内燃机车液力传动1综述资料.课件.ppt

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1、主要内容主要内容 第一章第一章 绪论绪论l传动装置的作用、分类传动装置的作用、分类l液力传动的基本概念、应用与发展液力传动的基本概念、应用与发展 第二章液力变矩器第二章液力变矩器l变矩器的结构、工作原理、特性曲线；变矩器的结构、工作原理、特性曲线；l变矩器内部的流动分析、流动损失与能量平衡、变矩器的计变矩器内部的流动分析、流动损失与能量平衡、变矩器的计算性能简介；算性能简介；l变矩器的外特性、外特性曲线族，全外特性；变矩器的外特性、外特性曲线族，全外特性；l变矩器的无因次特性、透穿性与透穿度；变矩器的无因次特性、透穿性与透穿度；l变矩器与柴油机共同工作的输入特性、输出特性、输出特性变矩器与柴油

2、机共同工作的输入特性、输出特性、输出特性的调节方法；的调节方法；l变矩器的结构与分类；变矩器的结构与分类；l变矩器的试验、工作液体、补偿系统。变矩器的试验、工作液体、补偿系统。第三章 液力偶合器l偶合器的结构特点、性能特点；l偶合器的外特性、无因次特性；l偶合器与柴油机共同工作特性；l偶合器与电动机共同工作特性；l偶合器的结构与分类。第四章 液力传动装置l液力传动装置分类、单循环圆与多循环圆优缺点比液力传动装置分类、单循环圆与多循环圆优缺点比较较l纯液力传动、恒低速液力传动，液力换向等几种液纯液力传动、恒低速液力传动，液力换向等几种液力传动装置的组成力传动装置的组成l液力传动装置的换挡液力传动

3、装置的换挡l液力传动装置的换向液力传动装置的换向l液力传动装置的设计及牵引特性计算液力传动装置的设计及牵引特性计算 第五章第五章 液力制动液力制动l液力制动（液力制动器、液力制动特性）液力制动（液力制动器、液力制动特性）讲座1 液力传动装置的新发展 2 液力传动装置在内燃动车组上的应用第一章第一章 绪论绪论一、传动装置的作用一、传动装置的作用 在内燃机车（动车）上，柴油机和动轮不能直接相连，传传动装置动装置是必不可少的一部分。它起到直接相连直接相连不能解决的起动、速度范围扩展、特性变换起动、速度范围扩展、特性变换的作用。1 、把发动机的特性变成适合车辆运行的牵引特性把发动机的特性变成适合车辆运

4、行的牵引特性 牵引特性：牵引力与运行速度之间的关系机车的理想牵引特性： -在机车持续速度范围内充分发挥柴油机的额定功率，有效转变为轮周功率 -低速牵引力大（保证起动、加速力大） -高速牵引力小（能达到规定的速度并剩余加速力 机车轮周功率VNFVFNNfCKKCfk)1 (36003600)1 (CfN、VFK1柴油机功率、辅助功率、传动效率 不随车速变，则有牵引力与速度呈双曲线关系理想牵引特性曲线= 粘着牵引力曲线+双曲线最大速度、最低持续速度Vmin Vmax干线货运机车：2030 100140干线客运机车：3040 120160调 / 小 机车： 510 3040/ 80100柴油机特性柴

5、油机的调速特性柴油机的调速特性全程式调速器全程式调速器柴油机的外特性（额定供油量）柴油机的外特性（额定供油量）柴油机的调速特性柴油机的调速特性两极式调速器两极式调速器由此看来，柴油机力矩曲线与机车要求的牵引曲线差别较大，不满足牵引要求。2、持续速度范围问题： 柴油机的弹性系数（最大最小转速之比），只有23，而机车的最大速度与最低持续速度之比为46以上，速度范围完全不同。3 、起动与换向柴油机必须在怠速以上的转速范围内才能稳定工作，传动装置能使柴油机无载起动，变换机车运行方向。1 1 便于柴油机起动；便于柴油机起动；2 2 持续速度范围要大；持续速度范围要大；3 3 要能使柴油机在额定工况下持续

6、工作；要能使柴油机在额定工况下持续工作；4 4 传动效率尽可能地高；传动效率尽可能地高；5 5 有使机车换向的机构，并保证前进、后退性能相同；有使机车换向的机构，并保证前进、后退性能相同；6 6 可靠性高、维修性好、适应各种工作条件；可靠性高、维修性好、适应各种工作条件；7 7 结构简单、尺寸紧凑、重量轻、造价低；结构简单、尺寸紧凑、重量轻、造价低；8 8 尽可能系列化、模块化。尽可能系列化、模块化。对传动装置的要求对传动装置的要求二、 什么是液力传动？传动路线中含有液力元件的传动系统（装置）传动路线中含有液力元件的传动系统（装置）液力元件：液力变矩器、液力偶合器液力元件：液力变矩器、液力偶合

7、器液力传动 液压传动 静液压传动液力元件 液压元件 液压元件 液力变矩器液力偶合器缸阀泵 泵马达机车传动装置的分类类型干线内燃机车电力传动静液压传动液力传动机械传动小型内燃机车、窄轨内燃机车动力传动形式：第二章第二章 液力变矩器液力变矩器2.1.1 变矩器的基本结构变矩器的基本结构2.1 变矩器的工作原理变矩器的工作原理变矩器有三个叶轮：变矩器有三个叶轮：l泵轮泵轮与柴油机相连，吸收功率与柴油机相连，吸收功率l涡轮涡轮与输出轴相连，输出功率与输出轴相连，输出功率l导轮导轮与不转动的壳体相连，承与不转动的壳体相连，承受不平衡力矩受不平衡力矩l泵轮、涡轮、导轮，其中泵轮和泵轮、涡轮、导轮，其中泵轮

8、和涡轮互不相联涡轮互不相联 2.1.2 变矩器的工作原理变矩器的工作原理泵轮由动力机带动旋转，在其叶片作泵轮由动力机带动旋转，在其叶片作用下，动力机的机械能转变成流体的用下，动力机的机械能转变成流体的动能和压力能，动能和压力能，液流以较高的速度和压力流出泵轮，液流以较高的速度和压力流出泵轮，随后紧接着进入涡轮，作用其叶片上，随后紧接着进入涡轮，作用其叶片上，推动涡轮旋转，流体的动能和压力能推动涡轮旋转，流体的动能和压力能再转变为机械能。再转变为机械能。流体离开涡轮后再进入导轮，由于导流体离开涡轮后再进入导轮，由于导轮不动，故液体与导轮无能量交换，轮不动，故液体与导轮无能量交换，在导轮叶片作用下

9、，液流又以一定方在导轮叶片作用下，液流又以一定方向流回泵轮，重复前面的过程，循环向流回泵轮，重复前面的过程，循环不止。不止。2.1.3 变矩器的特性曲线变矩器的特性曲线JQB2型变矩器：试验条型变矩器：试验条件件nB=1150 rpm；22号透平油；油温号透平油；油温90100C；供油压力；供油压力0.07MPa 液力变矩器外特性图液力变矩器外特性图 变矩器的特性曲线变矩器的特性曲线特点：无级变速、自适应、特点：无级变速、自适应、输入输出无机械（刚性）联输入输出无机械（刚性）联系、原理上可实现爬行速度系、原理上可实现爬行速度2.22.2变矩器的基本几何参数变矩器的基本几何参数定义几何参数、分析

10、解释特性曲线定义几何参数、分析解释特性曲线几何几何 流动流动 特性特性2.2.1 2.2.1 变矩器的循环圆及基本几何参数变矩器的循环圆及基本几何参数循循 环环 腔：由腔：由B B、T T、D D轮流道和壳体之间形成的液轮流道和壳体之间形成的液 流循环流动的工作腔流循环流动的工作腔轴轴 线：转动件（叶轮、轴）的回转中心线线：转动件（叶轮、轴）的回转中心线轴轴 面：包含回转轴线的平面面：包含回转轴线的平面回转曲面：曲线绕轴线回转一周形成的曲面回转曲面：曲线绕轴线回转一周形成的曲面循循 环环 圆：循环腔的在任一轴面的断面图圆：循环腔的在任一轴面的断面图 （以轴线上部表示）（以轴线上部表示）循环圆的

11、作用循环圆的作用各叶轮的排列顺序、布置位置、几何尺寸（据此可预知变矩器的特性各叶轮的排列顺序、布置位置、几何尺寸（据此可预知变矩器的特性及其类型）及其类型）l循环圆的有效直径，循环圆的有效直径，D最大直径（代表尺寸，可估计变矩器吸收最大直径（代表尺寸，可估计变矩器吸收功率大小）功率大小）l变矩器的内环与外环（变矩器的内环与外环（BTD流道内外侧回转曲面在轴面上的封闭流道内外侧回转曲面在轴面上的封闭曲线）曲线）l变矩器的芯部（内环所构成的空间）变矩器的芯部（内环所构成的空间）l叶轮的进出口边（旋转投影的轴面交线）位置和宽度叶轮的进出口边（旋转投影的轴面交线）位置和宽度l工作轮的类型：工作轮的类型

12、： 径流式工作轮：叶片布置在半径方向，液体在叶片流道内只有径流式工作轮：叶片布置在半径方向，液体在叶片流道内只有径向流动径向流动 轴流式工作轮：轴流式工作轮：- - - - - -轴向，液体在叶片流道内只有轴向，液体在叶片流道内只有轴向流动轴向流动 混流式工作轮：叶片占据径向和轴向，液体在叶片流道内既有混流式工作轮：叶片占据径向和轴向，液体在叶片流道内既有径向流动径向流动 又有轴向流动又有轴向流动l叶片的类型（单曲叶片叶片的类型（单曲叶片/柱状叶片柱状叶片 双曲叶片双曲叶片/空间叶片）空间叶片）循环圆循环圆工作轮工作轮叶片叶片叶型叶型变矩器（循环腔）基本几何参数变矩器（循环腔）基本几何参数21

13、1221ZRt22实际流动复杂实际流动复杂 用用液流在平均回转曲面上的流动状况液流在平均回转曲面上的流动状况 来代表来代表变矩器变矩器内部流动的平均物理现象内部流动的平均物理现象平均回转曲面：叶轮内外侧回转曲面之间的一个假想的平均回转曲面：叶轮内外侧回转曲面之间的一个假想的 回转曲面，均分内外侧流量回转曲面，均分内外侧流量 平均回转曲面上各叶轮平均回转曲面上各叶轮叶片进出口半径：叶片进出口半径：R1R1，R2R2（R1BR1B，R1TR1T，R1DR1D，R2BR2B，R2TR2T，R2DR2D）叶片进出口处轴面流道宽度：叶片进出口处轴面流道宽度：b1,b2b1,b2叶片进出口处的叶片倾斜角（

14、骨线角）：叶片进出口处的叶片倾斜角（骨线角）：叶片进出口处的叶片法向厚度：叶片进出口处的叶片法向厚度：叶轮叶片数：叶轮叶片数：Z1Z1，Z2Z2叶片节距：叶片节距：叶片阻塞系数：叶片阻塞系数：a a平均回转曲面平均回转曲面流动分析及叶轮方程流动分析及叶轮方程无粘定常一元流动无粘定常一元流动无粘定常二元无粘定常二元 简化：简化：欧拉束流欧拉束流 理论理论五个基本假定：1、定常流动（无叶流道内绝对运动+叶轮流道内相对运动）2、总流动= 无数个回转曲面上的流动之和（互相不逾越）3、平均回转曲面上的流动 其它所有回转曲面上的流动4、叶片无限多、叶片无限薄（轴对称）5、不计摩擦阻力（流体间、流体与壁面）

15、指导思想：先理想化 推出结论 修正假定定常分层引用压缩压缩流动二元三元流动一个二元流动流动二元一元流动二元流动 非定常粘性三元流动非定常粘性三元流动分层 压缩 压缩 简化过程示意简化过程示意流动二元三元流动一个二元流动流动二元一元流动二元流动 进出口处速度三角形进出口处速度三角形速度三角形的计算速度三角形的计算111111111sinctgAQRVVWAQVmummm222221222sinctgAQRVVWAQVmummm出口偏离出口偏离1 轴向涡旋2 叶栅静透穿3 叶片弯曲度4 相临叶轮出口偏离的修正出口偏离的修正假定假定4：叶片无限多的修正：叶片无限多的修正DTctgAQRVctgAQR

16、VVWAQVmuBBmBBBBummm,)(sin222222222221222叶片阻塞修正叶片阻塞修正假定假定4：叶片无限薄的修正：叶片无限薄的修正DTctgAQRVctgAQRVVWAQVmuBBmBBBBummm, )()(sin2222222221222sin2112RZaAabRm速度三角形的计算公式速度三角形的计算公式 B,T,D111111111sinctgAQRVVWAQVmummmDTctgAQRVctgAQRVVWAQVmuBBmBBBBummm, )()(sin22222222221222 摩擦力影响修正在流量Q的计算中无叶流道速度三角形无叶流道速度三角形时速比时速比*0

17、1*01232310,iiVViiVVVVRRRRuuuuuu常数前一个叶轮22uuVRRV液流在叶片流道入口处的冲击液流在叶片流道入口处的冲击入口冲击入口冲击时速比时速比*01*01232310,iiVViiVVVVRRRRuuuuuu常数前一个叶轮22uuVRRV液流在叶片流道入口处的冲击液流在叶片流道入口处的冲击入口冲击入口冲击)()()()()()(22222222220122222222222201222222220122QActgRActgRRQVRVRQMMQActgRActgRRRQVRVRQMQActgRActgRRQVRVRQMDmDDTmTTTTDDDuDyDDyTmTT

18、BmBBBTTBBBTuTTuTTyDmDDBmBBBBBBBuBBuByB时速比时速比*01*01232310,iiVViiVVVVRRRRuuuuuu叶轮力矩方程叶轮力矩方程yDyBTyyDyTyBMMMMMM0变矩器的能量平衡方程变矩器的理论能头)(1)(01220122uuttuutylVuVugHHgQVRVRQHgQM变矩器循环腔的能量平衡方程0sTtBthHHDsTsBsshhhh变矩器的 压头变化0sTtBthHHDsTsBsshhhh变矩器的流动损失及其计算沿程摩擦损失叶片流道入口处突然收缩损失叶片流道出口处突然扩大损失液流转向损失液流的扩散损失叶片流道入口处的冲击损失通流损

19、失冲击损失thchctshhhgQKhi tti t22通流损失冲击损失gVVgVhuucucc2)(22012变矩器的流量特性变矩器循环腔的能量平衡方程0sTtBthHH022FEiDQCiBQiAQ式中 Q=f(i)流量特性曲线， A，B，C，D，E，F与变矩器几何参数、叶轮转速、液体物理性质、 工作温度有关的系数该能量平衡方程为Q=f(i)的二元二次方程，可能是：椭圆、双曲线/抛物线、圆/直线离心涡轮变矩器：A C 0, Q=f(i) 为椭圆12轴流涡轮变矩器： C = 0, Q=f(i) 为抛物线： 若同时B=0，为近似水平线3液力力矩：前面计算公式液力力矩：前面计算公式轴力矩：考虑轴

20、上的摩擦力矩、圆盘摩擦力矩后的力矩轴力矩：考虑轴上的摩擦力矩、圆盘摩擦力矩后的力矩变矩器的外特性及其分析变矩器的外特性及其分析yByBTTyBBTTTyTyBBMMMMMMMM外特性的前提条件：泵轮转速一定 确定的变矩器工作油温一定供油压力一定是指变矩器泵轮力矩、涡轮力矩、效率与涡轮转是指变矩器泵轮力矩、涡轮力矩、效率与涡轮转速的关系，实际上是变矩器的输出特性。速的关系，实际上是变矩器的输出特性。 为什么能变矩？为什么能变矩？外特性曲线的变化趋势？外特性曲线的变化趋势？导轮导轮分析三条曲线分析三条曲线分析导轮力矩曲线分析导轮力矩曲线液力力矩：前面计算公式液力力矩：前面计算公式轴力矩：考虑轴上的

21、摩擦力矩、圆盘摩擦力矩后的力矩轴力矩：考虑轴上的摩擦力矩、圆盘摩擦力矩后的力矩变矩器的外特性变矩器的外特性yByBTTyBBTTTyTyBBMMMMMMMM是指变矩器泵轮力矩、涡轮力矩、效率与涡轮转是指变矩器泵轮力矩、涡轮力矩、效率与涡轮转速的关系，实际上是变矩器的输出特性。速的关系，实际上是变矩器的输出特性。 252)(2TBBypTypBRfM2522TTypypTRfM)()(222222220122QActgRActgRRQVRVRQMDmDDBmBBBBBBBuBBuByB变矩器的外特性分析变矩器的外特性分析泵轮力矩泵轮力矩BB、QyBMBuBuVV02、已知：机车运转变矩器的 为线

22、性关系 近似为直线)(QfMB)(ifQ )(2222BBmBBBBuctgAQRV常数前一个叶轮22uuVRRVBDuDBuRVRV1220/ 因几乎不变几乎不变所以 近似水平（变化平缓）yBM 假设 不变 先看 对 的影响 再看 的变化)()(22222222222201QActgRActgRRRQVRVRQMTmTTBmBBBTTBBBTuTTuTTy变矩器的外特性分析变矩器的外特性分析涡轮力矩涡轮力矩TBuBTuRVRV1220/ 不变但 时， )()(22222222222201QActgRActgRRRQVRVRQMTmTTBmBBBTTBBBTuTTuTTy变矩器的外特性分析变矩

23、器的外特性分析涡轮力矩涡轮力矩TBuBTuRVRV1220/ 不变但 变化时， 从负变到正，则， 从大变小max*0TTTTTTTyMTuV2)()(222222222201QActgRActgRRQVRVRQMMDmDDTmTTTTDDDuDyDDy变矩器的外特性分析变矩器的外特性分析导轮力矩导轮力矩变矩器的外特性分析变矩器的外特性分析效率效率变矩器的外特性曲线族变矩器的外特性曲线族外特性：外特性：外特性曲线族：外特性曲线族： .:CB.,321CCCB 外特性外特性曲线族是曲线族是同一个变矩器在工作油的品种和油温不变的情况下，把在不同的泵轮转速下所得到的各个外特性，集中绘制在一个图上，得到

24、一组特性曲线图。 外特性外特性是某个变矩器在一定工作条件下在试验台上测出或理论计算出来的，相应的叫试验外特性或预期外特性，其工作条件是变矩器的几何参数（即某个确定的变矩器）、泵轮转速、工作油的品种（即密度）和工作温度。因此在外特性曲线表中均要注名工作条件。变矩器的全外特性变矩器的全外特性前面是变矩器在牵引工况（B、T同向）下的外特性牵引工况：位于第一象限牵引工况：位于第一象限正常应用情况涡轮反转制动工况：位于第二象限涡轮反转制动工况：位于第二象限相当于爬坡时下滑涡轮超越工况：位于第四象限。涡轮超越工况：位于第四象限。 相当于下坡惰行0TB0TBTBTB0全外特性全外特性：是变矩器在全部工况，即

25、牵引工况、涡轮反转制动是变矩器在全部工况，即牵引工况、涡轮反转制动工况、涡轮超越工况这三种工况下的外特性组成的完整的特性工况、涡轮超越工况这三种工况下的外特性组成的完整的特性曲线，它们分别位于第一、第二和第四象限。曲线，它们分别位于第一、第二和第四象限。 变矩器的全外特性变矩器的全外特性各种外特性的条件：各种外特性的条件：某变矩器，变矩器的无因次特性变矩器的无因次特性ctccB,无因次特性无因次特性：根据相似理论对外特性进行无因次化所计算出的特性BKi52BBBDM泵轮力矩系数随转速比（工况）变化的特性，又叫能容特性。 BTMMK 变矩比随转速比变化的特性，简称变矩特性。 BBTTMM效率随转

26、速比变化的特性，简称经济特性。其中一个条件改变了，外特性也跟着变。相似理论相似理论可以概括为：如果两个变矩器满足几何相似、运动相似、动力相似，则他们的无因次特性相同。几何相似应满足对应的循环圆几何尺寸为同一个比例相似比，而叶片数和叶片倾斜角对应相等；运动相似是在几何相似，且满足速比相等的条件下，两变矩器内部的流动运动相似，即速度方向相同、大小为同一比例；动力相似是在运动相似，且满足雷诺数相等的条件下，对应空间点上的流体质点所受同名力的多边形相似，由此可导出两变矩器具有相同的无因次特性。 无因次特性的意义无因次特性的意义无因次特性具有两层含义无因次特性具有两层含义：两个循环圆直径大小不等，但循环

27、圆几何相似（即一个是另一个的放大或缩小）的变矩器，只要满足雷诺数相等的条件，那么，在同一速比下的各无因次参数对应相等；同一个变矩器（可视为相似比为1），由不同工作条件下的外特性导出的无因次特性相同。因此说，无因次特性是实物与模型、或不同工作条件下的外特性之间的联系 无因次特性的用途无因次特性的用途BKiTMBMTMMMBTMBBBMBTiKMMKDMi)()()()(111115211111TmaxT1imaxi11111521111SBSTBBSBBSTKMMDMi无因次特性模型变矩器TMBMT1TmaxT实物变矩器几何相似、几何相似、D D不同不同 同系列：具有一个无因次特性同系列：具有一

28、个无因次特性变矩器的透穿性变矩器的透穿性不同系列：不相似、无因次特性不同，但变化趋势相近不同系列：不相似、无因次特性不同，但变化趋势相近b)正透穿c)负透穿d)复合透穿透穿性的物理意义透穿性的物理意义：变矩器输出端负载的变化 透过 变矩器对柴油机影响透穿度 ： 0.91.1*BBiTa)非透穿非透穿最高效率、高效率范围、起动变矩比、透穿度、泵轮力矩系数、最高效率工况变矩器特性的评价指标变矩器特性的评价指标max*i无冲击工况: 起动变矩器0.45 运转变矩器0.85最高效率： 目前0.880.93yd2i1i12iiGi高效率范围： 2.5起动变矩比: 6.50K*i泵轮加于柴油机的负载力矩：

29、变矩器与柴油机的共同工作变矩器与柴油机的共同工作52252DiMDMfZBfBBBB变矩器泵轮轴看柴油机输出轴看ffBMi输入特性输出特性匹配输出特性调节柴油机特性柴油机的调速特性柴油机的调速特性全程式调速器全程式调速器柴油机的外特性（额定供油量）柴油机的外特性（额定供油量）柴油机的调速特性柴油机的调速特性两极式调速器两极式调速器匹配：把柴油机与变矩器按一定的指导原则，用一定的把柴油机与变矩器按一定的指导原则，用一定的方法联在一起，使输出具有理想的动力性能、经济性能方法联在一起，使输出具有理想的动力性能、经济性能或满足一些特殊要求，使两者获得最佳共同工作。或满足一些特殊要求，使两者获得最佳共同

30、工作。匹配可以范指这一设计计算中的过程匹配可以范指这一设计计算中的过程。共同工作的输入特性共同工作的输入特性匹配图522DiMfZBfBffBMi共同工作点：柴油机额定净力矩特性曲线与变矩器加到柴油机额定净力矩特性曲线与变矩器加到柴油机曲轴的负荷特性曲线的交点。柴油机曲轴的负荷特性曲线的交点。1cic*i匹配原则：泵轮平均吸收功率最大，常用B(i)曲线下面积最大的方法来确定匹配点。燃油消耗要少，以提高整机的经济性，把额定负荷特性曲线通过柴油机万有特性的最小油耗区以内。在柴油机最大供油量时，不能过度压缩转速，允许的转速压缩率y一般控制： 2520nnnybib起动变矩器零速工况负载力矩特性过柴油

31、机额定点，以提高起动加速性能（采用变矩器偶合器传动方案、发动机采用二极调速器时，有实际意义。）ffM、共同工作的输入特性共同工作的输入特性匹配图522DiMfZBfBffBMi1cic正负iifBMf共同工作的输入特性共同工作的输入特性匹配图522DiMfZBfBfi1cic非iifBMf匹配举例：1 音响功放输出。2 2 玩具电机玩具电机- -螺旋桨螺旋桨共同工作的输入特性共同工作的输入特性匹配522DiMfZBfB 变矩器最高效率工况负载力矩特性过柴油机额定点，变矩器最高效率工况负载力矩特性过柴油机额定点，以提高经济性以提高经济性d水空气水水d52DMfBfB匹配方法：根据柴油机的性能、变

32、矩器的无因次特性，制定出一个或几个匹配方案，然根据柴油机的性能、变矩器的无因次特性，制定出一个或几个匹配方案，然后绘制输入特性和输出特性，分析其动力性能和经济性能，修改匹配方案。后绘制输入特性和输出特性，分析其动力性能和经济性能，修改匹配方案。改变增速比改变增速比iZiZz z通过改变柴油机输出轴与变矩器泵轮轴之间的增速比来实现合理匹配是最方便的。例如通过改变柴油机输出轴与变矩器泵轮轴之间的增速比来实现合理匹配是最方便的。例如在内燃动车组液力传动箱中，采用不同的增速比来改变泵轮转速，使传递功率随要求而在内燃动车组液力传动箱中，采用不同的增速比来改变泵轮转速，使传递功率随要求而变，适应不同编组对

33、单元功率的要求。变，适应不同编组对单元功率的要求。匹配方法匹配方法52DMfBfB522DiMfZBfB52DMiBBiejZ采用类比法设计变矩器采用类比法设计变矩器这种方法是根据功率和转速的要求，把模型变矩器放大或缩小，使其满足匹配要求。这种方法是根据功率和转速的要求，把模型变矩器放大或缩小，使其满足匹配要求。 。匹配方法匹配方法52BBiebjMD模型模型实物实物MSDDm Bb1BR1B1Bb1BR1B1BBZBBZDbpMBSBDD)()(2222bp匹配方法匹配方法100053DNBBB选用系列化的变矩器选用系列化的变矩器所谓所谓变矩器的系列化变矩器的系列化，通常指由不同的循环圆直径

34、形成若干个尺寸等级（系列），通常指由不同的循环圆直径形成若干个尺寸等级（系列），在一个尺寸等级中有若干种叶轮组合，更换叶轮（其它尺寸不变），可得到不同在一个尺寸等级中有若干种叶轮组合，更换叶轮（其它尺寸不变），可得到不同的泵轮力矩系数（可在的泵轮力矩系数（可在1.62.01.62.0倍范围内变化），从而实现不同的传递功率。对大倍范围内变化），从而实现不同的传递功率。对大功率内燃机车或调车内燃机车来说，由于车型品种少，仅靠改变增速比或把原变功率内燃机车或调车内燃机车来说，由于车型品种少，仅靠改变增速比或把原变矩器放大缩小就能满足要求，故没有必要形成多种规格和系列，但在内燃动车组矩器放大缩小就能满

35、足要求，故没有必要形成多种规格和系列，但在内燃动车组液力传动装置中，由于单元（机组）功率可大可小，如液力传动装置中，由于单元（机组）功率可大可小，如200500200500千瓦，如采用改变千瓦，如采用改变增速比增速比i iz z还不能达到宽范围功率覆盖时，则可以在其它尺寸不变的情况下，只重还不能达到宽范围功率覆盖时，则可以在其它尺寸不变的情况下，只重新安装另一组叶轮。但这种方法的前提是已经有了在试验研究基础上形成的若干新安装另一组叶轮。但这种方法的前提是已经有了在试验研究基础上形成的若干组叶轮组合即形成了系列化。组叶轮组合即形成了系列化。匹配方法匹配方法改变泵轮力矩系数改变泵轮力矩系数B更换泵

36、轮、导轮更换泵轮、导轮切削泵轮出口：减小切削泵轮出口：减小切削导轮出口：增大切削导轮出口：增大B试验确定输出特性：把共同工作点的数据换算成变矩器涡轮轴把共同工作点的数据换算成变矩器涡轮轴输出转速合力矩，输出转速合力矩，共同工作的输出特性共同工作的输出特性522DiMfZBfB*iiKiiKiMMZfciTiiZfciTi)/(f共同工作的输出特性调节共同工作的输出特性调节522DiMfZBfB输出特性的调节：由外特性曲线族可知，改变变矩器的泵轮转速可得到不同的外特性，现在改变柴油机的转速就可得到部分负荷下的输出特性。调节柴油机特性：由外特性曲线族可知，改变变矩器的泵轮转速可得到不同的外特性，现

37、在改变柴油机的转速就可得到部分负荷下的输出特性。调节泵轮转速：改变变矩器的泵轮转速，可在柴油机和变矩器间加滑差离合器调节变矩器变矩器充液率：改变变矩器循环圆内的液体量采用可调叶片改变变矩器变矩器循环流量：改变叶片角度回转叶片采用双泵轮变矩器变矩器（两种泵轮力矩系数）：主泵轮、辅泵轮（空转、同转）各种各样的结构类型 适应不同的机械变矩器的分类及结构正反转变矩器正反转变矩器：正转变矩器：B、T同向 反转变矩器：B、T反向（不需强迫反转）变矩器的分类单相多相变矩器单相多相变矩器：单相变矩器：只有一种变矩器功能 多相变矩器：兼有两种以上变矩器、或变矩器+偶合器功能闭锁非闭锁变矩器闭锁非闭锁变矩器：需要

38、时可将B、T连成一体，功率不经液体，直接由到，单级涡轮多级涡轮变矩器单级涡轮多级涡轮变矩器：单级：只有三叶轮（一般成对）多级；有2个以上涡轮（刚性连在一起）离心涡轮变矩器离心涡轮变矩器：铁路机车向心涡轮变矩器向心涡轮变矩器：汽车、工程机械 轴流涡轮变矩器轴流涡轮变矩器：工程机械变矩器的结构轴承密封叶轮叶轮叶片：单曲径流叶轮：D,T, 运转变矩器B切削加工仿形铣双曲混流叶轮：起动变矩器B精密铸造（冲压镶焊）322813DTBZZZ364828DTBZZZ变矩器的类型单相变矩器的类型综合式综合式变矩器的导轮单向离合器外星轮滚子式楔块式变矩器的类型综合式变矩器的导轮变矩器的类型变矩器的类型变矩器的类

39、型变矩器的试验变矩器试验的重要性变矩器试验的类型特性试验专题试验可靠性试验外特性试验内特性试验共同工作特性试验轴向力试验供油压力、振动变矩器的试验变矩器的试验的工作液体：矿物油变矩器的工作液体变矩器的工作液体基本要求：密度：800900 kg/m3 粘度：闪点：凝点：酸性：颜色：抗泡性： 种类：内燃机车液力传动油内燃机车液力传动油，6#,8#,20#液力传动油、22#气轮机油 密度：871 kg/m3 粘度：23.6 cst闪点：197度凝点：-25 度酸性：1.03 mgKOH/g颜色：浅黄透明抗泡性： 10mL/2个气泡变矩器工作液体的补偿系统变矩器工作液体的补偿系统补偿系统（循环供油系统

40、）1补偿变矩器的泄露、维持一定压力（0.71MPa）、保证充满2热交换：带走功率损失产生的热量。工作平均效率0.750.85，维持油温 90110度变变矩矩器器工工作作液液体体的的补补偿偿系系统统偶合器的结构与性能第三章 液力偶合器3.1 偶合器的结构特点偶合器的结构特点作牵引偶合器牵引偶合器或风扇偶合器风扇偶合器时在结构和性能上均与变矩器不同，在结构上主要有以下特点：（作液力制动器使用时参见液力制动）只有泵轮和涡轮，无导轮；泵轮、涡轮面对面近似对称布置（偶合器也由此得名）；泵轮（或涡轮）与轮罩相连，形成旋转外壳，无固定壳体；叶片多为平面、径向、直叶片，制造简单。液力偶合器（Hydrodyna

41、mic coupling）是液力传动系统的另一液力元件，在内燃机车上可用作牵引主传动、液力制动或辅助传动中的风扇驱动。分别称为牵引偶合器、液力制动器和风扇偶合器。无变矩作用，泵轮与涡轮力矩始终相等。只能把输入轴得到的力矩无改变地传无变矩作用，泵轮与涡轮力矩始终相等。只能把输入轴得到的力矩无改变地传递给输出轴，故又被称为递给输出轴，故又被称为“液力联轴器液力联轴器”。液力效率恒等于转速比，即液力效率恒等于转速比，即由 于 偶 合 器 的 机 械 效 率 很 高 （ 不 增 速 时由 于 偶 合 器 的 机 械 效 率 很 高 （ 不 增 速 时 M M 0 . 9 9 0 . 9 9 ， 有 增

42、 速 齿 轮 时， 有 增 速 齿 轮 时M M=0.9750.98=0.9750.98），故偶合器实际传动效率也基本上等于转速比。），故偶合器实际传动效率也基本上等于转速比。在正常牵引工况，泵轮和涡轮的转向总是相同的，因涡轮总是直接由泵轮流出在正常牵引工况，泵轮和涡轮的转向总是相同的，因涡轮总是直接由泵轮流出的液体推动旋转的，不像变矩器中可以把导轮放在涡轮之前，通过改变泵轮出口的液体推动旋转的，不像变矩器中可以把导轮放在涡轮之前，通过改变泵轮出口液流方向来推动涡轮反向转动，做成反转变矩器（见反转变矩器）。液流方向来推动涡轮反向转动，做成反转变矩器（见反转变矩器）。在正常牵引工况下，泵轮转速恒

43、大于涡轮转速，即在正常牵引工况下，泵轮转速恒大于涡轮转速，即i1i1，故，故11，这是因为涡，这是因为涡轮总必需克服自身的阻力矩才能对外输出，从另一方面看，一旦轮总必需克服自身的阻力矩才能对外输出，从另一方面看，一旦n nB B=n=nT T，循环圆，循环圆内的流体就不再循环流动了，涡轮也就无力矩产生了。内的流体就不再循环流动了，涡轮也就无力矩产生了。 iMMByBTTyy 偶合器的偶合器的性能特点性能特点 偶合器的偶合器的不稳工况不稳工况3.2 偶合器的特性参数外特性无因次特性iMMyTBiDMBB52性能参数标定工况：对应于发动机标定点的偶合器转速比， 为使效率高，取0.950.98力矩系

44、数：标志着该系列偶合器的能容大小过载系数：与透穿度相似，最大过载系数零速过载系数bbibgT00bigTbgTmaxmaxbib3.2 偶合器与柴油机的共同工作BTyf3.2 偶合器与异步电机的共同工作BTyd0ibiMM1M3.3 偶合器的结构类型及性能对性能的要求对性能的要求：0 . 19 . 0i要大、曲线要陡 减小D要小、曲线要陡 过载保护0max,ggTT3.3 偶合器的结构类型及性能对性能的要求：0 . 19 . 0i要大、曲线要陡 减小D要小、曲线要陡 过载保护0max,ggTT芯环：叶片倾斜角：平面、径向、直叶片/斜叶片叶片数：少：出口偏离大、传递力矩能力下降 多：Am 下降、

45、阻力大、Q下降、传递力矩能力下降最佳叶片数直径比： D 不变，D0小，M大，一般0.5DD /0轴向相对宽度：B/D 小，M大轴向相对间隙：DD)01. 0005. 0(/循环圆：3.5 偶合器的结构类型及性能偶合器的结构类型及性能循环圆形状循环圆形状GSTKRVOITH182406JD2402JD2405JD3.5偶合器的结构类型及性能偶合器的结构类型及性能循环圆形状循环圆形状DD /0Dr/DS /D/DB/bb/maxDBBN3.5 偶合器实例偶合器实例3.3 偶合器的结构类型牵引偶合器牵引偶合器：又叫主传动偶合器，是相对辅助传动中的风扇偶合器而言的。牵引偶合器在机车主传动中有两种使用方

46、式：在机械传动的内燃机车、内燃动车（小机车、轨道车）的主传动中，偶合器被用在发动机与机械传动齿轮箱之间，起隔离扭振和缓冲振动作用，牵引特性仍属有级变速。偶合器泵轮、涡轮间的滑转代替了摩擦离合器主、从动盘之间的滑转，避免了磨损，扩大了机车的速度范围，降低了机车的最低稳定运行速度。偶合器可以吸收柴油机的扭振和传动系统的振动，防止机组过载和齿轮等机械零件的过早损坏。在大中功率内燃机车主传动中，为提高起动牵引力和额定工况效率，通常使用偶合器与起动变矩器组成的液力传动装置，偶合器的工作范围是在机车的中、高速，转速比在0.85以上，而在机车起动与低速范围内，由变矩器充油工作。与“变矩器变矩器”液力传动装置

47、相比，变矩器偶合器传动装置在偶合器工作范围内的效率比采用变矩器时的效率高出10%，牵引性能也得到提高。对于内燃动车组来说，机车长时间工作在高速范围，发挥偶合器高效率对经济性很有利。此外，采用偶合器的“变矩器偶合器”型传动装置对于采用燃气轮为动力的机车也很有利。 对牵引偶合器结构性能的基本要求是：b要大，以减小体积，对于机组在底板下安装的动车组来说更为重要；Tgmax（最大过载系数）要小，否则发动机过载严重；Tgo（零速过载系数）要小，以降低偶合器在非充液工况（i=00.85）时叶轮的空转鼓风损失；循环圆D0/D尽量大，以便布置空心轴、实心轴、进油舌等零件。满足前三条的偶合器（Tgmax2）又称

48、为限矩型偶合器（或安全型偶合器）。 3.5 偶合器实例偶合器实例牵引偶合器牵引偶合器3.4 3.4 偶合器的结构类型偶合器的结构类型普通偶合器普通偶合器风扇偶合器：用于内燃机车辅助传动中冷却风扇驱动的偶合器叫风扇偶合器，是相对于主传动中的牵引偶合器而言的。对风扇偶合器结构特性的要求虽不象对牵引偶合器那样严格，但在以下几方面有要求：当偶合器采用风扇轮毂处安装（即涡轮直接连风扇）时，要求偶合器体积要小，即指定工况的泵轮力矩系数b要大。当偶合器采用充排油控制时，也要求零速过载系数Tgo要小，以减少空转鼓风损失。一般可采用普通偶合器或调速偶合器作为风扇偶合器。 3.5 偶合器实例偶合器实例风扇偶合器风扇偶合器3.5 偶合器实例偶合器实例调速偶合器调速偶合器3.5 偶合器实例偶合器实例调速偶合器调速偶合器3.5 偶合器实例偶合器实例限矩偶合器限矩偶合器3.5 偶合器实例偶合器实例限矩偶合器限矩偶合器3.5 偶合器实例偶合器实例限矩偶合器限矩偶合器