学习领域机构与机械传动MechanismandMechan

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MechanismandMechanicaltransmission任务九【学习情境一】分析液力传动的基本原理、类型及用途液力传动

【学习情境一】分析液力传动的基本原理、类型及用途能力目标：掌握液力传动的定义和基本原理学习任务：液力传动的定义和基本原理学习领域：机构与机械传动

学习情境：分析液力传动的基本原理、类型及用途

工作任务：液力传动的工程实例

具体任务：液力传动在轮机工程的应用引导文2.液力传动的特点？3.液力耦合器的特点？4.液力变矩器的特征？5.液力传动的应用？1.液力传动的工作原理？【任务描述】图2-9-1所示为液力变距器外形图。讨论分析液力传动的工作原理是什么？液力传动有哪些优点和缺点？主要应用在哪些地方？就传动方式而言，常用的有以下几种：

1.机械传动：如齿轮、皮带等传动。

2.电气传动；

3.流体传动：是以流体为工作介质，进行能量的转换、传递和控制的传动。包括：（1）气体传动。以气体为工作介质的流体传动。

（2）液体传动：以液体为工作介质的流体传动，根据工作原理不同又可分为：

①液力传动：主要利用液体动能的液体传动。

②液压传动：只利用液体压力能。【背景知识】一、液力传动的基本原理液力传动是利用工作液体的动能变化来实现动力传递，即将液体的动能转变为机械能。1-发动机；2-离心泵；3-连接管路；4-导向装置；5-涡轮机；6-出水管；7-贮水池；8-进水管；9-输出轴图2-9-2液力传动的工作原理图

原动机1带动离心泵2高速旋转，离心泵通过进水管8由贮水池7吸入液体，液体在离心泵内加速获得动能，即离心泵2是将原动机1的机械能转换成液体动能的主要装置；

由离心泵打出的高速液体，由管路3、导向装置4进入涡轮机5，冲击涡轮机叶片，从而使涡轮机旋转，并由输出轴9输出机械能驱动工作机构运动，即涡轮机是将液体动能重新转换成机械能的装置；

由此可见，液力传动由泵轮和涡轮组成，其中泵轮与输入轴联接，使工作液体获得能量；涡轮与输出轴联接，将工作液体的能量变为输出的机械能。二、液力传动的基本类型液力变矩器：取消水轮机的尾水管和蜗壳，保留叶轮和水轮机的导轮。导轮的作用是变矩。结构组成：泵轮、涡轮和导轮液力传动的基本类型液力耦合器：没有导轮，没有变矩的能力，泵轮和涡轮的转矩相等。泵轮与原动机相连，涡轮与负载相连，两者液体连接。液力机械传动：液力元件与行星齿轮的适当组合。一部分功率经由液力元件，一部分功率由行星齿轮传递。泵轮B+涡轮T泵轮B+涡轮T+导轮D1.液力偶合器（1）结构特点如右图所示，液力偶合器由泵轮和涡轮组成。

泵轮B通过泵轮输入盘3与原动机的曲轴1（主动轴）相连，并随着曲轴一起旋转。涡轮装在密封的外壳中固装有从动轴2。泵轮与涡轮端面相对，二者之间留有3-5mm的间隙，没有机械连接。它们的内腔共同构成椭圆形的环状空腔，此环状空腔称循环圆，工作时工作液体即在其间循环流动。（2）工作原理

液力耦合器实现传动的必要条件是工作液体在泵轮和涡轮之间循环流动，这种循环流动的产生是由于两个工作轮转速不等，离心力也就不等，使两叶片的外缘产生压力差所致。

（3）性能特点

由液力耦合器的工作原理可见，液力耦合器在正常工作时泵轮转速总是大于涡轮转速；在传递能量的过程中，工作液体的环流运动没有受到任何附加外力，因此忽略摩擦阻力矩，发动机传给泵轮的扭矩等于泵轮通过工作液传给涡轮的扭矩，因此，液力耦合器变速、不能变矩。①液力偶合器稳定工作时，忽略摩擦力，则

②液力偶合器正常工作时，

（输出转速必小于输入转速）

液力偶合器的传动效率为涡轮轴上的输出功率Pw

与泵轮上的输入功率Pb之比用η表示。

η＝Pw/Pb＝Ｍw·nw/（Ｍb·nb）

因：Ｍb＝Ｍw

故：η＝nw/nb=i

式中:nb—泵轮转速；

nw—涡轮转速；

i—液力偶合器的传动比，即输出轴转速与输入轴转速之比。③效率η=P出/P入=i<1

说明

液力偶合器的传动效率等于其传动比，而传动比随两轮的转速差变化。发动机开始起步时，nw为零，η也就等于零，此时虽然涡轮轴上获得的扭矩最大，但无功率输出。在发动机起步加速过程中，nw逐渐升高，η也随之升高，但传递的扭矩在减小，且η永远无法达到100％。

2.液力变矩器（1）结构特点

如图2-9-4所示，液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮组成。

为保证液力变矩器具有一定的性能，使工作液体在循环圆中很好地循环流动，各工作轮采用弯曲成一定形状的叶片（其中泵轮叶片为离心式、涡轮叶片为向心式、导轮叶片为轴流式），并且各工作轮带有内环。（2）工作原理

液力变矩器能够在原动机供给泵轮扭矩不变的前提下，使得其涡轮输出的扭矩有可能超过原动机通过泵轮所输人扭矩的若干倍，从而改善原动机的性能。液力变矩器之所以能变矩，主要是由于不动的导轮能给涡轮施加一个反作用力矩。因此，液力变矩器既能变速、又能变矩。（3）性能特点

①输出扭矩可以自动地随外界阻力矩而改变，而输入扭矩基本保持不变。

②自动适应性（如图2-9-5所示）

图2-9-5液力变矩器的外特性曲线

液力变矩器具有自动变矩、变速的特性，涡轮扭矩能随外界负载扭矩的增加而自动增加，同时其转速自动降低，负载扭矩减少时，涡轮扭矩随着自动减少，同时其转速自动增加，动力机趋近理想传动装置的特性（MB=常数）。a.MB不变；b.

0<nT<nT″时，则∣MT∣>MB，此时MD>0；c.当nT=nT″时，则∣MT∣=MB，此时MD=0；d.当nT>nT″时，则∣MT∣<MB，此时MD<0；

图2-9-5液力变矩器的外特性曲线

③液力变矩器效率

由图2-9-6所示，液力耦合器的效率随着涡轮转速的增加而增加，液力变矩器的效率随着涡轮转速的增加，先增加后降低。图2-9-6液力偶合器和液力变矩器效率曲线图三、液力传动的特点及用途（1）自动适应性（2）无级调速（3）无磨损（4）防振、隔振（5）反转制动性能（6）良好起动性能（7）有一定转向要求（8）透穿性能（9）反传性能差（10）有限矩保护性能（11）效率与工况有关（12）便于远距离操纵1.液力传动的特点2.液力传动的主要用途（1）作主传动（2）调速用（3）起动（4）过载保护（5）换向（6）并车（7）制动液力机械传动【拓展延伸】决策阶段？

【分组讨论】：液力传动的工程应用工程应用实例液力传动的工作原理液力偶合器液力变矩器评价阶段相关知识理解自评互评教师点评评价阶段组间交流组与组交流对相关概念认识过程及遇到困难，如何解决并对整个过程