[科普中國]-變矩系數(shù)

變矩系數(shù)(torque ratio)是液力變矩器輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩之比K，變矩系數(shù)又稱變矩比，它不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速不同而變化。

基本介紹變矩系數(shù)

液力變矩器的變矩性能，用變矩系數(shù)來表示，所謂變矩系數(shù)，是指液力變矩器渦輪力矩與泵輪力矩的比值，即

液力變矩器的變矩系數(shù)K又稱變矩比，它不是一個(gè)常數(shù)，而是隨著泵輪和渦輪轉(zhuǎn)速不同而變化。

傳動(dòng)比

液力變矩器的渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速之比，叫做液力變矩器的傳動(dòng)比，即

式中：——液力變矩器的傳動(dòng)比；

——渦輪轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)；

——泵輪轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)，它一般等于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

變矩器主要由外殼、渦輪、泵輪及導(dǎo)輪組成。變矩器外殼與泵輪作為一個(gè)整體固定在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，同時(shí)在泵輪后側(cè)也驅(qū)動(dòng)自動(dòng)變速器油泵；渦輪用花鍵與行星齒輪變速器的輸入軸相連，導(dǎo)輪用單向離合器保持固定不動(dòng)。

在變矩器內(nèi)充滿油液，泵輪用油液帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，變矩器不但可以傳遞轉(zhuǎn)矩，且能在泵輪轉(zhuǎn)矩不變的情況下，隨著渦輪的轉(zhuǎn)速改變(反應(yīng)車輛的行車速度)，而改變渦輪的輸出轉(zhuǎn)矩。這是導(dǎo)輪所起的作用，在液體循環(huán)流動(dòng)過程中，固定不動(dòng)的導(dǎo)輪給渦輪一個(gè)反作用力矩，使渦輪的轉(zhuǎn)矩不同于導(dǎo)輪的輸入轉(zhuǎn)矩。

變矩器的輸出轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩之比稱為變矩系數(shù) ，是隨渦輪轉(zhuǎn)速的改變而改變的。當(dāng)車輛起步、上坡或遇到大阻力時(shí)，由于渦輪轉(zhuǎn)速的降低，使變矩系數(shù) 相應(yīng)變大，從而使驅(qū)動(dòng)車輪自動(dòng)獲得較大的轉(zhuǎn)矩。由于變矩器的液力傳動(dòng)，不僅是隨汽車行駛阻力自動(dòng)改變變矩系數(shù)的無級變速器，還保證車輛可平穩(wěn)起步，衰減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，防止傳動(dòng)系超載。

按布置在循環(huán)圓內(nèi)兩工作輪(泵輪與導(dǎo)輪或?qū)л喤c導(dǎo)輪)之間的蝸輪數(shù)多少，可分為單級液力變矩器和多級液力變矩器。單級液力變矩器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，變矩系數(shù)一般為3~4。多級液力變矩器的各級蝸輪彼此剛性相連，變矩系數(shù)雖較大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，而且不能轉(zhuǎn)換成液力偶合器工況，所以應(yīng)用較少。

單級液力變矩器根據(jù)蝸輪在循環(huán)圓中的布置不同，可分為向心式蝸輪、軸流式蝸輪和離心式蝸輪三種形式。

相關(guān)介紹液力變矩器的力矩方程式在液力變矩器勻速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，其力矩關(guān)系式為：

式中： ——發(fā)動(dòng)機(jī)作用于泵輪的力矩(公斤**·**米)，其方向規(guī)定為正；

——工作機(jī)構(gòu)作用于渦輪的力矩(公斤**·**米)，其方向?yàn)樨?fù)；

——?dú)んw作用于導(dǎo)輪的反力矩(公斤**·**米)。

因此：

在一般情況下：

所以：

由此可知，正是由于導(dǎo)輪的作用，才使得渦輪力矩 大于泵輪力矩 ，也就是說，由于有了導(dǎo)輪，才使得液力變矩器能夠變矩。導(dǎo)輪可以使泵輪流出的工作液體的旋轉(zhuǎn)速度提高，因而，渦輪有可能在更大程度上降低工作液體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也就是說，可以從渦輪上獲得較大的力矩1。

液力變矩器的基本特性根據(jù)能量守恒定律，液力變矩器的泵輪與渦輪的力矩和轉(zhuǎn)速存在著如下關(guān)系；

式中：——液力變矩器的效率。

從上式可以看出：當(dāng)泵輪的功率一定時(shí)，隨著渦輪轉(zhuǎn)速的減小，渦輪轉(zhuǎn)矩就會(huì)增大，因而變矩系數(shù)K也增大。當(dāng)減小到零時(shí)，即當(dāng)時(shí)，K值最大，此時(shí)，變矩系數(shù)以表示(圖2)。相反，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增大時(shí)，就減小，因而變矩系數(shù)K也減小了。

渦輪轉(zhuǎn)速是隨著輸出軸上的阻抗力矩或者說是行駛阻力的大小而變化，行駛阻力增大，則減小而增大，行駛阻力減小，則增加而減少。這就是說，渦輪軸上的力矩，能夠自動(dòng)地適應(yīng)行駛情況的需要，這就是液力變矩器的基本特性。正是由于它能在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地、無級地改變輸出軸上的力矩，同時(shí)操縱輕便，所以在現(xiàn)代化的裝載機(jī)和其它機(jī)動(dòng)車輛上得到很廣泛的采用1。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

尚華娟 - 副教授 - 上海財(cái)經(jīng)大學(xué)