液力偶合器

偶合器的轴向推力

偶合器运转时叶轮上的轴向推力由推力轴承承受。设计时必须算出轴向推力的大小及其方向，以确定轴承的承载能力

作用在叶轮(以涡轮为例)上的轴向推力由三部分组成(如图所示)：涡轮内外壁因油压不等而产生的轴向力F₁，方向使涡轮和泵轮靠近；因液流轴面流速υ_m方向变化而引起的推力F₂，其方向使涡轮与泵轮分开；以及因供油压力和不平衡面积而产生的推力F₃，方向使两叶轮分开。轴向推力的计算可按下表进行

对于小功率采用滚动轴承来承受推力的偶合器，常采用估算法来确定推力。从上表中F₁和F₂公式可以推出

式中　K——轴向推力系数，min²/m；

ρ——油的密度，kg/m³；

g——重力加速度，m/s²；

n_B——泵轮转速，r/min；

D——偶合器有效直径，m

对于流道几何相似偶合器，在相同充油度下将具有相同的K＝f(i)特性，此特性由模型试验求得。在缺乏试验特性时，可借用流道几何形状类似和结构相近偶合器的推力特性进行估算。对于大多数偶合器，i＝0.8～1.0范围内，Kρ×10³≤2～4；按此可确定滚动轴承的使用寿命；i＝0时，Kρ×10³＝ -(10～38)，可以此来校验轴承的最大承载能力

应当指出，偶合器泵轮和涡轮轴向推力大小相等，方向相反，运转中推力大小和方向都可能变化，所选用轴承必须能承受左右两个方向的推力

轴向推力计算公式

名  称

计算公式或参数选择

转速比 i

按运转工况选择。一般选i＝0.97，0.95和0三点

泵轮角速度ω_B/s^-1

n_B——泵轮转速，r/min

工作油密度ρ/kg·m^-3

按油种及油温确定。20号机械油70℃时ρ＝870kg/m³

流道有效半径R/m

R＝D/2

最小油平面半径R₀/m

全充油时常取R₀＝d₀/2

泵轮最大浸油半径R_j/m

视结构而定

涡轮内外壁因油压力不等而产生的轴向力F₁/N

方向使两叶轮相互靠近，设为“-”

流道内液流流动中心半径R_m/m

按匀速流流动模型计算

中央轴面流线内半径R₁/m

(说明同上)

中央轴面流线外半径R₂/m

(说明同上)

偶合器所传转矩M/N·m

流道内循环流量Q/m³·s^-1

因液流方向变化而产生的推力F₂/N

方向使两叶轮分开，设为“+”

偶合器外供油压力*p₀/Pa

视供油系统而定，通常P₀＝(0.5～2)×10⁵Pa

因不平衡面积而产生的推力F₃/N

按图示结构，该力方向为“+”

轴向力的合力F/N

F＝-F₁+F₂+F₃

注：1.通常选用i＝0.97～0.95工况计算轴向推力F，以计算长期运转下推力轴承的使用寿命；以i＝0工况计算最大推力，以校核短期超载荷运转下轴承承载能力，防止轴承破坏。

2.* 项对于定量部分充油的牵引型和限矩型偶合器并不存在，故F₃＝0。