液力傳動的損失課件

液力傳動的損失液力傳動在傳遞動力的過程中，有能量損失。包括三種：液力損失、容積損失、機械損失。損失的表示用液力效率，容積效率，機械效率（注意：在這里為了與工程習慣上一致，便于閱讀文獻，效率下標的表示與《流體機械原理》中表示不同）。

1一、液力損失

由于液體有粘性，在運動過程中，必然產生摩阻損失；在傳動的工作腔內液體還要產生各種損失（局部損失），這些損失包括葉輪進口沖擊損失、局部擴大或收縮損失、流道中的擴散損失等。這些損失是液體流動過程中引起，統(tǒng)稱液力損失。2摩擦阻力損失主要為流體質點（流層間）的粘性摩阻和液體與邊壁間的摩阻引起，以表示：—流道長度；—流道水力半徑；—摩阻系數；—液流相對速度（由于葉輪與液體有相對運動)3—沖擊損失系數；—沖擊損失速度。沖角2.局部損失（1）沖擊損失——泵輪和渦輪的液流進口均可能產生沖擊損失，主要是液流方向與葉片骨線方向不同引起。4（2）突然擴散或收縮損失——液流由葉輪進口前無葉片進入葉片，會產生過流斷面的突然收縮。而液流由葉輪出口離開葉片時，會產生過流斷面的突然擴大。出口突然擴大進口突然收縮（3）葉輪流道擴散損失——在葉輪內流道的擴散引起53.液力效率：總液流引起的液力損失為：對泵輪為,渦輪為,導輪為。由此，在單位重量的液體經過泵輪后，能量的增加為：單位重量的液體流過渦輪后的能量為：單位重量的液體流過導輪時，損失的能量為。6在工作腔內，液體沿著軸面液流的流線旋轉一周，最后回到原來位置，其總能量是不變的（因為穩(wěn)定流動）。說明在液流過程中，液體質點從泵輪中獲得的能量,傳給渦輪為(為負數），剩余的能量全部損失了。因此，液力傳動的液力效率由液力損失確定：7在液力傳動中，泵輪與輸入的動力機相聯，輸出是由渦輪帶動工作機。導輪只是改變動量和增加損失，若把此部分損失計入泵輪（算入泵輪損失），則：液力傳動的液力效率為泵輪的液力效率與渦輪的液力效率的乘積。8泵輪由動力機獲得能量（即泵輪軸能量）為,而液流經過泵輪后獲得的能量為,因此泵輪的液力效率為：（中包括在內）渦輪輸出帶動工作機的能量為（即渦輪軸能量），而液體從泵輪獲得的能量為()。因此渦輪的液力效率為：9二、容積損失在液力傳動的液流工作腔內，有間隙存在，由于各處的壓力變化，使部分液體沒有經過泵輪

渦輪

導輪的順序循環(huán)，而是由間隙中通過（有利潤滑），損失部分流量，則形成能量（功率）的損失，使效率降低。泵輪出口A點壓力高，泵輪進口B點和渦輪出口C點壓力低，部分液流（q1,q2)經泵輪內環(huán)和渦輪內環(huán)由B點間隙或C點間隙流入泵輪內，而未進入渦輪做功。10q1和q2未損失掉（未漏走），但造成功率損失，影響效率。容積效率內部泄漏量的計算，用密封泄漏的公式進行計算—流量系數；—密封環(huán)面積；—密封進出口壓差。11三、機械損失在液力傳動過程中，機械損失主要由軸承、密封損失及泵輪和渦輪的輪盤損失。由于軸承、密封損失與轉速無關，不專門分析。輪盤損失與葉輪的直徑與轉速有關，這種損失要消耗功率，使液力傳動效率降低。圓盤摩擦力矩為：（）—圓盤阻力系數，與液流流態(tài)有關（紊流、層流）12泵輪輪盤外表面：Ⅰ、Ⅱ空間渦輪輪盤外表面：Ⅰ、Ⅱ空間泵輪與導輪間表面：Ⅲ空間渦輪與導輪間表面：Ⅳ空間13各輪摩擦面間的相對旋轉角速度泵輪與渦輪間（）泵輪與導輪間（）渦輪與導輪間（）液力傳動機械效率14泵輪機械效率:—泵輪軸的扭矩（動力機作用，動力矩）；—泵輪與渦輪間（Ⅰ、Ⅱ空間）的圓盤摩擦力矩；當(即)時，為阻力矩，?。?）；當(即)時，為動力矩，取（+）；—泵輪與導輪間（Ⅲ空間）的圓盤摩擦力矩；—泵輪軸承與密封的摩擦力矩。15渦輪機械效率—渦輪軸輸出力矩（工作機對渦輪軸作用力矩）;—液體對渦輪的作用力矩，為動力矩，—渦輪與泵輪間（Ⅰ、Ⅱ空間）的圓盤摩擦力矩；—渦輪與導輪間（Ⅳ空間）的圓盤摩擦力矩；—渦輪軸承和密封的摩擦力矩。當(即)時，為動力矩，?。?）；當(即)時，為阻力矩，?。?）；16四、液力傳動總效率根據定義：將此式分子、分母同乘，，則：（在式中，代入時清去）17又：（在式中，代入時清去）18又：而19第四節(jié)相似理論在液力傳動中的應用

液力傳動為葉片式流體機械的工作過程，其原理和模型的特性關系符合流體機械（泵和水輪機）的相似規(guī)律，當滿足：幾何相似、運動相似和動力相似條件時，原型和模型的特性可進行換算。20主要有、和一、流量關系：－單位流量（無因次）相似工況時：三個參數。21二、能頭關系：（葉輪能頭：)－單位能頭（)相似工況時：22三、泵輪液力扭矩系數：由（）由：即：—泵輪液力扭矩系數（)當為相似工況時（),—物理意義：當工作液的，轉速，有效直徑時，泵輪對工作液的作用扭矩。23名稱：流體機械及工程（二級學科）研究方向：1、流體機械內部流場流動分析及試驗

2、流體機械優(yōu)化設計理論

3、流體機械空化及多相流動

4、流體機械系統(tǒng)的瞬變流動

5、流體機械強度分布、振動及穩(wěn)定性學科介紹24博士生導師：曹樹良、吳玉林、陳乃祥、許洪元課題介紹：1、大型水輪機穩(wěn)定性分析、流場計算

2、PIV、LDV試驗

3、狀態(tài)監(jiān)測

4、固液兩相流泵、氣液混輸泵

5、瞬變流（水電站系統(tǒng)、水泵站系統(tǒng)）

6、可逆式水泵、水輪機

7、航天高速泵

8、微小型泵學科介紹25曹樹良（教授、博導） 吳玉林（教授、博導）

陳乃祥（教授、博導) 許洪元（教授、博導）王正偉（副教授) 劉樹紅（副教授）

羅先武 趙令家研究所介紹26博士生導師：曹樹良、吳玉林、陳乃祥、許洪元課題介紹：1、大型水輪機穩(wěn)定性分析、流場計算

2、PIV