一、液力偶合器結(jié)構(gòu)組成
1. 泵輪
連接輸入軸(如發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)),通過旋轉(zhuǎn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體動(dòng)能。
葉片設(shè)計(jì)為徑向或傾斜式,以高效推動(dòng)液體流動(dòng)。
2. 渦輪
連接輸出軸(如傳動(dòng)系統(tǒng)或負(fù)載),接收液體動(dòng)能并轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
葉片方向與泵輪相反,形成能量傳遞路徑。
3. 外殼
封閉整個(gè)系統(tǒng),內(nèi)部充注工作液體(一般為礦物油)。
保持密封性,防止液體泄漏和壓力損失。
4. 工作液體
常用低粘度、高沸點(diǎn)的油液,需具備良好的流動(dòng)性、散熱性和抗泡沫性。
二、液力耦合器的工作原理
液力耦合器的動(dòng)力傳遞基于液體動(dòng)能循環(huán),具體過程如下:
1. 動(dòng)力傳遞過程
輸入能量轉(zhuǎn)化
輸入軸驅(qū)動(dòng)泵輪高速旋轉(zhuǎn),泵輪葉片推動(dòng)液體向外周流動(dòng)。
液體在離心力作用下被加速,獲得動(dòng)能,動(dòng)能大小與轉(zhuǎn)速平方成正比。
能量傳遞
高速液體從泵輪外緣噴出,沖擊渦輪葉片,推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)。
液體動(dòng)能轉(zhuǎn)化為渦輪的機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
液體循環(huán)
液體在渦輪中釋放能量后,沿內(nèi)緣流回泵輪中心,形成閉合循環(huán)。
循環(huán)過程中,液體不斷在泵輪和渦輪之間交換動(dòng)能。
2. 關(guān)鍵特性
柔性傳遞:液體介質(zhì)吸收振動(dòng)和沖擊,實(shí)現(xiàn)無剛性接觸的動(dòng)力傳輸。
轉(zhuǎn)速差(滑差)
輸出軸轉(zhuǎn)速始終低于輸入軸轉(zhuǎn)速(滑差率通常為2%~5%)。
滑差隨負(fù)載增大而增加,極端過載時(shí)可能導(dǎo)致完全打滑(輸出軸停轉(zhuǎn))。
過載保護(hù):當(dāng)負(fù)載突然增大或卡死時(shí),液體打滑,避免機(jī)械部件損壞。
三、液力耦合器核心原理
1. 離心力驅(qū)動(dòng)
泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí),液體受離心力作用向外周運(yùn)動(dòng),形成高速液流。
2. 動(dòng)量守恒
液體動(dòng)量從泵輪傳遞至渦輪,滿足牛頓第三定律(作用力與反作用力)。
3. 能量守恒
輸入機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體動(dòng)能,再重新轉(zhuǎn)化為輸出機(jī)械能(伴隨部分熱能損耗)。