大型工礦軌道牽引機車的動力裝置大多為內(nèi)燃機(柴油機或汽油機)。內(nèi)燃機工作時,最大穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速與最小穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速之比約為1.5~2.8;內(nèi)燃機曲軸上的最大轉(zhuǎn)矩與最小轉(zhuǎn)矩之比約為1.06~1.25。工程機械的行駛或工作速度的變化,以及行駛阻力或工作負載的變化遠遠超過內(nèi)燃機的工作要求。因此,如果在傳動系統(tǒng)中加入液力傳動,將會大大改善工作機構(gòu)的工作性能。所以,在很多機械尤其是建設(shè)機械中廣泛地采用液力傳動。
液力傳動(動液傳動)基于工程流體力學的動量矩原理,利用液體動能而做功的傳動(如離心泵、液力變矩器)。液力傳動是以液體為工作介質(zhì)的葉片式傳動機械。它裝置在動力機械(如蒸汽機、內(nèi)燃機、電動機等)和工作機械(如水泵、風機、螺旋槳、機車和汽車的轉(zhuǎn)軸等)之間,是動力機和工作機的聯(lián)接傳動裝置,起著聯(lián)接和改變扭矩的作用。
液力傳動是液體傳動的另一分支,它是由幾個葉輪而組成的一種非剛性連接的傳動裝置。這種裝置起著把機械能轉(zhuǎn)換為液體的動能,再將液體的動能轉(zhuǎn)換成機械能的能量傳遞作用。液力傳動實際上就是一組離心泵—渦輪機系統(tǒng),離心泵作為主動部件帶動液體旋轉(zhuǎn),從泵流出的高速液體拖動渦輪機旋轉(zhuǎn),講液體動能轉(zhuǎn)換為機械能,實現(xiàn)能量傳遞。
液力傳動的輸入軸與輸出軸之間只靠液體為工作介質(zhì)聯(lián)系,構(gòu)件間不直接接觸,是一種非剛性傳動。液力傳動的優(yōu)點是:能吸收沖擊和振動,過載保護性好,甚至在輸出軸卡住時動力機仍能運轉(zhuǎn)而不受損傷,帶載荷啟動容易,能實現(xiàn)自動變速和無級調(diào)速等,因此它能提高整個傳動裝置的動力性能。
液力傳動開始應(yīng)用于船舶內(nèi)燃機與螺旋槳間的傳動。20世紀30年代后很快在車輛(各種汽車、履帶車輛和機車)、工程機械、起重運輸機械、鉆探設(shè)備、大型鼓風機、泵和其他沖擊大、慣性大的傳動裝置上廣泛應(yīng)用。
離心泵葉輪2在發(fā)動機1的驅(qū)動下,使工作液體的速度和壓力增加,并借助于導管3經(jīng)導輪8沖擊渦輪9,此時液體釋放能量給渦輪,渦輪帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)能量傳遞,這就是液力變矩器。它可使輸入力矩和輸出力矩不等;如果無導輪,就成為液力偶合器。圖示方式的液力傳動,由于導管較長等原因,能量損失大,一般效率只有70%。實際上所使用的液力變矩器是將各元件綜合在一起而創(chuàng)制的完全新的結(jié)構(gòu)形式(取消進出水管、集水槽,以具有新的幾何形狀的泵輪和渦輪代替離心機和水輪機,并使泵輪和渦輪盡可能接近,構(gòu)成一個共同的工作液體的循環(huán)圓),如圖中12。
葉輪將動力機(內(nèi)燃機、電動機、渦輪機等)輸入的轉(zhuǎn)速、力矩加以轉(zhuǎn)換,經(jīng)輸出軸帶動機器的工作部分。液體與裝在輸入軸、輸出軸、殼體上的各葉輪相互作用,產(chǎn)生動量矩的變化,從而達到傳遞能量的目的。液力傳動與靠液體壓力能來傳遞能量的液壓傳動在原理、結(jié)構(gòu)和性能上都有很大差別。液力傳動的輸入軸與輸出軸之間只靠液體為工作介質(zhì)聯(lián)系,構(gòu)件間不直接接觸,是一種非剛性傳動。