液力变矩器特性曲线
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液力变矩器PPT课件
液力变矩器的优点
简化操纵，提高驾驶员和乘员的舒适性 降低发动机尾气造成的空气污染 液力元件的可靠度高，使用寿命
液力变矩器的缺点
效率低 结构复杂，体积和重量大，成本高 附加装置
第十章 内容
液压传动基础知识
液压传动的概念；典型的液压传动机构的工作原理；液压传动系统的组成；液压系统图；液 压传动的主要元件之液压泵；液压马达；液压缸；液压传动的特点
液力变矩器的基础知识
液力传动概念；液力传动原理简图；液力变矩器的工作过程；
液力变矩器的构造
液力变矩器的结构；循环圆的密封；液力变矩器的供油系统
液力变矩器的分类和特点
液力变矩器结构形式多样性的原因；级和相的概念；液力变矩器的分类；液力变矩器的工作 特点；优点和缺点
液力变矩器的特性曲线
液力变矩器的特性曲线；液力变矩器的外特性曲线；原始特性
液力变矩器的分类和特点
液力变矩器结构形式多样性的原因；级和相的概念；液力变矩器的分类；液力变矩器的工作 特点；优点和缺点
液力变矩器的特性曲线
液力变矩器的特性曲线；液力变矩器的外特性曲线；原始特性
液力变矩器结构形式多样？
液力变矩器的结构形式很多。
进步和发展 有需求
级和相的概念
液力变矩器的“级”是指： 安置在泵轮与导轮或导轮与导轮之间 彼此刚性相连的涡轮数。
液力变矩器的特性曲线
液力变矩器根据涡轮轴上外载荷的大小， 自动、无级地进行变速、变扭，液力变矩 器各种性能参数的变化规律，称为液力变 矩器的特性，如用曲线表示，就称为液力 变矩器的特性曲线。
通常分为静态特性和动态特性两种。在静 态特性中有外特性、原始特性、全外特性 和输入特性四种。仅就外特性和原始特性 进行学习。
液力变矩器-1
M
Q
g
2 u r2
1 u r1
Q Q
2 n
且这二者是相关的见公式
M
H
H
将公式(1-5)、(1-3)、(1-4)、(1-10)′、(1-9)、(15-11)代入得：
H
BLeabharlann 1 Q 2 R B 2 n B 2 R B 2 n B ctg B 2 g F mB 2
m
1
。
hk h y
0
因为在设计时保证通流断面基本不变，所以 h 写成：
h hm h y
k
则上式可
1.摩擦损失 h 的计算
m
hm
与液流的相对速度有关，并与流量的平方成正比。
可用下式计算其大小：
h m h B m h T m h D m
im
1 ctg 2 i 1 1 ctg 2 i 2 2 2 F mi 1 F mi 2
且二者与 90°的差值越大则 M 也越大。公式(1-25)可写成：
D
M
D
AQ
2
。即为导轮的力矩特性方程。在此指出， M 可由
D
M
B
和 M 求得。
T
在无叶片区段，液体没有能量的增减(不计各种液力损失)，也 无外力矩作用。 由上所述，即可划出液力变矩器中的力矩平衡图(图 1-2)。
• (二)环流的能量损失
H
B
A BQ
Q
2 n B
A
BQ
2
或M
B
A Q B Q
A
(1-19)
A 是已知常数
液力变矩器
各种透穿性变矩器的比较
如果非透穿，正透穿和负透穿的液力变 矩器在高效区的转速比的比值相同的 话，那么液力变矩器和发动机共同工作 时所获得的高效率工作范围以正透穿的 液力变矩器为最大，不透穿的液力变矩 器居中，负透穿的液力变矩器为最小。
共同工作输出特性
共同工作的输出特性，是指发动机与液 力变矩器共同工作时，输出转矩MT，输 入功率NT，每小时燃料消耗量GT和比燃 料消耗量geT和发动机(泵轮)转速nB等与 涡轮轴转速nT之间的关系。 当发动机与液力变矩器组合后，其输出 特性与发动机特性完全不同了，形成一 种新的动力装置。
涡轮是液力变矩器与外界负荷联接的一个 机体，因此涡轮轴的转矩随其转速nT变化 的性能，也就代表了液力变矩器的输出特 性。对于具有良好自动适应性的液力变矩 器，一般都要求涡轮的转矩能够随着转速 nT的下降而增大，即涡轮输出特性应该是 一条随nT增大，而MT单值下降的曲线。
自动适应性
变矩器性能和评价指标
η=f(i) k=f(i) 耦合器工 况转换
λ B=f(i)
k－变矩特性
η－效率 λB－转矩系数 i＝nT/nB
定义
元件：与液流发生作用的一组叶片所形 成的工作轮称为元件。 级：安置在泵轮与导轮或导轮与导轮之 间刚性相连的涡轮数。 相：变矩器的工作状态。
液力变矩器分类
根据工作轮在循环圆中排列的顺序分为 B(泵轮)—T(涡轮)—D(导轮)型和B—D— T型两类液力变矩器。 在B—T—D型液力变矩器中，涡轮的旋 转方向一般为正向(与泵轮同向旋转)，称 正转液力变矩器。 在B—D—T型液力变矩器中，易使涡轮 和泵轮的旋转方向相反，常用作反转液 力变矩器。
液力变矩器的缺点
液力传动系统的效率比机械传动系统 低，经济性差。 需要增加一些为液力传动所必需的附加 设备，如供油冷却系统，体积和重量比 机械传动大，结构复杂，造价高。 由于液力元件的输入和输出构件之间没 有刚性联系，因此不能利用发动机的惯 性来制动，也不能用牵引的办法来起动 发动机。
液力变矩器
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3
10.1 液力变矩器的工作原理
• 变矩器为什么能够变矩呢？循环圆中的液体受到 泵轮、涡轮、导轮的力矩 M B 、M T 、 M D 作用， 如果把式（9-12）中的三式相加，则
MB MT MD 0
或 MT MB MD
在一般情况下，M D 0 ，所以 MT M B 。 这说明，之所以液力变矩器能够变矩，是由于导 轮存在的缘故。如果 M D 0 ，则 M B MT ， 就变成了液体偶合器。
• M Bm、Bm —分别是当 i im（ K 1 ，即偶合工况） 时的 M B 及 B 值。
时的 B 、K ，并可计 算出 M B 、T 等。
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图10-5 通用特性曲线的绘制方法
18
10.2 液力变矩器的基本特性
4. 液力变矩器的输入特性
• 变矩器在不同的时对发动机或者说对泵轮施加负荷的特性 叫做输入特性，也叫负荷特性，即 M B f (nB ) 的特性。
M B BD5nB2 cnB2
B f1 (i ) K f2 (i ) f3 (i )
理论和实验都已证明了 B 、T 都是 i 的函数，当 然 K T B 、 Ki 也是的函数。液力变矩器的 原始特性如图（10-3）。
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10.2 液力变矩器的基本特性
• 原始特性表示的是一系列几何相似、运动相似、动 力相似的液力变矩器共同的基本特性，也就是说这 一系列符合相似条件
MT TnB2 D5
（10-6）
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10.2 液力变矩器的基本特性
10.2.2 液力变矩器的基本特性 1.液力变矩器的外特性
液力-第4章 液力变矩器
22
图4-9 变 矩器的动 态特性
a）
23
b）
c）
图4-9 变矩器 的动态特性
d）
24
e）
图4-9
变矩器的动态特性
25
D 、 液力变矩器的动态特性是指泵轮和涡轮轴上的动态力矩M B D nT 及转速比i与时间t的关系曲线。 M T 泵轮和涡轮的转速 nB 、 D D MB MB nT nT t 和 i i (t ) 。根据 nB nB t 、 即 M TD M TD t 、 t 、 D D 上述特性曲线，可算出液力变矩器的动态原始特性： B B (t ) 和
图4-3 面叶栅图
液
力变矩器平
6
（1）当 nT 0 或较低转速时，涡轮出口液流冲击导轮正面， 因此导轮对液流的作用力矩与泵轮力矩同向，由力矩平衡方程 M T M 式， 。B
（ 2 ）当 nT增加到一定数值时，涡轮出口速度的方向就与导 轮进口的叶片骨线重合，液流顺着导轮叶片流出，导轮进出口 速度相等方向相同时，液流对导轮没有作用，导轮力矩 ， 此时 。 MD 0 M T M B （3）若nT继续增大，从速度三角形得出，涡轮出口液流将冲 击导轮背面，导轮力矩（导轮对液流的力矩）与泵轮力矩方向相 反。
MB MT MD 0
或
（4-1）
（4-2）
M T M B M D
M T前面的负号表示与泵轮力矩MB的方向相反。
4
图4-2 液力变 矩器工作原理
5
为了说明液力变矩器为什么能变矩和不同工况下外力矩的 变化关系，将各叶轮叶片沿中间流线切开，并展成如图4-3所示 的平面叶栅。泵轮转速一定，而涡轮以三种不同的转速旋转， 分析液流方向变化引起叶轮作用力矩的变化情况。
图4-9 变 矩器的动 态特性
a）
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b）
c）
图4-9 变矩器 的动态特性
d）
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e）
图4-9
变矩器的动态特性
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D 、 液力变矩器的动态特性是指泵轮和涡轮轴上的动态力矩M B D nT 及转速比i与时间t的关系曲线。 M T 泵轮和涡轮的转速 nB 、 D D MB MB nT nT t 和 i i (t ) 。根据 nB nB t 、 即 M TD M TD t 、 t 、 D D 上述特性曲线，可算出液力变矩器的动态原始特性： B B (t ) 和
图4-3 面叶栅图
液
力变矩器平
6
（1）当 nT 0 或较低转速时，涡轮出口液流冲击导轮正面， 因此导轮对液流的作用力矩与泵轮力矩同向，由力矩平衡方程 M T M 式， 。B
（ 2 ）当 nT增加到一定数值时，涡轮出口速度的方向就与导 轮进口的叶片骨线重合，液流顺着导轮叶片流出，导轮进出口 速度相等方向相同时，液流对导轮没有作用，导轮力矩 ， 此时 。 MD 0 M T M B （3）若nT继续增大，从速度三角形得出，涡轮出口液流将冲 击导轮背面，导轮力矩（导轮对液流的力矩）与泵轮力矩方向相 反。
MB MT MD 0
或
（4-1）
（4-2）
M T M B M D
M T前面的负号表示与泵轮力矩MB的方向相反。
4
图4-2 液力变 矩器工作原理
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为了说明液力变矩器为什么能变矩和不同工况下外力矩的 变化关系，将各叶轮叶片沿中间流线切开，并展成如图4-3所示 的平面叶栅。泵轮转速一定，而涡轮以三种不同的转速旋转， 分析液流方向变化引起叶轮作用力矩的变化情况。
g20148467_康明_液力变矩器与发动机共同工作特性计算
136.1 181.6 219.9 235.6 251.3 263.7 269.5 276.5
115.7 154.4 186.9 200.3 213.6 224.1 229.1 235.0
197.9 195.4 192.5 192.4 197.4 202.7 211.0 219.7
第1步 确定不同传动比时，负荷抛物线与发功机转矩特性交点坐标（nB , MB）
发动机与变矩器共同工作输出特性匹配评价
1. 理想的共同工作输出特性 a.在高效工作区范围或整个工作范围内，应保证获得最高的平均输出功率、 较低的平均油耗量。 b.高效工作区范围应较宽。 c.起动工况输出转矩越大越好。 当发动机功率一定时， 共同工作输出特性的好坏，取决于发动机调速器的型 式、液力变矩器的尺寸和原始特性以及共同工作的输入特性。 2. 发动机串联变矩器后优点 a.扩大了发动机工作的范围。 b.共同工作后的适应性系数远比发动机适应性系数高。 c.大大提高了发动机可以稳定工作的转速范围。 缺点：效率低、比燃料消耗量上升。
������������ ������ ������ 9549
求得(nT , PT )为 （0,0） （83.4， 30.79） （333.4， 110.43）
（507.3,152.08） （614.16,171.78） （686.8,183.80） （818.27,200.55） （876,205.67） （ 1078.2,219.88 ）（ 1186.25,227.11 ）（ 1295,230.55 ）（ 1418.25,232.07 ） （1594.08,226.56） （1735.132,222.27） （1871.1,234.18） 根据油耗率图像及nB 求nB 所对应的油耗率
第三章 液力变矩器
按涡轮的型式分类
1. 向心涡轮变矩器 循环圆如图3-21（a）所示 . 正透穿 2. 轴流涡轮变矩器 循环圆如图3-21（b）所示 .接近非透穿 3.离心涡轮变矩器 循环圆如图3-21（c）所示。具有负透穿的 无因次特性.
按循环圆中各叶轮的衔接序分类
1.泵轮—涡轮—导轮—泵轮型 记作“B—T—D—B”，绝大多数变矩器为此型。 2.泵轮—导轮—涡轮—泵轮型 记作“B—D—T—B”,由于位于涡轮前面的导轮叶 片，改变了进入涡轮的液流方向，使损失增大， 效率低 。此外由于涡轮位于泵轮之前，涡轮的转 速使其出口速度矩的改变，直接影响泵轮入口， 使泵轮力矩有很大的改变，所以透穿性特别强， 只适用于特殊的场合。 工程机械绝大多数使用泵轮—涡轮—导轮—泵轮 型变矩器
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正透穿型变矩器与汽油机特性配合很合理 。因为： 1）因为起动工况i=i0时，共同工作使原动机在力矩 最大点工作，同时，在该点的变矩系数也是最大 值，那么涡轮力矩也可达到最大，因为
2） i0工况也是机器工作机的由静止起动的工况， 负载的惯性阻力矩最大，需要涡轮有最大的驱动 力矩. 3) 变矩器的最高效率工况与原动机最低油耗工况 为同一工况，这样，使整个机器在最经济工况下 运行。
液力变矩器的特性曲线
什么是液力变矩器的特性曲线 ？ 液力变矩器的特性曲线有： 1.输出特性曲线（外特性曲线） 2.原始（类型）特性曲线 3.输入特性曲线 4.通用特性曲线 5.液力变矩器系列型谱
变矩器特性理论分析 :
输出特性曲线——外特性曲线
输出特性是指液力变矩器各参数与涡轮转速之间的关系； 它们是由试验和计算得出来的。
第10章 液力变矩器
去变速操纵阀
推土机变矩器和换挡操纵系统
第三节 液力变矩器的工作过程
•
以最简单的三工作轮液力变矩器（见图10-11） 为例，来说明液力变矩器的工作过程。该液力变 矩器的主要构件为泵轮B、涡轮T和导轮D。 液力变矩器循环圆内充满着工作液体，液力变 矩器不工作时，工作液体处于静止状态，不传递 任何能量。 液力变矩器工作时，由发动机带动泵轮B旋转， 并将发动机的力矩施加于泵轮。泵轮旋转时，泵 轮内的叶片带动工作液体一起做牵连的圆周运动， 并迫使液体沿叶片间通路做相对运动。工作液体 经受泵轮叶片的作用在离开泵轮时，获得一定的 动能和压能，从而实现了将发动机的机械能变为 液体的动能。
第五节 液力变矩器的特性及特性曲线
• 液力变矩器根据涡轮轴上外载荷大小自动、无级
地进行变速、变矩，反映液力变矩器各种性能参 数的变化规律，就称为液力变矩器的特性，如用 曲线图形表示，就称为液力变矩器的特性曲线。 通常有静态特性和动态特性两种。静态特性通常 又可以分为外特性、原始特性、全外特性、输入 特性四种。现在就分别介绍一下。
•
• 3．提高车辆的通过性和具有良好的低速稳定性 装
•
•
•
配有液力变矩器的车辆可以在泥泞、沙、雪等地面 上以及非硬化路面上行驶，能够提高车辆的通过性 并具有良好的低速稳定性。 4．简化操纵，提高驾驶员和乘员的舒适性 采用液 力变矩器的车辆，可使车辆平稳起步，并在较大范 围内实现无级变速；可以减少档位，简化操纵，减 轻驾驶员的疲劳。在行驶过程中，液力元件可以吸 收和减少振动、冲击，从而提高车辆乘坐的舒适性。 5．可以不中断地充分利用发动机的功率，有利于 降低发动机尾气造成的空气污染。 6．液力元件的可靠度高，使用寿命长 液力元件的 工作轮之间没有机械联系，没有机械磨损，工作介 质为无机矿物油，保养简单，可靠度高，使用寿命 长。
推土机变矩器和换挡操纵系统
第三节 液力变矩器的工作过程
•
以最简单的三工作轮液力变矩器（见图10-11） 为例，来说明液力变矩器的工作过程。该液力变 矩器的主要构件为泵轮B、涡轮T和导轮D。 液力变矩器循环圆内充满着工作液体，液力变 矩器不工作时，工作液体处于静止状态，不传递 任何能量。 液力变矩器工作时，由发动机带动泵轮B旋转， 并将发动机的力矩施加于泵轮。泵轮旋转时，泵 轮内的叶片带动工作液体一起做牵连的圆周运动， 并迫使液体沿叶片间通路做相对运动。工作液体 经受泵轮叶片的作用在离开泵轮时，获得一定的 动能和压能，从而实现了将发动机的机械能变为 液体的动能。
第五节 液力变矩器的特性及特性曲线
• 液力变矩器根据涡轮轴上外载荷大小自动、无级
地进行变速、变矩，反映液力变矩器各种性能参 数的变化规律，就称为液力变矩器的特性，如用 曲线图形表示，就称为液力变矩器的特性曲线。 通常有静态特性和动态特性两种。静态特性通常 又可以分为外特性、原始特性、全外特性、输入 特性四种。现在就分别介绍一下。
•
• 3．提高车辆的通过性和具有良好的低速稳定性 装
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配有液力变矩器的车辆可以在泥泞、沙、雪等地面 上以及非硬化路面上行驶，能够提高车辆的通过性 并具有良好的低速稳定性。 4．简化操纵，提高驾驶员和乘员的舒适性 采用液 力变矩器的车辆，可使车辆平稳起步，并在较大范 围内实现无级变速；可以减少档位，简化操纵，减 轻驾驶员的疲劳。在行驶过程中，液力元件可以吸 收和减少振动、冲击，从而提高车辆乘坐的舒适性。 5．可以不中断地充分利用发动机的功率，有利于 降低发动机尾气造成的空气污染。 6．液力元件的可靠度高，使用寿命长 液力元件的 工作轮之间没有机械联系，没有机械磨损，工作介 质为无机矿物油，保养简单，可靠度高，使用寿命 长。