【文章內(nèi)容簡介】 改變渦輪油液流動(dòng)方向的導(dǎo)輪。工作時(shí)泵輪油液傳給渦輪，然后又經(jīng)渦輪返回泵輪，經(jīng)渦輪返回泵 輪的油液改變了旋轉(zhuǎn)的方向，液流流向和泵輪旋轉(zhuǎn)方向正好相反。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，還需克服來自渦輪油液的反向阻力。發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力被削弱了。所以液力偶合器只有偶合工況，而永遠(yuǎn)不會(huì)有增矩工況。 汽車在起步和低速行駛時(shí)需要有較大的轉(zhuǎn)矩，而液力偶合器無法滿足這一需要。所以早期生產(chǎn)的配液力偶合器的汽車具有起步慢，低速區(qū)域提速慢的明顯缺點(diǎn)。 為了滿足汽車起步和低速行駛時(shí)需較大轉(zhuǎn)矩的需要，現(xiàn)代汽車已全部改用液力變矩器。液力變矩器中泵輪快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，渦輪受到載荷和行駛阻力限制轉(zhuǎn)速較慢，泵輪和渦輪間產(chǎn)生了轉(zhuǎn)速差。這個(gè)轉(zhuǎn)速差 存在于整個(gè)變矩區(qū)。這個(gè)轉(zhuǎn)速差就形成了殘余能量。即由于泵輪轉(zhuǎn)數(shù)快于渦輪轉(zhuǎn)數(shù)，所以泵輪流向渦輪的油液除了驅(qū)動(dòng)渦輪外，還剩余一部分能量，這就是殘余能量。泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)數(shù)差越大殘余能量就越大。液力偶合器里這種殘余能量成為阻礙曲軸旋轉(zhuǎn)的阻力，最后轉(zhuǎn)化為熱量，白白浪費(fèi)了。 液力變矩器就不同了，泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)速差越大，殘余能量就越大，油液流 動(dòng)的速度就越快，流動(dòng)的角度就越大。在轉(zhuǎn)數(shù)差較大時(shí)，渦輪的油液就沖向?qū)л喌恼?。?dǎo)輪由于單向離合器的鎖止作用，而不能向左旋轉(zhuǎn)。這樣流經(jīng)導(dǎo)輪的油液就改變了流動(dòng)的方向，直接作用于泵輪 葉片的后部，于是油液的殘余能量就增大了泵輪的轉(zhuǎn)矩。殘余能量越大，增矩效果就越好。只有在泵輪轉(zhuǎn)數(shù)高于渦轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)才能產(chǎn)生殘余能量，才能使轉(zhuǎn)矩增大。在渦輪制動(dòng)時(shí)（失速點(diǎn)和起步點(diǎn)時(shí)）其變矩比達(dá)到最大值。 油液由泵輪流向渦輪，而后經(jīng)導(dǎo)輪改變了方向后再返回泵輪，泵輪和渦輪間形成油液循環(huán)流動(dòng)，如圖 23。只有存在油液的循環(huán)流動(dòng)，才能產(chǎn)生變矩工況。 1渦輪 2導(dǎo)輪 3泵論 圖 23 變矩器內(nèi)油液的循環(huán)流動(dòng) 隨著渦輪轉(zhuǎn)數(shù)的升高，變矩化呈線性下降。過了臨界點(diǎn)后，渦輪和泵輪轉(zhuǎn)數(shù)相等，泵輪的油液除 了驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)外，已沒有殘余能量，油液流動(dòng)角度也變到了最小點(diǎn)，渦輪返回的油液沖向了導(dǎo)輪的背面。由于單向離合器只負(fù)責(zé)鎖止左轉(zhuǎn)，而不鎖止右轉(zhuǎn)，所以當(dāng)油液沖擊固定在單向離合器上導(dǎo)輪的背面時(shí)，導(dǎo)輪便開始旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)輪開始旋轉(zhuǎn)的時(shí)刻叫臨界點(diǎn)。臨界點(diǎn)之前為變矩工況，臨界點(diǎn)之后為偶合工況。液力變矩器的變矩比隨渦輪轉(zhuǎn)速的增大而減小，又隨著渦輪轉(zhuǎn)數(shù)的減小而增大。即隨行駛阻力矩的增大而增大，在低速區(qū)域內(nèi)能夠根據(jù)行駛阻力自動(dòng)無級的變矩。液力變矩器的傳動(dòng)效率則是隨渦輪轉(zhuǎn)數(shù)的增大而增大。只有在泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速比較接近時(shí)，才會(huì)有偶合工況。偶 合工況只在汽車中高速行駛才有，低速行駛時(shí)沒有偶合工況。作為增矩裝置的導(dǎo)輪在變矩工況時(shí)保持不動(dòng)，到了偶合工況便開始旋轉(zhuǎn)。如果導(dǎo)輪在便矩工況時(shí)旋轉(zhuǎn)，那就說明發(fā)生了單向離合器打滑的故障。導(dǎo)輪在偶合工況時(shí)是必須旋轉(zhuǎn)的，如此時(shí)不旋轉(zhuǎn)，就說明單向離合器發(fā)生了卡滯故障。 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 液力變矩器早期研制，是憑經(jīng)驗(yàn)，采用多種模型及試驗(yàn)來篩選、改進(jìn)，最后定型。隨著技術(shù)的發(fā)展，理論的建立，要求應(yīng)用計(jì)算方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使做出的產(chǎn)品的試驗(yàn)性能與計(jì)算性能相一致。液力變矩器的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有葉柵系統(tǒng)出入口參數(shù)設(shè)計(jì)、工作輪流道設(shè) 計(jì)、特性計(jì)算、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等。這些設(shè)計(jì)計(jì)算都是基于一維束流理論的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的主要缺陷在于：只有通過試制產(chǎn)品的性能和流場試驗(yàn)才能獲得改進(jìn)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，而試驗(yàn)和試制的費(fèi)用和工作量往往占據(jù)了整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)的 80％以上。因此在設(shè)計(jì)階段獲得液力變矩器的流場信息，對于減少試制、試驗(yàn)次數(shù)，為設(shè)計(jì)工程師提供準(zhǔn)確的改進(jìn)信息有重要的意義，根據(jù)掌握資料、設(shè)計(jì)要求和達(dá)到目標(biāo)的不同，現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法可分為三大種：相似設(shè)計(jì)法，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法以及理論設(shè)計(jì)法，其中理論設(shè)計(jì)法又分為一維流動(dòng)理論，二維流動(dòng)理論以及三維流動(dòng)理論。 此次要設(shè) 計(jì)的是 CL410 型液力變矩器，主要應(yīng)用于工程機(jī)械 ,具體要求及指標(biāo)為： 1． 額定力矩： 200N m，轉(zhuǎn)速 1800 轉(zhuǎn) /分鐘，功率： 110kw 2． 泵輪入口角 1B? =120176。導(dǎo)輪入口角 1D? =122176。渦輪入口角 1T? =48176。 泵輪出口角 2B? =146176。導(dǎo)輪出口角 1D? =18176。渦輪出口角 1T? =153176。 圖 24 典型液力變矩器結(jié)構(gòu)圖 液力變矩器的潤滑及密封 潤滑是在相互接觸、相對運(yùn)動(dòng)的兩固體摩擦表面間，引入潤滑劑（流體或固體等物質(zhì)），將摩擦表面分開的方法。潤滑劑能夠牢固地吸附在機(jī)器零件的摩擦面上，形成一定厚度的潤滑膜，它與摩擦表面的結(jié)合力很強(qiáng)，但其本身分子間的摩擦系數(shù)很小。當(dāng)摩擦副被潤滑膜隔開時(shí)，它們在作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)就不會(huì)直接接觸，使兩摩擦副之間的摩擦轉(zhuǎn)變成潤滑劑的本身間摩擦，磨擦系數(shù)大大減少，達(dá)到減小摩擦、磨損的目的?？刂颇Σ?，減少磨損。液體潤滑油在摩擦表面可形成各 種油膜狀態(tài)，按照不同摩擦表面，選用不同潤滑油，得到不同摩擦系數(shù)。如采用含有不同添加劑的潤滑油，應(yīng)用到不同工況條件下的摩擦副中，能有效控制摩擦，減少磨損。潤滑油是用在各種類型機(jī)械上以減少摩擦，保護(hù)機(jī)械及加工件的液體潤滑劑，主要起潤滑、冷卻、防銹、清潔、密封和緩沖等作用。潤滑油占全部潤滑材料的 85%，種類牌號繁多，現(xiàn)在世界年用量約 3800 萬噸。對潤滑油總的要求是：減摩抗磨，降低摩擦阻力以節(jié)約能源，減少磨損以延長機(jī)械壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益；冷卻，要求隨時(shí)將摩擦熱排出機(jī)外 。密封，要求防泄漏、防塵、防竄氣；抗腐蝕防銹，要 求保護(hù)摩擦表面不受油變質(zhì)或外來侵蝕；清凈沖洗，要求把摩擦面積垢清洗排除 。應(yīng)力分散緩沖，分散負(fù)荷和緩和沖擊及減震；動(dòng)能傳遞，液壓系統(tǒng)和遙控馬達(dá)及摩擦無級變速等。 在液力變矩器的工作過程中 潤滑 可以起到多種作用 :降低溫度。摩擦副在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，尤其在高速重載的情況下，物體表面的溫度將很快升高，甚至可達(dá)到熔點(diǎn)的程度。而由于潤滑油的熱傳導(dǎo)，把摩擦副所產(chǎn)生的熱量通過流體帶回到油箱內(nèi)，促使物體表面的溫度降。防止銹蝕。潤滑油、脂對金屬無腐蝕作用，極性分子吸附在金屬表面，能隔絕水分與潮濕空氣和金屬表面接觸，起到防腐、 防銹和保護(hù)金屬表面的作用。沖洗、密封作用。摩擦副在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的磨損微?；蛲鈦黼s質(zhì)，可利用潤滑劑的流動(dòng)出把摩擦表面間的磨粒帶走，防止物體磨損，以延長零件使用壽命。潤滑油與潤滑脂能深入各種間隙，彌補(bǔ)密封面的不平度，防止外來水分、雜質(zhì)的侵入，起到密封作用。傳遞動(dòng)力、減少振動(dòng)。在傳動(dòng)中，由于液體是不可壓縮性而成為一種良好的動(dòng)力傳遞介質(zhì)。摩擦副在工作時(shí)，兩表面間會(huì)產(chǎn)生噪音與振動(dòng)，由于液體有粘度，它把兩表面隔開，使金屬表面不直接接觸，從而減少了振動(dòng)。 可用于液力變矩器的潤滑油與潤滑脂的品種牌號很多，要合理選擇必須要考慮 很多因素，如摩擦副的類型、規(guī)格、工況條件、環(huán)境及潤滑方式與條件等，不同情況有不同選擇方法。工作條件與周圍環(huán)境、潤滑方式等也必須加以考慮。如遇水接觸的潤滑條件，應(yīng)選用不容易被水乳化的潤滑油與潤滑指，或用水基潤滑液。潤滑方式是集中潤滑，即要選用泵送性好的潤滑脂。精密摩擦副應(yīng)選用粘度較小，針入度較大的潤滑脂等等，都應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況而定。 密封技術(shù)被廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備和管道連接中。其目的是為了防止在不同壓力、溫度、工作介質(zhì)等條件下使各個(gè)空間隔開，防止外來介質(zhì)侵入和工作介質(zhì)流 出。密封分兩大類，靜密封和動(dòng)密封。靜密封指相 對靜止的結(jié)合面間的密封；動(dòng)密封指相對運(yùn)動(dòng)的結(jié)合面間的密封。動(dòng)密封按其形式與結(jié)構(gòu)又分接觸式密封和非接觸式密封。接觸式密封，兩密封結(jié)合面間相互接觸，并作相對運(yùn)動(dòng)（或填料與結(jié)合面間作相對運(yùn)動(dòng)）。非接觸式密封兩密封結(jié)合面間有一定間隙，并作相對運(yùn)動(dòng) .常用密封材料主要有纖維，高分子材料，無機(jī)材料，金屬四大類，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛密封型式有：法蘭連接、壓緊式填料密封、 O 形密封圈、唇形密封圈、油封、毛氈密封、漲圈密封等等，除此之外還可采用毛氈密封，密封圈密封，油溝密封，迷宮密封等。 液力變矩器的 機(jī)械密封主要有三個(gè)部分構(gòu)成，一個(gè)是基座，它要裝在 液力變矩器 體上，可以由很多材料制成二是滑動(dòng)環(huán)，一般為圓形，斷面為矩形，與其他密封件組合后裝在 液力變矩器 軸上，一般由碳制等耐磨密封性好的材料制成，三是要有產(chǎn)生壓力的壓緊裝置，可以是彈簧或其它方式?；瑒?dòng)環(huán)裝在 液力變矩器 軸上后，與 液力變矩器 軸形成一體旋轉(zhuǎn)，帖合部位是靜態(tài)接觸，密封性好，靠壓緊裝置的壓力，滑動(dòng)環(huán)緊緊壓在基座上，也就是說滑動(dòng)環(huán)是在基座上旋轉(zhuǎn)，從而形成動(dòng)態(tài)密封，因?yàn)槭?，鉛筆屑等碳質(zhì)材料的分子小，質(zhì)密，密封性比較好，而且有增加潤滑性的功能，所以在旋轉(zhuǎn)過程中 可以實(shí)現(xiàn)完全密封。但是要注意，在加工時(shí)，加工精度要高一些，而且安裝時(shí)要注意位置角度等等 。 圖 25 典型的液力變矩器密封及潤滑裝置 第 3 章 液力變矩器葉片及循環(huán)圓的設(shè)計(jì) 概論 液力變矩器的設(shè)計(jì)主要是指變矩器的循環(huán)圓設(shè)計(jì)、葉片設(shè)計(jì)、特性計(jì)算、整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及一些關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)，由于葉片參數(shù)直接影響到變矩器的性能，因而是液力變矩器的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是葉片設(shè)計(jì)。 其具體設(shè)計(jì)流程為： 圖 31 設(shè)計(jì)流程圖 循環(huán)圓的確定 過液力變矩器軸心線做截面。在截面上與液體相相接 的界線形成的形狀，稱為循環(huán)圓。 由于軸線對稱，一般畫出軸線上的一半。循環(huán)圓實(shí)際是工作液體在各工作輪內(nèi)循環(huán)流動(dòng)是流道的軸面形狀，工作液體循環(huán)流動(dòng)是一個(gè)封閉的軌跡，因而起名為循環(huán)圓。 循環(huán)圓是由外環(huán)、內(nèi)環(huán)、工作輪的入口邊和出口邊組成的。外環(huán)是循環(huán)流體的外圈，內(nèi)環(huán)是循環(huán)流體的內(nèi)圈，入口邊和出口邊是各工作輪內(nèi)葉片的入口和出 口邊得軸面投影，此外，再循環(huán)圓上，還表示出中間流線（或稱設(shè)計(jì)流線）。中間流線在液力變矩器內(nèi)是無形存在的，設(shè)計(jì)時(shí)是要用到的。中間流線可以根據(jù)外環(huán)與中間里流線過流面積和中間流線與內(nèi)環(huán)的過流面積相等的原 則求出。 循環(huán)圓的最大直徑，稱為液力變矩器的有效直徑 D。它是液力變矩器的特性尺寸。最大半徑為 Rac ，循環(huán)圓外環(huán)最小直徑為 d0 ，最小半徑為 Rc0 。循環(huán)圓寬度為 B