调速型液力耦合器

泵轮和旋转内套与主动轴相连，主动轴是连接在由动机的增速齿轮后。涡轮通过从动轴与风机轴连接。在叶轮和涡轮中分别形成两个腔室，并在腔室里有径向叶片，叶片一般为20～40片。在泵轮与涡轮间的腔室里有工作油，形成一个环形流道。泵轮直接由主动轴带动，它的作用是将主动轮的机械能转换成工作液体的动能。它起着提高液体能量的作用。液体在泵轮中提高了能量之后，沿循环流道并在离心力的作用下冲动涡轮旋转，并将液体中的动能变成机械能，并以此来驱动从动轴。

液力偶合器是靠泵轮与涡轮的叶轮腔室内工作油量的多少来调节转速的。因泵轮以固定转速旋转，工作油量越多，涡轮的转矩也就越大。相反，如果主动轮的转矩不变，那么工作油量越多，涡轮的转速也就越大。因此可以用改变腔内工作油量的多少来调节涡轮的转速，以适应负载的需要。油量的多少可由勺管来控制，勺管升高，回油量增多，腔内油量减少，涡轮转速下降；反之涡轮转速升高。所以液力偶合器是在电动机转速不变的情况下改变其输出轴转速的。

液力偶合器具有很高的传动效率(0.95～0.98),运转平稳，能有效的控制原动机的过载；能吸收振动，消除冲击性载荷的影响，易于调节和实现自动化，能实现无级调速。它可以使电动机的启动转矩大大减小，这样就可大大降低电动机的富裕容量。

其特点：

离心机械采用调整型液力偶合器调速运行，节能效果显著，节电率可达20～40%；

能使电机空载起动，可利用电机尖峰力矩驱动，提高电机启动能力，降低启动电流和启动时间，减轻对电网的冲击。在同样负载情况下，可大大降低电机装机容量；

可使工作机平稳、缓慢启动，减少因启动困难而造成的故障；

减缓冲击、隔离振动、防止动力过载、保证电机工作机不受损坏；能协调多机构均衡驱动，达到顺序启动、功率平衡、同步运行；

易于实现对工作机的自动控制；操作简单、维护方便、养护费用低、投资费用低、使用寿命长、可反复大修；

结构简单可靠，无机械磨损，适用于各种工作环境；

调速性较差，尤其在事故情况下，大幅度调整比较困难。2100433B

备案信息

备案号：10513-20022100433B

液力耦合器结构形式比较多，不同的液力耦合器在结构与原理上略有不同，但是其基本原理是相同的，都是通过泵轮将机械能转化为液体的动能，再由流动的液体冲击涡轮，实现液体动能向机械能的转化，向外输出动力，如图2所示。下面分别介绍普通型、限矩型、调速型液力耦合器的典型结构与原理。

液力偶合器普通型液力耦合器

普通型液力耦合器是最简单的一种液力耦合器，它是由泵轮1、涡轮2、外壳皮带轮3等主要元件构成，如下图所示。它的工作腔体容积大、效率高（最高效率达0.96～0.98），传动力矩可达6倍～7倍的额定力矩。但因过载系数大，过载保护性能很差，所以一般用于隔离振动、缓减启动冲击或做离合器用。

液力偶合器限矩型液力耦合器

常见的限矩型液力耦合器有静压泄液式、动压泄液式和复合泄液式三种基本结构。前两种在建设机械中用得较为广泛。

（1）静压泄液式液力耦合器

下图是静压泄液式液力耦合器结构图。为了减小液力耦合器的过载系数，提高过载保护性能，在高传动比时有较高的力矩系数和效率，因此，在结构上与普通型液力耦合器有所不同。它的主要特点是泵轮2、涡轮3对称布置，并且有挡板5和侧辅腔4。挡板装在涡轮出口处，起导流和节流作用。这种液力耦合器是在部分充液条件下工作的。

这种液力耦合器，在高速传动比时，侧辅腔存油很少，因而传动力矩较大；而在低传动比时，侧辅腔存油较多，使特性曲线较为平坦，能较好地满足工作机械的要求。但需指出的是，由于液体出入侧辅腔跟随负载变化而反应速度慢，所以不适于负载突变和频繁启动、制动的工作机械。因为这种液力耦合器多用于车辆的传动中，所以也称为牵引型液力耦合器。

（2）动压泄液式液力耦合器

动压泄液式液力耦合器能够克服静压泄液式液力耦合器在突然过载时难以起到过载保护作用的缺点。下图是动压泄液式液力耦合器的结构图。

上图中，输入轴套1通过弹性联轴器及后辅腔外壳9而与泵轮4连接在一起，涡轮7用输出轴套8与减速器或工作机械相连起来，易熔塞6起过热保护作用。这种液力耦合器有前辅腔2和后辅腔3，前辅腔是泵轮、涡轮中心部位的无叶片空腔；后辅腔是由泵轮外壁与后辅腔外壳9所构成。前后辅腔有小孔相通，后辅腔有小孔与泵轮相通，前后辅腔与泵轮一起转动。

后辅腔的另一作用是“延充”，延充作用可改善启动性，当发动机开始启动时（涡轮还没有转动），工作腔液体呈大循环，使液体充满前辅腔后又经小孔f进入后辅腔。由于工作腔充液量很少，力矩很小，因而发动机可轻载启动。随着发动机转速（也即泵轮转速）的升高，后辅腔内的液体因形成的油环压力增加而沿小孔进人工作腔，又使工作腔的充液量增加，这就是“延充”。由于延缓充液作用，涡轮力矩增加，力矩达到启动力矩后，涡轮开始转动。

液力偶合器调速型液力耦合器

调速型液力耦合器主要由泵轮、涡轮、勺管室等组成，如下图所示。当主动轴带动泵轮旋转时，在泵轮内叶片及腔的共同作用下，工作油将获得能量并在惯性离心力的作用下，被送到泵轮的外圆周侧，形成高速油流，泵轮外圆周侧的高速油流又以径向相对速度与泵轮出口的圆周速度组成合速度，冲入涡轮的进口径向流道，并沿着涡轮的径向流道通过油流动量矩的变化而推动涡轮旋转，油流至涡轮出口处又以其径向相对速度与涡轮出口处的圆周速度组成合速度，流入泵轮的径向流道，并在泵轮中重新获得能量。如此周而复始的重复，形成工作油在泵轮和涡轮中的循环流动圆。由此可见，泵轮把输入的机械功转换为油的动能，而涡轮则把油的动能转换成为输出的机械功，从而实现动力的传递。

调速型液力耦合器的无级变速是通过改变勺管的位置而改变循环圆中的工作油量实现的。当勺管插入液耦腔室的最深处时，循环圆中油量最小，泵轮和涡轮转速偏差大，输出转速最低;当勺管插入液耦腔室的最浅处时，循环圆中油量最大，泵轮和涡轮转速偏差小，输出转速最大。

调速型液力耦合器的泵轮和涡轮转速存在着一定的差值，这被称之为速度滑差。由粘性流体性质可知，耦合器滑差损失和轴承摩擦损失将生成大量的热，并被耦合器工作油吸收。耦合器滑差越大，转机功率越大，产生的热量越大。为了使耦合器油温不超过规定值，必须利用油循环系统把高温油带出，经过冷油器冷却后回到耦合器内，从而保证了液力耦合器内热量的平衡。不同的液力耦合器的油冷却方式是不同的，这也是液力耦合器在应用过程中一个比较重要的问题。