柴油机-液力驱动与变矩器

1、一、液力传动及其工作原理二、柴油机偶合器驱动三、柴油机变矩器驱动四、柴油机变矩器驱动钻机的提升曲线柴油机与液力传动元件（变矩器或偶合器）相结合，便构成柴油机变矩器或柴油机偶合器驱动机组，称为柴油机液力驱动。 偶合器虽属柔性传动，但只能变速，不能变矩。 柴油机变矩器驱动机组，因具有优越的驱动特性，在现代钻机中获得广泛应用。主动轴经离心泵将能量传给工作液，工作液又经涡轮 将能量传给从动轴。 因此，液体通过它在离心泵和涡轮机中的循环流动，实现运动的连续传递和能量的连续转换（从动轴）机械能工作液涡轮液能工作液离心泵（主动轴）机械能一、液力传动及其工作原理二、柴油机偶合器驱动三、柴油机变矩器驱动四、柴油

2、机变矩器驱动钻机的提升曲线柴油机通过万向轴与液力偶合器泵轮机组连接，偶合器涡轮轴传动行星变速箱。 偶合器中，泵轮输入功率（扭矩MB，转速nB）；涡轮输出功率（扭矩MT，转速nT）。 偶合器不改变扭矩，即MB MT 偶合器涡轮转速与泵轮转速的比值以i表示，称转速比，即： 偶合器输出功率与输入功率之比值，称为偶合器效率，即：BTnniinMnMBBTT 偶合器只能在高转速比（i0.96）工况下工作，否则效率过低，功率损失大； 偶合器只能传递扭矩，不能变矩，因此液力偶合器又称为液力联轴器优点： 传动柔性，可吸收震动与冲击； 涡轮轴可随外载变化自动变速，可防止工作机过载， 即使外载增加导致涡轮制动，动

3、力机（主动轴）仍可以某一转速工作而不灭火。一、液力传动及其工作原理二、柴油机偶合器驱动三、柴油机变矩器驱动四、柴油机变矩器驱动钻机的提升曲线 如图所示，与偶合器相比，变矩器多了一个固定不动的导轮； 导轮与外壳相连，不转动，叶片大都为空间扭曲形状。 当泵轮扭矩MB一定时，导轮可改变涡轮输出扭矩MT，使得MT可以小于、等于或大于MB 。 变矩器输出扭矩与输入扭矩的比值称变矩系数，以K表示。 式中， 为涡轮扭矩系数； 为泵轮扭矩系数。BTBTMMKTB 变矩器输出功率与输入功率的比值为变矩器的效率，即：KinMnMBBTT液力变矩器以结构分类： 按涡轮级数：单级、多级 按涡轮内液流流向：离心式、向心

4、式、轴流式 柴油机加上变矩器组成柴油机变矩器机组后，其驱动特性是柴油机变矩器联合工作的外特性，较柴油机直接驱动时的特性有根本性的改变 经济性指标：变矩器最高效率 ；高效区调速范围 。 变矩性能指标：启动变矩比（nT=0时的变矩系数）K0=34；高效区内最大变矩比K1=22.2。%90max212TTnnR 加载性能指标：表征外界负荷变化时透过变矩器对柴油机工况的影响，可用透穿度T来表示，称变矩器的透穿度。2112BBMMT 当nT在范围0nT1nT2内，T01、T12=1，均为不可透变矩器； 当nT在范围nT2nTmax内，T2max=1，为较大正可透变矩器； 可见，当涡轮轴因外载变化而在0

5、nT2 范围内变化时，泵轮吸收的扭矩不变， 即对柴油机工况无影响，柴油机可始终在匹配工况点工作。 当涡轮转速升至nT2nTmax范围内时，变矩器处在轻载、接近空载工况，MT大幅度下降， 而泵轮吸收的扭矩MB也相应地急剧减少，柴油机也是处于轻载工况，这是很有利的。 能随外载变化自动无级地变矩变速，驱动绞车时，可明显提高钻机起升工效。 使柴油机始终维持在经济合理的工况运行，即使外载增大，导致涡轮轴处于制动状态时，柴油机也不会被蹩灭火。 变矩系数K值大，使机组适应外载变化能力大大增强，例如在重载时，K值可高达3.54.0，解除事故、负载启动能力强，操作平稳。 调速范围R宽，在高效区R=2； 为提高重

6、载、轻载时的效率，设34个机械变速档即可，简化了传动，又方便了操作。 传动平稳柔和，吸收冲击振动，延长机械设备寿命。 减少并车损失，柴油机变矩器并车比柴油机用胶带直接并车要减少功率损失约3！效率偏低，且效率随涡轮轴转速在很大范围内变化； 纯钻进驱动泵时工效明显低于机械传动。结构复杂，还需要一套补偿和散热冷却系统。一、液力传动及其工作原理二、柴油机偶合器驱动三、柴油机变矩器驱动四、柴油机变矩器驱动钻机的提升曲线 根据柴油机变矩器联合工作的外特性及钻机所配备的机械变速档数，便可绘出钻机提升载荷与提升速度之间的关系曲线，称提升特性曲线或钻机牵引特性曲线. 由曲线图可见：如能按规定及时换档，实际的提升特性曲线很接近理想的等功率双曲线，提升速度也是无级变化的。 说明：柴