耦合器是利用液体来传递能量的液力元件工作原理

耦合器是利用液体来传递能量的液力元件。它能保证主动轴和被动轴之间的柔性传动，并且当工作液体与工作轮相互作用时，将主动轴上的转矩大小不变地传递给被动轴。

与泵轮刚性连接的主动轴是由发动机轴带动旋转的，其转速为nB。由泵轮流出的液体进入涡轮，并冲击它的叶片，液流被迫沿涡轮叶片间的流道流动，液流的速度减小；同时，液体的能量转变成耦合器被动轴（与涡轮刚性相连）上的机械能。被动轴以转速nT旋转。当液体对涡轮做功，能量降低以后，又重新回到泵轮，吸收能量。如此继续不断循环，就实现了泵轮与涡轮之间的能量传递。

在一般情况下，耦合器的涡轮转速nT总是小于泵轮转速nB，因此工作液体在泵、涡轮叶片间通道内的流动总是沿着图14.1.2中的箭头方向进行的。

当涡轮的转速nT大于泵轮的转速nB时，工作液体将会发生与箭头相反方向的流动，涡轮将起到相当于泵轮的作用，而泵轮由涡轮带动旋转。例如，耦合器作为车辆传动中的一个元件，当车辆在重力作用下快速下坡时，涡轮转速就有可能超过泵轮转速，并带动泵轮旋转，此时泵轮与发动机一起起到阻止车辆高速下坡的作用。

下面来分析耦合器速度的关系。

假定工作轮的叶片都是径向的直叶片，片数泵轮和涡轮进出口角均为90°，βB1=βB2=βT1=βT2=90°，则有：w=vm，u=vu。因此画出泵轮和涡轮进出口的速度三角形，如图14.1.2和图14.1.3所示。

图14.1.2　液力耦合器泵轮的速度三角形

图14.1.3　液力耦合器涡轮的速度三角形

因为工作液体在工作轮间无叶片区流动时的动量矩不变，即有(www.xing528.com)

泵轮和涡轮转矩分别为

此式说明，一切耦合器中，泵轮叶片所给予液体的转矩恒等于液体作用于涡轮叶片上的转矩，即耦合器不能改变所传递转矩的大小。

将代入式（14.1.1）和式（14.1.2），可得

由上式可见，当nB，ρ为常数时，泵轮转矩MB（或涡轮输出转矩-MT）随nT变化的规律与耦合器循环圆中流量q随nT的变化规律相似。

和液力变矩器一样，液力耦合器在平衡工况下存在能量平衡关系：

式中，HB——泵轮使流经泵轮后单位重量的液体所增加的能头，一般为正值；

HT——涡轮使流经涡轮后单位重量的液体所增加的能头，一般为负值；

∑Hs——液体在流动过程中消耗于液力耦合器的泵轮和涡轮中的能头，∑Hs=HsB+HsT，HsB和HsT分别为消耗于泵轮和涡轮中的能头。