1.液力变矩器的涡流。 循环圆内液体的轴向流动称为涡流。传动油液在离心力的作用下,沿循环圆喷向涡轮W,射流轴向流动,产生对涡轮的推力,大小与转速差成正比,如图7-6所示。液体流向外缘时能量加大是作用力,流回内缘时能量减小是阻力。作用力的大小决定于泵轮的半径和转速差(nB>nw)。转速差越大,涡流越大,能量越大,传递的转矩越大。若h=nw,转速差为零时,涡流就停止运动,变为耦合器,不再增扭,变为液力连轴器。 2.环流的产生。 循环圆内液体绕轴线流动称为环流。这是由于涡流产生的结果,使两轮间产生牵连运动,涡轮即产生绕其轴线旋转的转矩Mw,其大小决定于泵轮转速nB的高低。当涡轮的转矩MW，大于汽车的阻力矩MQ时,汽车才能行驶,发动机在怠速工况时不会行驶。 两种油流的合成,形成了一个首尾相接的螺旋形传力油流,是封闭的回路,像子午线断面,如图7-7所示。当nB≈nw时,只能使MW=MB,起液力连轴离合器的作用,不能使转矩再增大,这是液力耦合器的传力原理。
3.导轮的作用。
因耦合器螺旋形油流的回流方向与泵轮的旋转方向相反,阻止了泵轮的旋转,能量损失较大。为此,需要装导轮,引导油流的流向,并使涡轮的转矩增大2~4倍。
当涡轮W转速较低或为零时,泵轮B髙速旋转,将液流射入涡轮做功,液流又沿叶片高速冲击导轮D的叶片正面(凹面),因导轮被F轮锁止,不能反转,其射流力的反作用力又反传给涡轮叶片,如图7-8所示。FB一射流力;FD一导轮的反作用力;Fw-增扭合成力,Fw=FB+FD。
所以,作用在涡轮上的转矩Mw,不仅有泵轮转矩MB,还有导轮上的反作用力矩MD,即MW=MB+MD,这是变矩器能使转矩增大的原理。可见,涡轮转矩Mw的增大,决定于它与泵轮B的转速差的大小,转速差越大,转矩Mw越大。
4.合成速度的方向是变化的,随涡轮转速nw的增大而反时针变化。
如图7-9所示,射入涡轮的液流,A为涡流速度;B为环流速度;C为液流的合成速度。
其A、B、C三个速度的大小,随涡轮转速m的增大而反时针变化。
(1)当涡轮的转速为零时。nw=0,转速差大,涡流速度A大于环流速度B,合成速度C向上,射入导轮的合成速度C大,射流冲击导轮D的正面(凹面),所产生的反作用力矩MD大,增扭并增益。
(2)当涡轮的转速接近泵轮的转速时。mB≈nw,因为环流速度B加大,环流速度B大于涡流速度A,射流的合成速度C变小并向下,其射流方向也变为冲击导轮D的背面(凸面)。
因导轮的反作用力与涡轮的旋转方向相反,造成能量的损失,还阻碍油液回流,射流还会对泵轮B进行加载。此时,Mw被减小,即Mw=MB-MD。
为此,单向自由轮F即停止锁止,随动耦合,把射流的冲击能量变为对导轮D的随动能量,即三片合一,自由转动,防止了对泵轮B的加载。
5.四种结论。
由于合成速度C的方向是随转速差的减小在图中沿逆时针方向变化,因此,可得出四种情况：
(1)当nw=0时。mB>nw,油液冲击导轮D正面(凹面);MD>0,Mw>MB,即:Mw=MB+MD,此时为变矩器。
(2)当nw>0(为nB的0.85)时。nB>nw,射流的合成速度C与导轮叶片相切时,MD=0,Mw=MB,此时为耦合器(液力连轴器)。此时W轮的转速nw称为耦合工作点,又叫W轮的临界转速,变矩器应变为耦合器。
(3)当nw≈nB时。射流的合成速度C冲击导轮背面(凸面),其反作用力是有害力MD>0为负值,即Mw=MB-MD。此时,导轮应随涡轮同向旋转,防止对泵轮B加载并增益。
(4)当涡轮转速nw=nB时。循环圆内的液体就停止流动,降低或停止转矩的传递。所以,nw的增大是有限度的,nw与nB的转速比只能小于1,不能大于0.9,只能使mw≈nB才不失其液力传动的性能。
