液力耦合器

液力耦合器又稱液力聯軸器，是一種用來將動力源(通常是發動機或電機)與工作機連接起來傳遞旋轉動力的機械裝置。曾應用於汽車中的自動變速器，在海事和重工業中也有著廣泛的應用。

液力耦合器

以液體為工作介質的一種非剛性聯軸器，又稱液力聯軸器。動力機(內燃機、電動機等)帶動輸入軸旋轉時，液體被離心式泵輪甩出。這種高速液體進入渦輪后即推動渦輪旋轉，將從泵輪獲得的能量傳遞給輸出軸。最後液體返回泵輪，形成周而復始的流動。液力耦合器靠液體與泵輪、渦輪的葉片相互作用產生動量矩的變化來傳遞扭矩。它的輸出扭矩等於輸入扭矩減去摩擦力矩，所以它的輸出扭矩恆小於輸入扭矩。液力耦合器輸入軸與輸出軸間靠液體聯繫，工作構件間不存在剛性聯接。液力耦合器的特點是：能消除衝擊和振動；輸出轉速低於輸入轉速，兩軸的轉速差隨載荷的增大而增加；過載保護性能和起動性能好，載荷過大而停轉時輸入軸仍可轉動，不致造成動力機的損壞；當載荷減小時，輸出軸轉速增加直到接近於輸入軸的轉速。液力耦合器的傳動效率等於輸出軸轉速乘以輸出扭矩(輸出功率)與輸入軸轉速乘以輸入扭矩(輸入功率)之比。一般液力耦合器正常工況的轉速比在0.95以上時可獲得較高的效率。液力耦合器的特性因工作腔與泵輪、渦輪的形狀不同而有差異。如將液力耦合器的油放空，耦合器就處於脫開狀態，能起離合器的作用。液力減速器性能參數

液力耦合器耦合葉輪傳遞動力的方法是利用兩個並無機械聯繫的葉輪，通過液壓油等進行動力的連接。在耦合器封閉的殼體內有兩個傳力葉輪及其配套機械裝置，其中主動葉輪稱為泵輪，另一個叫做渦輪。兩輪為沿徑向排列著許多葉片的半圓環，它們相向耦合布置，互不接觸，中間有3mm到4mm的間隙，並形成一個圓環狀的工作輪。發動機曲軸驅動泵輪，渦輪與輸出軸相聯。耦合器殼體內充滿液壓油。當泵輪轉動時，葉片帶動油液，在離心力作用下，這些油液被甩向泵輪葉片邊緣，並衝擊渦輪葉片，使渦輪開始轉動。在慣性作用下，沖向渦輪的油液進入渦輪內緣，並重新回到泵輪內緣。如此周而復始。

液力耦合器是以液體為工作介質的一種非剛性聯軸器。液力耦合器(見圖)的泵輪和渦輪組成一個可使液體循環流動的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上，渦輪裝在輸出軸上。泵輪和渦輪裝合后，形成環形空腔，其內充有工作油液。

泵輪通常在內燃機或電機驅動下旋轉，葉片帶動油液，在離心力作用下，這些油液被甩向泵輪葉片邊緣，由於泵輪和渦輪的半徑相等，故當泵輪的轉速大於渦輪轉速時，泵輪葉片外緣的液壓大於渦輪葉片外緣的液壓，由於壓差液體衝擊渦輪葉片，當足以克服外阻力時，使渦輪開始轉動，即是將動能傳給渦輪，使渦輪與泵輪同方向旋轉。油液動能下降后從渦輪的葉片邊緣又流回到泵輪，形成循環迴路，其流動路線如同一個首尾相連的環形螺旋線。液力耦合器靠液體與泵輪、渦輪的葉片相互作用產生動量矩的變化來傳遞扭矩。在忽略不計葉輪旋轉時的風損及其他機械損失時，它的輸出(渦輪)扭矩等於輸入(泵輪)扭矩。

根據用途的不同，液力耦合器分為普通型液力耦合器、限矩型液力耦合器和調速型液力耦合器。其中限矩型液力耦合器主要用於對電機減速機的啟動保護及運行中的衝擊保護，位置補償及能量緩衝；調速型液力耦合器主要用於調整輸入輸出轉速比，其它的功能和限矩型液力耦合器基本一樣。

根據工作腔數量的不同，液力耦合器分為單工作腔液力耦合器、雙工作腔液力耦合器和多工作腔液力耦合器。根據葉片的不同，液力耦合器分為徑向葉片液力耦合器、傾斜葉片液力耦合器和迴轉葉片液力耦合器。

（1）具有柔性傳動自動適應功能。

（2）具有減緩衝擊和隔離扭振功能。

（3）具有改善動力機啟動能力，使之帶載荷或空載啟動功能。

（4）具有在外載荷超載時保護電機和工作機不受損壞的過載保護功能。

（5）具有協調多動力機順序啟動、均衡載荷和平穩並車功能。

（6）具有柔性制動減速功能（指液力減速器和堵轉阻尼型液力耦合器）。

（7）具有使工作機延時緩慢啟動功能，能平穩地啟動大慣量機械。

（8）對環境的適應性強，可以在寒冷、潮濕、粉塵、需防爆的環境下工作。

（9）可以使用廉價的籠型電機替代價格昂貴的繞線式電機。

（10）對環境沒有污染。

（11）傳遞功率與其輸入轉速的平方成正比，輸入轉速高時，能容量大，性能價格比高。

（12）具有無級調速功能，調速型液力耦合器可以在輸入端轉速不變的條件下，通過在運行中調節工作腔的充液量而改變輸出力矩和輸出轉速。

（13）具有離合功能，調速型和離合型液力耦合器，可以在電機不停止轉動的條件下，使工作機啟動或制動。

（14）具有擴大動力機穩定運行工作範圍功能。

（15）具有節電效果，能降低電機的啟動電流和持續時間，降低對電網的衝擊，降低電機的裝機容量，大慣量難啟動機械應用限矩型液力耦合器和離心式機械應用調速型液力耦合器節能效果顯著。

（16）除軸承、油封外無任何直接機械摩擦，故障率低，使用壽命長。

（17）結構簡單，操作維護簡便，不需要特別複雜的技術，養護費用低。

（18）性能價格比高，價格低廉，初始投資少，投資回收期短。

（1）始終存在轉差率，有轉差功率損失，限矩型液力耦合器的額定效率約等於0.96，調速型液力耦合器與離心式機械匹配相對運行效率在0.85~0.97之間。

（2）輸出轉速始終低於輸入轉速，且輸出轉速不能像齒輪傳動那樣準確不變。

（3）調速型液力耦合器需要附加冷卻系統，增加投資費用和運行費用。

（4）佔地面積較大，需要在動力機與工作機之間佔有一定空間。

（5）調速範圍相對較窄，與離心機械匹配調速範圍為1~1/5，與恆力矩機械匹配調速範圍為1~1/3。

（6）無變矩功能。

（7）傳遞功率的能力與其輸入轉速的平方成正比，輸入轉速過低時，耦合器規格增大，性能價格比降低。

液力耦合器曾應用於早期的汽車半自動變速器及自動變速器中。液力耦合器的泵輪與發動機的飛輪相連接，動力由發動機曲軸傳入。在有些時候，耦合器嚴格上講是飛輪的一部分，在這種情況下，液力耦合器又被稱為液力飛輪。渦輪與變速器的輸入軸相聯。液體在泵輪與渦輪間循環流動，使得力矩從發動機傳至變速器，驅動車輛的前進。在這方面，液力耦合器的作用非常類似於手動變速器中的機械離合器。由於液力耦合器無法改變轉矩的大小，現已被液力變矩器所取代。

可用於冶金設備，礦山機械，電力設備，化工及各種工程機械中。