液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理

液力變矩器是液力傳動(dòng)中的又一種型式，是構(gòu)成液力自動(dòng)變速器不可缺少的重要組成部分之一。它裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給自動(dòng)變速器中的齒輪機(jī)構(gòu)，并具有一定的自動(dòng)變速功能。自動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率主要取決于變矩器的結(jié)構(gòu)和性能。

常用液力變矩器的型式有一般型式的液力變矩器、綜合式液力變矩器和鎖止式液力變矩器。其中綜合式液力變矩器的應(yīng)用較為廣泛。

1、一般型式液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理

液力變矩器的結(jié)構(gòu)與液力偶合器相似，它有3個(gè)工作輪即泵輪、渦輪和導(dǎo)輪。泵輪和渦輪的構(gòu)造與液力偶合器基本相同；導(dǎo)輪則位于泵輪和渦輪之間，并與泵輪和渦輪保持一定的軸向間隙，通過導(dǎo)輪固定套固定于變速器殼體上（圖3）。

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)液力變矩器的殼體和泵輪與之一同旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的液壓油在離心力的作用下，由泵輪葉片外緣沖向渦輪，并沿渦輪葉片流向?qū)л?，再?jīng)導(dǎo)輪葉片內(nèi)緣，形成循環(huán)的液流。導(dǎo)輪的作用是改變渦輪上的輸出扭矩。由于從渦輪葉片下緣流向?qū)л喌囊簤河腿杂邢喈?dāng)大的沖擊力，只要將泵輪、渦輪和導(dǎo)輪的葉片設(shè)計(jì)成一定的形狀和角度，就可以利用上述沖擊力來提高渦輪的輸出扭矩。為說明這一原理，可以假想地將液力變矩器的3個(gè)工作輪葉片從循環(huán)流動(dòng)的液流中心線處剖開并展平，得到圖4所示的葉片展開示意圖；并假設(shè)在液力變矩器工作中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷都不變，即液力變矩器泵輪的轉(zhuǎn)速np和扭矩Mp為常數(shù)。

在汽車起步之前，渦輪轉(zhuǎn)速為0，發(fā)動(dòng)機(jī)通過液力變矩器殼體帶動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)液壓油產(chǎn)生一個(gè)大小為Mp的扭矩，該扭矩即為液力變矩器的輸入扭矩。液壓油在泵輪葉片的推動(dòng)下，以一定的速度，按圖4（b）中箭頭1所示方向沖向渦輪上緣處的葉片，對(duì)渦輪產(chǎn)生沖擊扭矩，該扭矩即為液力變矩器的輸出扭矩。此時(shí)渦輪靜止不動(dòng)，沖向渦輪的液壓油沿葉片流向渦輪下緣，在渦輪下緣以一定的速度，沿著與渦輪下緣出口處葉片相同的方向沖向?qū)л?，?duì)導(dǎo)輪也產(chǎn)生一個(gè)沖擊力矩，并沿固定不動(dòng)的導(dǎo)輪葉片流回泵輪。當(dāng)液壓油對(duì)渦輪和導(dǎo)輪產(chǎn)生沖擊扭矩時(shí)，渦輪和導(dǎo)輪也對(duì)液壓油產(chǎn)生一個(gè)與沖擊扭矩大小相等、方向相反的反作用扭矩Mt和Ms，其中Mt的方向與Mp的方向相反，而Ms的方向與Mp的方向相同。根據(jù)液壓油受力平衡原理，可得：Mt=Mp+Ms。由于渦輪對(duì)液壓油的反作用，扭矩Mt與液壓油對(duì)渦輪的沖擊扭矩（即變矩器的輸出扭矩）大小相等，方向相反，因此可知，液力變矩器的輸出扭矩在數(shù)值于輸入扭矩與導(dǎo)輪對(duì)液壓油的反作用扭矩之和。顯然這一扭矩要大于輸入扭矩，即液力變矩器具有增大扭矩的作用。液力變矩器輸出扭矩增大的部分即為固定不動(dòng)的導(dǎo)輪對(duì)循環(huán)流動(dòng)的液壓油的作用力矩，其數(shù)值不但取決于由渦輪沖向?qū)л喌囊毫魉俣?，也取決于液流方向與導(dǎo)輪葉片之間的夾角。當(dāng)液流速度不變時(shí)，葉片與液流的夾角愈大，反作用力矩亦愈大，液力變矩器的增扭作用也就愈大。一般液力變矩器的大輸出扭矩可達(dá)輸入扭矩的2.6倍左右。

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