底盘第一二章.docx

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底盘第一二章

第二篇　　底盘

第一章传动系概述

一、传动系功用：

工程机械的动力装置和驱动轮之间的传动部件总称为传动系统。

工程机械采用柴油机作为动力装置，柴油机的特点是扭矩小而转速高，转速变化范围小，而工程机械的作业特点是速度低而牵引力要求大，转速变化范围大，因此不能直接用柴油机驱动车轮，须经传动系使柴油机的扭矩增大，转速降低后再驱动。

除此之外，根据实际需要要经常变换运行速度和方向，另外有时因临时停车或柴油机启动、调试和排除故障等，需要暂时中断动力传递。

功用：

减速增扭、改变行驶速度及方向、切断动力等。

二、要求：

结构先进、布置合理、质量轻、传动平稳、传动效率高、操作轻便、安全可靠、保养及调整方便等。

三、分类：

1、根据工程机械行走方式分：

（1）轮式机械传动系：

（2）履带式机械传动系

2、根据传动装置的结构与工作原理分：

（1）机械式传动系；

（2）液力机械式传动系

（3）全液压式传动系；（4）电传动系

四、各类型传动系简介

1、机械式传动系：

主离合器、变速箱、万向节传动装置、主传动器、差速器等。

主传动器、差速器和半轴装在同一壳体内，称为驱动桥。

履带式机械传动系：

主离合器、联轴器、变速箱、主传动、左右转向离合器、终传动等。

2、液力机械式传动系：

装载机采用液力机械式传动。

传动路线为：

柴油机→液力变矩器→主离合器→万向传动装置→主传动→差速器→半轴→终传动→前后驱动轮

3、全液压式传动系统：

特点：

结构简单、重量轻、操纵方便、效率高等。

工程机械中，全液压挖掘机应用越来越广泛，随着液压元件性能的不断提高，液压传动将应用越来越多。

4、电动轮式传动系统：

大型工程机械上已出现有电动机直接装在车轮上驱动行走轮，但尚未全面推广。

第二章液力偶合器和液力变矩器

1.液力偶合器和液力变矩器的基本原理

利用液体为工作介质来传递动力，即通过液体在循环流动过程中，液流动能的变化来传递动力。

这种传动称为液力传动。

２、液力传功装置中必须具有如下机构：

①盛装与输送循环工作液体的密闭工作腔；

②一定数量的带叶片的工作轮及动力输入输出轴，实现能量的转换与传递；

③满足一定性能要求的工作液及辅助装置，以实现能量的传递并保证正常工作。

３、液力偶合器与液力变矩器的基本原理

通过和输入轴相连接的泵轮，把输入的机械能转变为工作液体的动能，使工作液体动量矩增加。

和输出轴相连接的涡轮，把工作液体的动能转变为机械能输出，并使工作液体的动量矩减小。

第一节液力偶合器的结构和基本原理

一、液力偶合器的结构

1、主要组成部件：

工作轮：

包括一个泵轮和一个涡轮。

工作轮的基本结构：

环形壳体内径向排列着许多叶片。

2、液力偶合器各部件的相互关系

泵轮：

与泵轮轴相连，由内燃机驱动。

涡轮：

与从动轴（涡轮轴）相连。

安装在密封的外壳之中，其端面与泵轮端面相对，二者之间有2mm-5mm的间隙。

泵轮和涡轮的内腔之间形成环形空腔，工作时，空腔内充满油液。

工作轮材料：

铸铝，亦有冲压或焊接。

二、液力偶合器的工作原理

１、工作情况：

内燃机通过泵轮轴带动泵轮转动，其叶片中的油液被带着一起转动，油液在离心力的作用下，沿叶片向外缘流动。

因此，在内外缘之间形成压力差，其差值取决于泵轮的半径和转速。

当泵轮的转速大于涡轮的转速时，泵轮叶片外缘的油液压力大于涡轮叶片的油液压力；而涡轮叶片内缘的油液压力大于泵轮内缘的油液压力。

因此，在压力差的作用下，工作油液不仅绕着工作轮轴线作圆周运动，并且在油液压力差作用下，在循环圆内作环流运动。

液体质点的流线形成环形螺旋线。

２、液力偶合器的动力传递特点：

（１）由于液体做循环圆流动，发动机的动力由泵轮经液体传递到涡轮。

涡轮与泵轮之间的转速差愈大，液压油所传递的动能愈大。

但液压油所传递给蜗轮的最大扭矩只能等于泵轮从发动机那里得到的扭矩，且发生在涡轮开始旋转的瞬间。

（２）液力偶合器实现传动的条件：

工作油液在泵轮与涡轮之间有循环流动。

（３）循环流动产生的条件：

两个工作轮叶片的外缘处产生液压差，这可以由两工作轮的转速不等得到。

三.液力偶合器的特性参数

1.液力偶合器的特性：

泵轮轴上的力矩与涡轮轴上的力矩相等，且旋转方向相同，即：

T1=T2

2.液力偶合器的效率η：

η为输出功率与输入功率之比。

液力偶合器的效率等于它的传动比。

即传动比愈大，涡轮轴转速愈高，效率愈高。

当涡轮轴转速为零时，效率为零。

当传动比大于0.985时，效率也接近于零。

由于摩擦力的存在，液力偶合器的效率永远小于1。

为了提高运转经济性，防止油温过高，偶合器很少在低传动比下工作。

3、液力偶合器的特性：

当泵轮转速一定时，效率与传动比之间的关系，两者成正比，为一通过原点的直线。

第二节液力变矩器的结构和基本原理

基本原理与偶合器相同,都是利用转速引起的油压差带来的循环流动传递扭矩。

不同之处是：

采用固定导轮及各工作轮具有不同形状的叶片,使工作液压油在循环流动的过程中，导致涡轮输出的扭矩不同于泵轮输入的扭矩，即所谓“变矩”。

一、液力变矩器的结构：

由泵轮、涡轮及导轮等三个工作轮及其它零件组成。

泵轮和涡轮都通过轴承安装在壳体上，导轮则与壳体固定不动。

三个工作轮都密闭在由壳体形成的并充满油液的空间中。

各工作轮中装有弯曲成一定形状的叶片，以利油液的流动。

各工作轮中心部分成圆环形，称之为循环圆内环。

二、液力变矩器的工作原理

１、工作原理：

将液力变矩器的循环圆上的中间环流展开成一直线，设发动机的转速nb及负荷Mb不变。

（1）机械起动之前，涡轮转速为零，此时工作液体在泵轮叶片带动下，以一定的绝对速度沿图中箭头1的方向冲向涡轮叶片。

因为涡轮静止不动，液流将沿着叶片流出涡轮并冲向导轮，其方向如图中箭头2所示，之后液流再从固定不动的导轮叶片沿图中箭头3所示方向流回泵轮中。

工作液体流过各轮叶片时，由于受到叶片的作用，其方向发生变化．即液体受到各轮转矩作用。

设泵轮、涡轮和导轮对液体的作用转矩分别用以下符号表示，根据液体受力平衡条件，得

根据作用与反作用公理，各工作轮加给液体的转矩与液体加给工作轮的转矩大小相等，方向相反。

设液体加给泵轮、涡轮、导轮的转矩如下表示，则：

以上说明液体加给涡轮的转矩等于泵轮与导轮对液体的转矩之和。

当导轮转矩与泵轮转矩同方向时，则涡轮转矩（即液力变矩器输出力矩）大于泵轮转矩（即液力变矩器输入转矩），从而实现了变矩功能。

（2）机械起步后：

当液力变矩器输出转矩经传动系产生的牵引力足以克服机械的起动阻力时，则机械起动并加速行驶，同时涡轮转速也逐渐增加。

这时液流在涡轮出口处不仅有沿叶片的相对速度，还有沿圆周方向的牵连速度，因此，冲向导轮叶片的绝对速度应是二者的合成速度。

因假设泵轮转速不变，故液流在涡轮出口处的相对速度不变，但因涡轮转速在变化。

故牵连速度也在变化。

由图可见，冲向导轮叶片的绝对速度将随着牵连速度的增加而逐渐向左倾斜，使导轮所受转矩逐渐减小，故涡轮的转矩也随之减小。

当涡轮转速增大到某一值时涡轮流出的液流方向，正好沿导轮叶片的切线方向时，由于液流流经导轮后其方向不变，故导轮转矩应为零，于是泵轮转矩与涡轮转矩数值相等。

（３）若涡轮转速继续增大，液流方向继续向左倾斜，则液流对导轮的作用反向，冲向导轮叶片背面，使导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反，则涡轮转矩为泵轮与导轮转矩之差，这时液力变矩器的输出转矩反而比输入转矩小。

（４）当涡轮转速增大到与泵轮转速相等时，由于循环圆中的液体停止流动，涡轮扭矩为０，不能传递动力。

当涡轮转速降低时（即机械所受到的外阻力增加时），涡轮转矩将自动增加，正好适合机械克服外阻力需要，这就是液力变矩器能自动适应外载荷变化的变矩性能。

2、液力变矩器的特性

（1）变矩比K：

涡轮轴上的扭矩与泵轮上的扭矩之比。

（2）传动比i：

涡轮轴转速与泵轮转速之比。

（3）传动效率η：

涡轮轴上的输入功率与泵轮轴上输出功率之比。

（4）液力变矩器的外特性曲线：

当泵轮转速一定时，泵轮扭矩、涡轮扭矩、传动效率与涡轮转速之间的关系曲线。

由试验得出。

以上为简单三元件液力变短器外特性曲线。

从上可看出，随着涡轮转速的提高，涡轮转矩逐渐减小；反之，当外阻力增大使涡轮转速下降时，则涡轮转矩增大。

这就是液力变矩器自动适应外阻力变化的无级变速功能。

当泵轮转速为０时，涡轮转矩最大，符合机械起动时的需要。

而涡轮转速变化时，泵轮转矩变化是不大的。

另外，液力变短器的效率只有一个最大值，这时液力变矩器的损失最小，称为最佳工况。

当涡轮转速为０或最大时，效率均为零，这时没有功率输出。

三、液力变矩器的结构形式

１、正转型和反转型液力变矩器：

按各工作轮在循环圆中的顺序（泵轮１，涡轮２、导轮３）分为１２３型（正转）和１３２型（反转）。

（１）正转型液力变矩器，从液流在循环圆中的流动方向看，导轮在泵轮之前，在正常的牵引工况下，泵轮与涡轮的旋转方向相同。

（２）反转型液力变矩器，导轮在泵轮之后，涡轮在泵轮之前。

由泵轮流出的液流首先冲击导轮，然后冲击涡轮。

由于液流经过导轮后，导轮改变了液流方向，因而液流冲击涡轮时，使其旋转方向与泵轮旋转方向相反。

这种液力变矩器，由于液流方向变化剧烈，因此损失较大，比正转型效率低，应用不广。

２、单级和多级液力变矩器

液力变矩器的“级”是指安置在泵轮与导轮，导轮与导轮之间的刚性联接的涡轮叶栅数。

即间隔布置在导轮和泵轮之间的涡轮个数。

３、单相和多相液力变矩器

“相”是液力变矩器所具有的几种不同工作状态的数目。

（1）单级单相液力变矩器：

一个泵轮、一个涡轮和一个固定的导论。

（2）单级两相（三相）液力变矩器：

导轮和固定壳体间装有一单向离合器（自由轮机构），允许导轮按泵轮的转动方向自由旋转（按偶合器状态工作），而当导轮有反向旋转的趋势时，则自由轮机构楔住不转（按变矩器状态工作）。

自由轮的楔住或自由旋转的作用，是由进入导轮的液流方向自动控制的。

这种液力传动装置亦称综合式液力变矩器，在工程机械中应用较广。

（3）多涡轮变矩器：

介绍ZL50装载机液力变矩器

4、工程机械采用液力传动的特点

（1）自动适应性：

液力变矩器具有自动变矩、变速的特性，使机械具备了自动增大牵引力，降低传动系统中的动载荷等优良性能。

（2）防振隔振作用（3）良好的起动性

（4）限矩保护（5）无级变速