì)的流體傳動，根據(jù)工作原理不同又可分為：

①液力傳動：主要利用液體動能的液體傳動。

②液壓傳動：只利用液體壓力能。【背景知識】一、液力傳動的基本原理液力傳動是利用工作液體的動能變化來實現(xiàn)動力傳遞，即將液體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。1-發(fā)動機；2-離心泵；3-連接管路；4-導(dǎo)向裝置；5-渦輪機；6-出水管；7-貯水池；8-進水管；9-輸出軸圖2-9-2液力傳動的工作原理圖

原動機1帶動離心泵2高速旋轉(zhuǎn)，離心泵通過進水管8由貯水池7吸入液體，液體在離心泵內(nèi)加速獲得動能，即離心泵2是將原動機1的機械能轉(zhuǎn)換成液體動能的主要裝置；

由離心泵打出的高速液體，由管路3、導(dǎo)向裝置4進入渦輪機5，沖擊渦輪機葉片，從而使渦輪機旋轉(zhuǎn)，并由輸出軸9輸出機械能驅(qū)動工作機構(gòu)運動，即渦輪機是將液體動能重新轉(zhuǎn)換成機械能的裝置；

由此可見，液力傳動由泵輪和渦輪組成，其中泵輪與輸入軸聯(lián)接，使工作液體獲得能量；渦輪與輸出軸聯(lián)接，將工作液體的能量變?yōu)檩敵龅臋C械能。二、液力傳動的基本類型液力變矩器：取消水輪機的尾水管和蝸殼，保留葉輪和水輪機的導(dǎo)輪。導(dǎo)輪的作用是變矩。結(jié)構(gòu)組成：泵輪、渦輪和導(dǎo)輪液力傳動的基本類型液力耦合器：沒有導(dǎo)輪，沒有變矩的能力，泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)矩相等。泵輪與原動機相連，渦輪與負載相連，兩者液體連接。液力機械傳動：液力元件與行星齒輪的適當組合。一部分功率經(jīng)由液力元件，一部分功率由行星齒輪傳遞。泵輪B+渦輪T泵輪B+渦輪T+導(dǎo)輪D1.液力偶合器（1）結(jié)構(gòu)特點如右圖所示，液力偶合器由泵輪和渦輪組成。

泵輪B通過泵輪輸入盤3與原動機的曲軸1（主動軸）相連，并隨著曲軸一起旋轉(zhuǎn)。渦輪裝在密封的外殼中固裝有從動軸2。泵輪與渦輪端面相對，二者之間留有3-5mm的間隙，沒有機械連接。它們的內(nèi)腔共同構(gòu)成橢圓形的環(huán)狀空腔，此環(huán)狀空腔稱循環(huán)圓，工作時工作液體即在其間循環(huán)流動。（2）工作原理

液力耦合器實現(xiàn)傳動的必要條件是工作液體在泵輪和渦輪之間循環(huán)流動，這種循環(huán)流動的產(chǎn)生是由于兩個工作輪轉(zhuǎn)速不等，離心力也就不等，使兩葉片的外緣產(chǎn)生壓力差所致。

（3）性能特點

由液力耦合器的工作原理可見，液力耦合器在正常工作時泵輪轉(zhuǎn)速總是大于渦輪轉(zhuǎn)速；在傳遞能量的過程中，工作液體的環(huán)流運動沒有受到任何附加外力，因此忽略摩擦阻力矩，發(fā)動機傳給泵輪的扭矩等于泵輪通過工作液傳給渦輪的扭矩，因此，液力耦合器變速、不能變矩。①液力偶合器穩(wěn)定工作時，忽略摩擦力，則

②液力偶合器正常工作時，

（輸出轉(zhuǎn)速必小于輸入轉(zhuǎn)速）

液力偶合器的傳動效率為渦輪軸上的輸出功率Pw

與泵輪上的輸入功率Pb之比用η表示。

η＝Pw/Pb＝Ｍw·nw/（Ｍb·nb）

因：Ｍb＝Ｍw

故：η＝nw/nb=i

式中:nb—泵輪轉(zhuǎn)速；

nw—渦輪轉(zhuǎn)速；

i—液力偶合器的傳動比，即輸出軸轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速之比。③效率η=P出/P入=i<1

說明

液力偶合器的傳動效率等于其傳動比，而傳動比隨兩輪的轉(zhuǎn)速差變化。發(fā)動機開始起步時，nw為零，η也就等于零，此時雖然渦輪軸上獲得的扭矩最大，但無功率輸出。在發(fā)動機起步加速過程中，nw逐漸升高，η也隨之升高，但傳遞的扭矩在減小，且η永遠無法達到100％。

2.液力變矩器（1）結(jié)構(gòu)特點

如圖2-9-4所示，液力變矩器是由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成。

為保證液力變矩器具有一定的性能，使工作液體在循環(huán)圓中很好地循環(huán)流動，各工作輪采用彎曲成一定形狀的葉片（其中泵輪葉片為離心式、渦輪葉片為向心式、導(dǎo)輪葉片為軸流式），并且各工作輪帶有內(nèi)環(huán)。（2）工作原理

液力變矩器能夠在原動機供給泵輪扭矩不變的前提下，使得其渦輪輸出的扭矩有可能超過原動機通過泵輪所輸人扭矩的若干倍，從而改善原動機的性能。液力變矩器之所以能變矩，主要是由于不動的導(dǎo)輪能給渦輪施加一個反作用力矩。因此，液力變矩器既能變速、又能變矩。（3）性能特點

①輸出扭矩可以自動地隨外界阻力矩而改變，而輸入扭矩基本保持不變。

②自動適應(yīng)性（如圖2-9-5所示）

圖2-9-5液力變矩器的外特性曲線

液力變矩器具有自動變矩、變速的特性，渦輪扭矩能隨外界負載扭矩的增加而自動增加，同時其轉(zhuǎn)速自動降低，負載扭矩減少時，渦輪扭矩隨著自動減少，同時其轉(zhuǎn)速自動增加，動力機趨近理想傳動裝置的特性（MB=常數(shù)）。a.MB不變；b.

0<nT<nT″時，則∣MT∣>MB，此時MD>0；c.當nT=nT″時，則∣MT∣=MB，此時MD=0；d.當nT>nT″時，則∣MT∣<MB，此時MD<0；

圖2-9-5液力變矩器的外特性曲線

③液力變矩器效率

由圖2-9-6所示，液力耦合器的效率隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加而增加，液力變矩器的效率隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加，先增加后降低。圖2-9-6液力偶合器和液力變矩器效率曲線圖三、液力傳動的特點及用途（1）自動適應(yīng)性（2）無級調(diào)速（3）無磨損（4）防振、隔振（5）反轉(zhuǎn)制動性能（6）良好起動性能（7）有一定轉(zhuǎn)向要求（8）透穿性能（9）反傳性能差（10）有限矩保護性能（11）效率與工況有關(guān)（12）便于遠距離操縱1.液力傳動的特點2.液力傳動的主要用途（1）作主傳動（2）調(diào)速用（3）起動（4）過載保護（5）換向（6）并車（7）制動液力機械傳動【拓展延伸】決策階段？

【分組討論】：液力傳動的工程應(yīng)用工程應(yīng)用實例液力傳動的工作原理液力偶合器液力變矩器評價階段相關(guān)知識理解自評互評教師點評評價階段組間交流組與組交流對相關(guān)概念認識過程及遇到困難，如何解決并對整個過程