向心、轴流与离心涡轮式液力变矩器的比较分析

在液力变矩器中，涡轮的形式不同对液力变矩器的性能有重大影响。具有不同形式涡轮的液力变矩器往往具有不同的原始特性。因此，可以用涡轮的形式作为区分不同液力变矩器的标志。

不同形式的涡轮可以用液力变矩器涡轮中间流线出口和入口半径的比值fT来表示，即

一般向心式涡轮fT=0.55～0.65，轴流式涡轮fT=0.90～1.10，离心式涡轮fT=1.20～1.50，如图13.4.4（a）所示。

具有不同形式涡轮的液力变矩器具有不同的流量特性和原始特性：K=f（i），η=f（i）和λB=f（i），如图13.4.4（b）、图13.4.4（c）所示。由图13.4.4可以看到：

图13.4.4　不同形式的涡轮

（a）简图；（b）流量特性图；（c）原始特性图
1—向心式涡轮；2—轴流式涡轮；3—离心式涡轮

（1）向心式涡轮的液力变矩器的最高效率值ηmax较其他形式的液力变矩器高，对应的转速比也高。这是因为在向心式涡轮中，当i大于一定数值后，循环流量Q要比轴流式涡轮和离心式涡轮液力变矩器中的流量小很多，因而在流道中液流的相对速度较低，各种液力损失相对减小。此外，轴流式涡轮和离心式涡轮的圆盘损失也比向心式涡轮大。向心式涡轮液力变矩器的最高效率甚至可达86％～91％。

（2）向心式涡轮液力变矩器的循环流量Q随速比i增大而单调下降，而且可变化到0，因此其透穿性可在较大的范围内选择，即可使液力变矩器具有较大的正透穿性（T=2～3），也可使其具有较小的正透穿性（T=1～1.15），而轴流式和离心式液力变矩器，循环流量Q的变化范围窄，这类变矩器只能获得较小的正透穿性或基本不透穿（T=1～1.3），甚至对离心式液力变矩器可能是负透穿的。

（3）向心式涡轮液力变矩器较其他形式涡轮的液力变矩器容能量要大。这是由于向心式涡轮液力变矩器的泵轮叶片出口半径RB2位于循环圆的最大可能半径处，而在轴流式涡轮和离心式涡轮中，泵轮的出口半径RB2比循环圆最大半径要小得多，而从泵轮的转矩公式MB=ρQ（vuB2RB2-vuD2RD2）可以看出，当其他条件完全相同时，RB2值越大，则MB值也越大，因而泵轮的转矩系数值λB也越大。(www.xing528.com)

（4）向心式涡轮液力变矩器，在涡轮空载，即MT=0（i≈1.0）的情况下工作时，由于Q≈0，泵轮轴上的转矩MB也接近于0，对于发动机来说功率消耗小。但轴流式和离心式液力变矩器，在涡轮空载时，由于循环圆中的流量Q≠0，因此泵轮的转矩系数λB也不等于零，有时甚至可能是很大的数值。这样，发动机仍需要消耗较大的功率，并使工作液体发热。

（5）向心式涡轮液力变矩器起动变矩比K0较低，但在高效率工作区域（i=0.4～0.8）内的K值却较高，而车辆行驶和工作时，大部分是在液力变矩器的最高工作区域内。因此，向心式涡轮液力变矩器并不能降低车辆实际的动力性能和加速性能。

由于向心式涡轮液力变矩器具有上述一系列的优点，因而在各种运输车辆和工程机械上多采用这种形式的液力变矩器。

图13.4.5和图13.4.6分别给出了轴流式和离心式涡轮液力变矩器的结构简图和原始特性曲线。

图13.4.5　轴流式涡轮液力变矩器

（a）结构简图；（b）原始特性曲线

图13.4.6　离心式涡轮液力变矩器

（a）结构简图；（b）原始特性曲线