學(xué)習(xí)領(lǐng)域機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動MechanismandMechan

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MechanismandMechanicaltransmission任務(wù)九【學(xué)習(xí)情境一】分析液力傳動的基本原理、類型及用途液力傳動

【學(xué)習(xí)情境一】分析液力傳動的基本原理、類型及用途能力目標(biāo)：掌握液力傳動的定義和基本原理學(xué)習(xí)任務(wù)：液力傳動的定義和基本原理學(xué)習(xí)領(lǐng)域：機(jī)構(gòu)與機(jī)械傳動

學(xué)習(xí)情境：分析液力傳動的基本原理、類型及用途

工作任務(wù)：液力傳動的工程實(shí)例

具體任務(wù)：液力傳動在輪機(jī)工程的應(yīng)用引導(dǎo)文2.液力傳動的特點(diǎn)？3.液力耦合器的特點(diǎn)？4.液力變矩器的特征？5.液力傳動的應(yīng)用？1.液力傳動的工作原理？【任務(wù)描述】圖2-9-1所示為液力變距器外形圖。討論分析液力傳動的工作原理是什么？液力傳動有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？主要應(yīng)用在哪些地方？就傳動方式而言，常用的有以下幾種：

1.機(jī)械傳動：如齒輪、皮帶等傳動。

2.電氣傳動；

3.流體傳動：是以流體為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。包括：（1）氣體傳動。以氣體為工作介質(zhì)的流體傳動。

（2）液體傳動：以液體為工作介質(zhì)的流體傳動，根據(jù)工作原理不同又可分為：

①液力傳動：主要利用液體動能的液體傳動。

②液壓傳動：只利用液體壓力能?！颈尘爸R】一、液力傳動的基本原理液力傳動是利用工作液體的動能變化來實(shí)現(xiàn)動力傳遞，即將液體的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。1-發(fā)動機(jī)；2-離心泵；3-連接管路；4-導(dǎo)向裝置；5-渦輪機(jī)；6-出水管；7-貯水池；8-進(jìn)水管；9-輸出軸圖2-9-2液力傳動的工作原理圖

原動機(jī)1帶動離心泵2高速旋轉(zhuǎn)，離心泵通過進(jìn)水管8由貯水池7吸入液體，液體在離心泵內(nèi)加速獲得動能，即離心泵2是將原動機(jī)1的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體動能的主要裝置；

由離心泵打出的高速液體，由管路3、導(dǎo)向裝置4進(jìn)入渦輪機(jī)5，沖擊渦輪機(jī)葉片，從而使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，并由輸出軸9輸出機(jī)械能驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動，即渦輪機(jī)是將液體動能重新轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置；

由此可見，液力傳動由泵輪和渦輪組成，其中泵輪與輸入軸聯(lián)接，使工作液體獲得能量；渦輪與輸出軸聯(lián)接，將工作液體的能量變?yōu)檩敵龅臋C(jī)械能。二、液力傳動的基本類型液力變矩器：取消水輪機(jī)的尾水管和蝸殼，保留葉輪和水輪機(jī)的導(dǎo)輪。導(dǎo)輪的作用是變矩。結(jié)構(gòu)組成：泵輪、渦輪和導(dǎo)輪液力傳動的基本類型液力耦合器：沒有導(dǎo)輪，沒有變矩的能力，泵輪和渦輪的轉(zhuǎn)矩相等。泵輪與原動機(jī)相連，渦輪與負(fù)載相連，兩者液體連接。液力機(jī)械傳動：液力元件與行星齒輪的適當(dāng)組合。一部分功率經(jīng)由液力元件，一部分功率由行星齒輪傳遞。泵輪B+渦輪T泵輪B+渦輪T+導(dǎo)輪D1.液力偶合器（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如右圖所示，液力偶合器由泵輪和渦輪組成。

泵輪B通過泵輪輸入盤3與原動機(jī)的曲軸1（主動軸）相連，并隨著曲軸一起旋轉(zhuǎn)。渦輪裝在密封的外殼中固裝有從動軸2。泵輪與渦輪端面相對，二者之間留有3-5mm的間隙，沒有機(jī)械連接。它們的內(nèi)腔共同構(gòu)成橢圓形的環(huán)狀空腔，此環(huán)狀空腔稱循環(huán)圓，工作時(shí)工作液體即在其間循環(huán)流動。（2）工作原理

液力耦合器實(shí)現(xiàn)傳動的必要條件是工作液體在泵輪和渦輪之間循環(huán)流動，這種循環(huán)流動的產(chǎn)生是由于兩個工作輪轉(zhuǎn)速不等，離心力也就不等，使兩葉片的外緣產(chǎn)生壓力差所致。

（3）性能特點(diǎn)

由液力耦合器的工作原理可見，液力耦合器在正常工作時(shí)泵輪轉(zhuǎn)速總是大于渦輪轉(zhuǎn)速；在傳遞能量的過程中，工作液體的環(huán)流運(yùn)動沒有受到任何附加外力，因此忽略摩擦阻力矩，發(fā)動機(jī)傳給泵輪的扭矩等于泵輪通過工作液傳給渦輪的扭矩，因此，液力耦合器變速、不能變矩。①液力偶合器穩(wěn)定工作時(shí)，忽略摩擦力，則

②液力偶合器正常工作時(shí)，

（輸出轉(zhuǎn)速必小于輸入轉(zhuǎn)速）

液力偶合器的傳動效率為渦輪軸上的輸出功率Pw

與泵輪上的輸入功率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—泵輪轉(zhuǎn)速；

nw—渦輪轉(zhuǎn)速；

i—液力偶合器的傳動比，即輸出軸轉(zhuǎn)速與輸入軸轉(zhuǎn)速之比。③效率η=P出/P入=i<1

說明

液力偶合器的傳動效率等于其傳動比，而傳動比隨兩輪的轉(zhuǎn)速差變化。發(fā)動機(jī)開始起步時(shí)，nw為零，η也就等于零，此時(shí)雖然渦輪軸上獲得的扭矩最大，但無功率輸出。在發(fā)動機(jī)起步加速過程中，nw逐漸升高，η也隨之升高，但傳遞的扭矩在減小，且η永遠(yuǎn)無法達(dá)到100％。

2.液力變矩器（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

如圖2-9-4所示，液力變矩器是由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成。

為保證液力變矩器具有一定的性能，使工作液體在循環(huán)圓中很好地循環(huán)流動，各工作輪采用彎曲成一定形狀的葉片（其中泵輪葉片為離心式、渦輪葉片為向心式、導(dǎo)輪葉片為軸流式），并且各工作輪帶有內(nèi)環(huán)。（2）工作原理

液力變矩器能夠在原動機(jī)供給泵輪扭矩不變的前提下，使得其渦輪輸出的扭矩有可能超過原動機(jī)通過泵輪所輸人扭矩的若干倍，從而改善原動機(jī)的性能。液力變矩器之所以能變矩，主要是由于不動的導(dǎo)輪能給渦輪施加一個反作用力矩。因此，液力變矩器既能變速、又能變矩。（3）性能特點(diǎn)

①輸出扭矩可以自動地隨外界阻力矩而改變，而輸入扭矩基本保持不變。

②自動適應(yīng)性（如圖2-9-5所示）

圖2-9-5液力變矩器的外特性曲線

液力變矩器具有自動變矩、變速的特性，渦輪扭矩能隨外界負(fù)載扭矩的增加而自動增加，同時(shí)其轉(zhuǎn)速自動降低，負(fù)載扭矩減少時(shí)，渦輪扭矩隨著自動減少，同時(shí)其轉(zhuǎn)速自動增加，動力機(jī)趨近理想傳動裝置的特性（MB=常數(shù)）。a.MB不變；b.

0<nT<nT″時(shí)，則∣MT∣>MB，此時(shí)MD>0；c.當(dāng)nT=nT″時(shí)，則∣MT∣=MB，此時(shí)MD=0；d.當(dāng)nT>nT″時(shí)，則∣MT∣<MB，此時(shí)MD<0；

圖2-9-5液力變矩器的外特性曲線

③液力變矩器效率

由圖2-9-6所示，液力耦合器的效率隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加而增加，液力變矩器的效率隨著渦輪轉(zhuǎn)速的增加，先增加后降低。圖2-9-6液力偶合器和液力變矩器效率曲線圖三、液力傳動的特點(diǎn)及用途（1）自動適應(yīng)性（2）無級調(diào)速（3）無磨損（4）防振、隔振（5）反轉(zhuǎn)制動性能（6）良好起動性能（7）有一定轉(zhuǎn)向要求（8）透穿性能（9）反傳性能差（10）有限矩保護(hù)性能（11）效率與工況有關(guān)（12）便于遠(yuǎn)距離操縱1.液力傳動的特點(diǎn)2.液力傳動的主要用途（1）作主傳動（2）調(diào)速用（3）起動（4）過載保護(hù)（5）換向（6）并車（7）制動液力機(jī)械傳動【拓展延伸】決策階段？

【分組討論】：液力傳動的工程應(yīng)用工程應(yīng)用實(shí)例液力傳動的工作原理液力偶合器液力變矩器評價(jià)階段相關(guān)知識理解自評互評教師點(diǎn)評評價(jià)階段組間交流組與組交流對相關(guān)概念認(rèn)識過程及遇到困難，如何解決并對整個過程