液力传动的损失课件

液力传动的损失液力传动在传递动力的过程中，有能量损失。包括三种：液力损失、容积损失、机械损失。损失的表示用液力效率，容积效率，机械效率（注意：在这里为了与工程习惯上一致，便于阅读文献，效率下标的表示与《流体机械原理》中表示不同）。

1一、液力损失

由于液体有粘性，在运动过程中，必然产生摩阻损失；在传动的工作腔内液体还要产生各种损失（局部损失），这些损失包括叶轮进口冲击损失、局部扩大或收缩损失、流道中的扩散损失等。这些损失是液体流动过程中引起，统称液力损失。2摩擦阻力损失主要为流体质点（流层间）的粘性摩阻和液体与边壁间的摩阻引起，以表示：—流道长度；—流道水力半径；—摩阻系数；—液流相对速度（由于叶轮与液体有相对运动)3—冲击损失系数；—冲击损失速度。冲角2.局部损失（1）冲击损失——泵轮和涡轮的液流进口均可能产生冲击损失，主要是液流方向与叶片骨线方向不同引起。4（2）突然扩散或收缩损失——液流由叶轮进口前无叶片进入叶片，会产生过流断面的突然收缩。而液流由叶轮出口离开叶片时，会产生过流断面的突然扩大。出口突然扩大进口突然收缩（3）叶轮流道扩散损失——在叶轮内流道的扩散引起53.液力效率：总液流引起的液力损失为：对泵轮为,涡轮为,导轮为。由此，在单位重量的液体经过泵轮后，能量的增加为：单位重量的液体流过涡轮后的能量为：单位重量的液体流过导轮时，损失的能量为。6在工作腔内，液体沿着轴面液流的流线旋转一周，最后回到原来位置，其总能量是不变的（因为稳定流动）。说明在液流过程中，液体质点从泵轮中获得的能量,传给涡轮为(为负数），剩余的能量全部损失了。因此，液力传动的液力效率由液力损失确定：7在液力传动中，泵轮与输入的动力机相联，输出是由涡轮带动工作机。导轮只是改变动量和增加损失，若把此部分损失计入泵轮（算入泵轮损失），则：液力传动的液力效率为泵轮的液力效率与涡轮的液力效率的乘积。8泵轮由动力机获得能量（即泵轮轴能量）为,而液流经过泵轮后获得的能量为,因此泵轮的液力效率为：（中包括在内）涡轮输出带动工作机的能量为（即涡轮轴能量），而液体从泵轮获得的能量为()。因此涡轮的液力效率为：9二、容积损失在液力传动的液流工作腔内，有间隙存在，由于各处的压力变化，使部分液体没有经过泵轮

涡轮

导轮的顺序循环，而是由间隙中通过（有利润滑），损失部分流量，则形成能量（功率）的损失，使效率降低。泵轮出口A点压力高，泵轮进口B点和涡轮出口C点压力低，部分液流（q1,q2)经泵轮内环和涡轮内环由B点间隙或C点间隙流入泵轮内，而未进入涡轮做功。10q1和q2未损失掉（未漏走），但造成功率损失，影响效率。容积效率内部泄漏量的计算，用密封泄漏的公式进行计算—流量系数；—密封环面积；—密封进出口压差。11三、机械损失在液力传动过程中，机械损失主要由轴承、密封损失及泵轮和涡轮的轮盘损失。由于轴承、密封损失与转速无关，不专门分析。轮盘损失与叶轮的直径与转速有关，这种损失要消耗功率，使液力传动效率降低。圆盘摩擦力矩为：（）—圆盘阻力系数，与液流流态有关（紊流、层流）12泵轮轮盘外表面：Ⅰ、Ⅱ空间涡轮轮盘外表面：Ⅰ、Ⅱ空间泵轮与导轮间表面：Ⅲ空间涡轮与导轮间表面：Ⅳ空间13各轮摩擦面间的相对旋转角速度泵轮与涡轮间（）泵轮与导轮间（）涡轮与导轮间（）液力传动机械效率14泵轮机械效率:—泵轮轴的扭矩（动力机作用，动力矩）；—泵轮与涡轮间（Ⅰ、Ⅱ空间）的圆盘摩擦力矩；当(即)时，为阻力矩，取（-）；当(即)时，为动力矩，取（+）；—泵轮与导轮间（Ⅲ空间）的圆盘摩擦力矩；—泵轮轴承与密封的摩擦力矩。15涡轮机械效率—涡轮轴输出力矩（工作机对涡轮轴作用力矩）;—液体对涡轮的作用力矩，为动力矩，—涡轮与泵轮间（Ⅰ、Ⅱ空间）的圆盘摩擦力矩；—涡轮与导轮间（Ⅳ空间）的圆盘摩擦力矩；—涡轮轴承和密封的摩擦力矩。当(即)时，为动力矩，取（+）；当(即)时，为阻力矩，取（-）；16四、液力传动总效率根据定义：将此式分子、分母同乘，，则：（在式中，代入时清去）17又：（在式中，代入时清去）18又：而19第四节相似理论在液力传动中的应用

液力传动为叶片式流体机械的工作过程，其原理和模型的特性关系符合流体机械（泵和水轮机）的相似规律，当满足：几何相似、运动相似和动力相似条件时，原型和模型的特性可进行换算。20主要有、和一、流量关系：－单位流量（无因次）相似工况时：三个参数。21二、能头关系：（叶轮能头：)－单位能头（)相似工况时：22三、泵轮液力扭矩系数：由（）由：即：—泵轮液力扭矩系数（)当为相似工况时（),—物理意义：当工作液的，转速，有效直径时，泵轮对工作液的作用扭矩。23名称：流体机械及工程（二级学科）研究方向：1、流体机械内部流场流动分析及试验

2、流体机械优化设计理论

3、流体机械空化及多相流动

4、流体机械系统的瞬变流动

5、流体机械强度分布、振动及稳定性学科介绍24博士生导师：曹树良、吴玉林、陈乃祥、许洪元课题介绍：1、大型水轮机稳定性分析、流场计算

2、PIV、LDV试验

3、状态监测

4、固液两相流泵、气液混输泵

5、瞬变流（水电站系统、水泵站系统）

6、可逆式水泵、水轮机

7、航天高速泵

8、微小型泵学科介绍25曹树良（教授、博导） 吴玉林（教授、博导）

陈乃祥（教授、博导) 许洪元（教授、博导）王正伟（副教授) 刘树红（副教授）

罗先武 赵令家研究所介绍26博士生导师：曹树良、吴玉林、陈乃祥、许洪元课题介绍：1、大型水轮机稳定性分析、流场计算

2、PIV