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液力變矩器。
何為柔?
液力變矩器的渦輪、導(dǎo)輪和泵輪都是葉片組成的,是一種非剛性連接的傳動裝置。液力變矩器是由泵輪、渦輪即導(dǎo)輪組成,它安裝在發(fā)動機及液力變矩器之間。小小的葉片把機械能轉(zhuǎn)換為液能,再將液能轉(zhuǎn)換為機械能,起著能量傳遞的作用。液力變矩器以區(qū)區(qū)不過升把的ATF油,卻可以傳遞發(fā)動機的萬鈞之力,并自動適應(yīng)性放大發(fā)動機扭矩,此乃柔之一也。
液壓傳動有著良好的防振、隔振性能,以及過載保護,任你發(fā)動機波濤洶涌的振動,經(jīng)過液力變矩器的液力傳動,均消于無形,此為柔之二也。
正可謂“化為繞指柔?!? 當(dāng)然,這也是以犧牲傳遞效率為代價的。
何為剛?
正如上文所提到的,液力傳動是以犧牲傳遞效率為代價的。2.加熱采用自動控制溫度的帶風(fēng)扇循環(huán)的固熔加熱爐,爐溫控制在350℃以內(nèi),固熔加熱爐應(yīng)有擋風(fēng)圈,保證風(fēng)路通暢,使受熱條件基本均勻。那么,液力變矩器里面有沒有拳拳到肉的剛性連接呢?當(dāng)然有了,那就是帶有減振器的鎖止離合器。有了它之后,在穩(wěn)定工況下,液力變矩器可以結(jié)合鎖止離合器,這時候發(fā)動機的扭矩就直接剛性無損的傳遞到變速箱,實現(xiàn)媲美手動變速箱的傳遞效率。而其它工況下,如起步時,液力變矩器仍可以提供液力傳動。
亦柔亦剛,剛?cè)嵯酀?,陰陽之道,真乃一代太極宗師!
2基本結(jié)構(gòu)
了解了液力變矩器的基本特性后,讓我們好好認(rèn)識一下它的基本結(jié)構(gòu)。簡而言之,兩大部件總成,一是柔之部件,包括泵輪,導(dǎo)輪和渦輪;二是剛之部件,包括鎖止離合器等。
2.1 柔之部件現(xiàn)代汽車的液力變矩器基本都是由泵輪pump、導(dǎo)輪stator和渦輪turbine三個部件組成其液壓傳動部分。不過在其他工業(yè)領(lǐng)域你可以看到四元件的液力變矩器,其中有兩個導(dǎo)輪哦。
其中泵輪為主動件,與液力變矩器殼體焊接在一起,而殼體又與發(fā)動機曲軸后端的撓性飛輪相連,順便說一句,其中撓性飛輪就相當(dāng)于普通飛輪,只是由于液力變矩器的轉(zhuǎn)動慣量較大,替代了普通實心飛輪的轉(zhuǎn)動慣量,因此只需要匹配薄薄的撓性飛輪就夠了。
與泵輪相對而立的渦輪為從動件,中心有花鍵,與變速器輸入軸為內(nèi)外花鍵連接,一般渦輪葉片的數(shù)量少于泵輪,可以防止因泵輪與渦輪振動的頻率相同而產(chǎn)生共振。
位于泵輪與渦輪之間,固定在與自動變速器殼體連接的軸上,可改變液流方向,是變矩器的反作用力零件,與泵輪和渦輪之間沒有機械連接。
2.2 渦流和環(huán)流讓我們從簡單的生活常識出發(fā)來認(rèn)識液力變矩器。就像下圖一樣:可見在軸向斷面(循環(huán)圓)內(nèi),液體流動形成了循環(huán)流,稱為“渦流”。一個接了電源的電風(fēng)扇A和另一個不接電源的電風(fēng)扇B,相對而立并在密閉在一個環(huán)形的腔體內(nèi),當(dāng)A轉(zhuǎn)動后,我們可以想象B也會慢慢轉(zhuǎn)動,假如,沒有任何能量損失的話,B的轉(zhuǎn)速終肯定能等于A的轉(zhuǎn)速。這不就實現(xiàn)了傳動了么?
如果把空氣換成ATF油,而把風(fēng)扇A換成泵輪,風(fēng)扇B換成渦輪,然后,渦輪和泵輪扣在一起,加上蓋子,蓋子連上發(fā)動機的撓性飛輪,恭喜你,你已經(jīng)得到了液力變矩器的雛形了—液力偶合器了。其中泵輪和渦輪分別套裝在位于同一軸線的主、被動軸上,泵輪和渦輪的內(nèi)腔室相對安裝,兩者相對端面間留有一窄縫。 在這里,所謂偶合就是不能放大扭矩,至于為什么?少安毋躁,后面會提到的。
暫時忘記掉導(dǎo)輪吧,當(dāng)泵輪隨飛輪轉(zhuǎn)動時,由于離心力的作用,液體沿泵輪葉片間的通道向外緣流動,造成外緣油壓高于內(nèi)緣油壓,油液從泵輪外緣沖向渦輪葉片外緣,又從渦輪葉片內(nèi)緣流入泵輪內(nèi)緣。就像下圖一樣:
可見在軸向斷面(循環(huán)圓)內(nèi),液體流動形成了循環(huán)流,稱為“渦流”。它就像個泵輪和渦輪葉片面對面之間的微循環(huán),見左下圖, 換個角度看渦流。而環(huán)流則是泵輪和渦輪沿著發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)的主循環(huán)液流。
液力變矩器ATF油的運動實際上是渦流和環(huán)流的合成,就像一個首尾相接的螺旋流,從而將發(fā)動機的扭矩傳遞到自動變速箱。液力偶合器就是這么簡單快樂的工作著。
液力耦合器又稱液力聯(lián)軸器,是一種用來將動力源(通常是發(fā)動機或電機)與工作機連接起來傳遞旋轉(zhuǎn)動力的機械裝置。曾應(yīng)用于汽車中的自動變速器,在海事和重工業(yè)中也有著廣泛的應(yīng)用。
優(yōu)缺點優(yōu)點(1)具有柔性傳動自動適應(yīng)功能。
(2)具有減緩沖擊和隔離扭振功能。
(3)具有改善動力機啟動能力,使之帶載荷或空載啟動功能。
(4)具有在外載荷超載時保護電機和工作機不受損壞的過載保護功能。
(5)具有協(xié)調(diào)多動力機順序啟動、均衡載荷和平穩(wěn)并車功能。
(6)具有柔性制動減速功能(指液力減速器和堵轉(zhuǎn)阻尼型液力耦合器)。
(7)具有使工作機緩慢啟動功能,能平穩(wěn)地啟動大慣量機械。
(8)對環(huán)境的適應(yīng)性強,可以在寒冷、潮濕、粉塵、需防爆的環(huán)境下工作。
(9)可以使用廉價的籠型電機替代價格昂貴的繞線式電機。
(10)對環(huán)境沒有污染。
(11)傳遞功率與其輸入轉(zhuǎn)速的平方成正比,輸入轉(zhuǎn)速高時,能容量大,性能價格比高。
(12)具有無級調(diào)速功能,調(diào)速型液力耦合器可以在輸入端轉(zhuǎn)速不變的條件下,通過在運行中調(diào)節(jié)工作腔的充液量而改變輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速。
(13)具有離合功能,調(diào)速型和離合型液力耦合器,可以在電機不停止轉(zhuǎn)動的條件下,使工作機啟動或制動。
(14)具有擴大動力機穩(wěn)定運行工作范圍功能。
(15)具有節(jié)電效果,能降低電機的啟動電流和持續(xù)時間,降低對電網(wǎng)的沖擊,降低電機的裝機容量,大慣量難啟動機械應(yīng)用限矩型液力耦合器和離心式機械應(yīng)用調(diào)速型液力耦合器節(jié)能效果顯著。
(16)除軸承、油封外無任何直接機械摩擦,故障率低,使用壽命長。
(17)結(jié)構(gòu)簡單,操作維護簡便,不需要特別復(fù)雜的技術(shù),養(yǎng)護費用低。
(18)性能價格比高,價格低廉,初始投資少,投資回收期短。缺點(1)始終存在轉(zhuǎn)差率,有轉(zhuǎn)差功率損失,限矩型液力耦合器的額定效率約等于0.96,調(diào)速型液力耦合器與離心式機械匹配相對運行效率在0.85~0.97之間。
(2)輸出轉(zhuǎn)速始終低于輸入轉(zhuǎn)速,且輸出轉(zhuǎn)速不能像齒輪傳動那樣準(zhǔn)確不變。
(3)調(diào)速型液力耦合器需要附加冷卻系統(tǒng),增加投資費用和運行費用。
(4)占地面積較大,需要在動力機與工作機之間占有一定空間。
(5)調(diào)速范圍相對較窄,與離心機械匹配調(diào)速范圍為1~1/5,與恒力矩機械匹配調(diào)速范圍為1~1/3。
(6)無變矩功能。
(7)傳遞功率的能力與其輸入轉(zhuǎn)速的平方成正比,輸入轉(zhuǎn)速過低時,耦合器規(guī)格增大,性能價格比降低。
使用液力偶合器要注意的問題
每個機器使用的時候,都有需要注意的問題。液力偶合器不論在使用前還是運轉(zhuǎn)中,都有需要特別關(guān)注的地方。主要的注意事項如下所示。 使用液力偶合器的注意事項: 液力偶合器應(yīng)隨工作機檢修周期而定期檢查聯(lián)軸節(jié)中彈性盤磨損情況,定期檢查電機和工作機軸(如減速機)安裝的同軸精度并進行校正,保證運行平穩(wěn)。 不可以隨意拆卸偶合器,以免破壞密封及裝配精度。 易熔塞中易熔合金的熔點為120℃,如果由于故障工作油溫升高,使移熔合金熔化,工作油就噴出,此時應(yīng)排除故障,重新充油。 注意,切不可用金屬螺塞取代移熔塞。不得頻繁起動,以防工作油超溫。2)處理方法:將液力偶合器的輸入孔作基準(zhǔn),校正輸出端的同軸度,保證在0.1mm內(nèi)便可滿足要求。 應(yīng)有良好的通風(fēng)條件,防止太陽光直接照射。 當(dāng)液力偶合器的電機達到額定轉(zhuǎn)速時,從動機必須開始運轉(zhuǎn),若從動機不動,必須馬上停機,檢查負(fù)載是否有制動現(xiàn)象。 運轉(zhuǎn)中的液力偶合器要注意的三個方面: ①液力偶合器在正反方向都能傳動,當(dāng)安裝完畢,開始試車,必須檢查偶合器是否符合要求的旋轉(zhuǎn)方向,不得急劇正反轉(zhuǎn)。 ②要在偶合器上安裝網(wǎng)狀防護罩;在液力偶合器運轉(zhuǎn)時,不允許偶合器滲漏。連續(xù)運轉(zhuǎn)時,工作油溫不超過90℃。 ③運轉(zhuǎn)3000小時后,對工作油進行老化檢查,若油已老化,則需換油。