液力传动之所以得到广泛应用,是因为它使得原有机器具有了一些新的性能。从系统匹配的角度来看,与发动机的合理匹配扩展了发动机稳定工作的区间,增加了调速、变矩范围。从这个角度,可以将“发动机+液力传动元件”视为一个性能更为优异且能更好地满足纷繁复杂的车辆行驶需要的复合型动力装置。之所以能做到这些,是因为液力传动元件具有以下优良的特性:
(1)作为一种叶轮机械,液力元件具有能容大、功率密度高的特点。根据流体力学相似理论,液力元件所吸收发动机功率为其输入转速的3次方和有效直径的5次方,与其他传动形式相比具有明显的优势。
(2)主要构件间通过流体传动,叶轮间无机械磨损,可靠性高,保养简单。与一般采用摩擦或啮合的机械传动不同,液力元件的叶轮间设置有间隙,在工作腔内通过流体循环流动传递能量,没有直接磨损,因此具有较长的寿命,保养简单。
(3)具有自动适应性、无级变速和变矩以及过载保护的能力,提高了车辆驾驶和乘坐的舒适性。采用液力元件的传动系统能够根据载荷,自动无级地调整液力元件的速比工况以适应车辆的行驶需求,使起步平稳、加速均匀、乘员乘坐舒适;另外,采用液力传动的车辆,与机械传动车辆相比,能够减小挡位数目,简化车辆操纵,并且易于实现换挡操纵的自动化;在困难和复杂路面,还可以防止发动机过载和熄火。
(4)使车辆具有良好的稳定的低速性能,可以提高车辆在软路面(如泥泞地、沙地、雪地和其他非硬土壤路面)的通过性。曾用汽车做过对比试验,在软路面上起步和行驶时,采用液力传动较用机械传动的车轮下陷量约小25%,滑转小,附着储备提高2~3倍,提高了汽车的通过性。
(5)能够隔离和衰减整个驱动系统的振动和冲击,大幅降低其动态载荷。试验表明,采用液力变矩器后,扭转振动的幅值可降到50%以下。曾在重型载重汽车上做过应用液力传动和机械传动的对比试验,前者比后者的最大负荷降低18.5%,发动机使用寿命延长47%,齿轮变速箱寿命延长400%,差速器寿命延长93%。(www.xing528.com)
同样,采用液力传动的车辆,与机械传动相比也存在一些缺点:
(1)液力传动系统效率比机械传动系统低,经济性相对较差。常用的液力变矩器峰值效率一般不超过85%~87%,加装单向联轴器(超越离合器)的综合式液力变矩器在良好路面下,最高效率可以达到97%~98%。为弥补效率上的劣势,目前多采用将输入端的泵轮和输出端的涡轮结合为一体的闭锁离合器,以实现良好路面较高效率的传动。
(2)结构布置不够灵活。与液压传动和电传动相比,液力传动在车辆等移动或固定设备的传动系统中的位置相对固定,没有液压管路和电缆线束布置便利。
(3)需要增设液力传动所必需的附加设备,如供油、换热、充液率控制、起动加温装置等系统,因而体积和质量要比机械传动略大,结构也更为复杂,造价较高。
(4)由于液力元件的输入和输出构件之间没有刚性联系,因此不能利用发动机的惯量来制动,也不能用牵引的方法来起动发动机。
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