CN106678322B - 一种液力耦合器叶轮及液力耦合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液力耦合器叶轮及液力耦合器，包括轮毂和多个叶片，轮毂一端开口，其中部设有轴孔，多个叶片径向均匀分布在轮毂内；叶片顶端均设有切削平面和铸造弧面，切削平面和铸造弧面连续设置，且切削平面靠近轴孔设置，切削平面与轮毂的开口端齐平，铸造弧面朝向轮毂内倾斜设置，并与切削平面成夹角设置；叶片的厚度由顶端朝向根部逐渐增大，且由外径朝向内径逐渐增大。优点：叶片顶端切削平面设计，有效切除铸造缺陷和铸造微裂纹；叶片顶端铸造弧面的设计油流阻力小，利于叶轮高速高效的动力传递，叶片的质量和厚度分布与轮毂保持一致，大幅降低铸造缺陷出现概率，提升品质，改善叶片应力分布，提高安全系数。

Description

一种液力耦合器叶轮及液力耦合器

技术领域

本发明涉及液力机械技术领域，特别涉及一种液力耦合器叶轮及液力耦合器。

背景技术

液力偶合器在国内已应用多年，被广泛应用在各行各业，液力偶合器主要零部件就是叶轮，叶轮之间互不接触，其主要的失效形式为叶轮叶片断裂。

通常小型号的液力耦合器采用铸造工艺，即叶轮轮毂与叶片为整体铸造成型，叶片多为平面径向直叶片，且叶片各处等厚，叶片顶端要么为铸造成型，有铸造圆弧；要么为切削加工处理，为平面。

整体铸造的叶轮相对焊接叶轮有很大的优势，在强度、参数性能、可靠性等方面都有大幅提升。但铸造工艺同时也给叶轮带来了气孔，夹渣，疏松，成型不足，铸造裂纹等铸造缺陷，由于叶片的厚度与叶轮轮毂的厚度相差较大，且厚度分布不一致，在结构上导致这种铸造缺陷难以避免，特别在叶片小径与轮毂交汇处，气孔，夹渣，疏松，成型不足厚度不足，铸造裂纹等铸造缺陷与结构应力集中情况同时出现，易出现疲劳裂纹，甚至断裂。给生产、制造、应用留下隐患。

液力偶合器的应用任然不断的扩展中，在一些可靠性要求较高的应用行业，如轨道机车等，是不容许出现叶片断裂这种严重失效的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液力耦合器叶轮及液力耦合器，有效的克服了现有技术的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种液力耦合器叶轮，包括轮毂和多个叶片，上述轮毂一端开口，其中部设有轴孔，多个上述叶片径向均匀分布在上述轮毂内，并分布在上述轴孔四周；

每个上述叶片顶端均设有切削平面和铸造弧面，上述切削平面和铸造弧面连续设置，且上述切削平面靠近上述轴孔设置，上述切削平面与上述轮毂的开口端齐平，上述铸造弧面朝向轮毂内倾斜设置，并与上述切削平面成夹角设置；

每个上述叶片的厚度均由顶端朝向根部逐渐增大，上述叶片的厚度由外径朝向内径逐渐增大。

本发明的有益效果是：

1、叶片小径机加工切削叶片顶端，可以有效切除铸造缺陷和铸造微裂纹，提高叶轮产品品质等级，提高了叶轮的可靠性，耐用性。

2、叶片大径顶端为铸造成型，该区段的叶片厚度与轮毂厚度相近，铸件工艺性能较好，表面质量和内部材质致密性都较好，无应力集中现象，刚度和强度有保证；且较为圆滑叶片顶端，油流阻力小，有利于发挥偶合器的“高速高效”特性。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述切削平面和铸造弧面之间的夹角为α，且170°＜α＜180°。

进一步，上述轮毂的壁厚由外径朝向内径逐渐增大。

采用上述进一步方案的有益效果使得叶片的质量和厚度分布与轮毂保持一致，即叶片的质量和厚度分布在轴向叶片根部到顶端和径向小径到大径上质量逐渐减轻，厚度逐渐变薄，改善了铸造工艺性，大幅降低铸造缺陷出现概率，提升品质，提升生产率，减小叶轮本身质量离心力对叶片的拉伸力，改善叶片应力分布，提高安全系数。

进一步，上述切削平面的径向垂直高度与上述铸造弧面的径向垂直高度之比为1:1。

采用上述进一步方案的有益效果是分布合理，确保叶片强度。

还提供一种液力耦合器，包括同轴设置的从动轴、主动轴、外壳和两个上述的液力耦合器叶轮，其中一个上述液力耦合器叶轮为主动轮，另外一个液力耦合器叶轮为从动轮，上述外壳安装在上述从动轴的一端端部，且上述外壳背离从动轴的一端开口，上述从动轮的开口端与上述外壳的开口端密封连接固定，上述主动轮设置在上述外壳内，且其开口端靠近上述从动轮设置，上述主动轴与上述主动轮连接固定，上述主动轮的轮毂与上述从动轮的轮毂共同形成一个环形的工作腔，上述工作腔内填充有工作介质。

其有益效果是整个夜里耦合器使用过程中稳定性较好。

进一步，上述从动轮的开口端外周上设置有连接法兰，上述连接法兰与上述外壳的开口端密封连接固定。

采用上述进一步方案的有益效果是便于从动轮与外壳的连接固定。

进一步，上述主动轮与上述从动轮内的上述叶片数量差值为1或3或5，且上述主动轮内叶片多于上述从动轮内叶片。

采用上述进一步方案的有益效果是利于从动轮通过介质带动主动轮转动。

进一步，上述工作介质为油或水。

采用上述进一步方案的有益效果是利于取材，使用方便。

附图说明

图1为本发明的液力耦合器叶轮的纵截面的结构示意图；

图2为本发明的液力耦合器叶轮正投影局部结构示意图；

图3为本发明的液力耦合器叶轮中叶片的A-A面径向截面示意图；

图4为本发明的液力耦合器叶轮中铸造弧面的B-B面轴向截面示意图；

图5为本发明的液力耦合器叶轮中切削平面的C-C面轴向截面示意图；

图6为本发明的液力耦合器的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、轮毂，2、叶片，3、从动轴，4、主动轴，5、外壳，6、连接法兰，11、轴孔，21、切削平面，22、铸造弧面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例：如图1至5所示，本实施例的液力耦合器叶轮包括轮毂1和多个叶片2，上述轮毂1一端开口，其中部设有轴孔11，多个上述叶片径向均匀分布在上述轮毂1内，并分布在上述轴孔11四周；

每个上述叶片2顶端均设有切削平面21和铸造弧面22，上述切削平面21和铸造弧面22连续设置，且上述切削平面21靠近上述轴孔11设置，上述切削平面21与上述轮毂1的开口端齐平，上述铸造弧面22朝向轮毂1内倾斜设置，并与上述切削平面21成夹角设置；

每个上述叶片2的厚度均由顶端朝向根部逐渐增大，上述叶片2的厚度由外径朝向内径逐渐增大。

上述切削平面21和铸造弧面22之间的夹角为α，且170°＜α＜180°。

上述轮毂1的壁厚由外径朝向内径逐渐增大。

上述叶片2的厚度由外径朝向内径逐渐增大。

上述切削平面21的径向垂直高度与上述铸造弧面22的径向垂直高度之比为1:1。

如图1所示，图中S为轮毂的轴心线，D为外径，d为内径，切削平面21的径向垂直高度为h，铸造弧面22的径向垂直高度为H，图中A-A面为叶片2在径向所选取的基准平面，B-B面为铸造弧面在轴向所选取的基准平面，C-C为切削平面在轴向所选取的基准平面，图3～5分别以A-A面、B-B面、C-C面截取得到。

为了保证偶合器的性能，叶片2的厚度一般为设计为等厚且很薄，同时为了保证偶合器叶轮的刚度和强度，轮毂1又设计的比较厚实，自大径到小径逐渐增厚。

由此造成的轮毂1小径的壁厚与叶轮2小径的壁厚相差较大，极易在此处形成气孔、夹渣、叶形不实、铸造微裂纹等铸造缺陷，增加了叶轮生产的铸造生产难度，给最终的叶轮产品埋下了强度不足的隐患，叶片断裂成为其最终的失效形式。

实践表明，叶片2铸造缺陷多发生在叶片2顶端，叶片2铸造裂纹多发生在叶片2小径与轮毂1交汇处区域，本实施例采用的从小径d至D-d/3或D-d2/3处，采用机加工切削的叶片顶端处理方法，可以有效切除铸造缺陷和铸造微裂纹，提高叶轮产品品质等级，消除了强度不足的隐患，提高了叶轮的可靠性，耐用性，从D-d2/3或D-d/3处到叶片2大径D，叶片2顶端为铸造成型，该区段的叶片2的厚度与轮毂1的壁厚相近，铸件工艺性能较好，表面质量和内部材质致密性都较好，无应力集中现象，刚度和强度有保证；且较为圆滑叶片2的顶端，油流阻力小，有利于偶合器性能参数。

本实施例的叶片2的厚度分布方法，在轴向上，自叶片2的根部到顶部由厚逐渐变薄，改善了铸造工艺性，有利于拔模；同时提高了叶片2的刚度和强度，加强了叶片2与轮毂1的刚性关联；在径向上，自叶片2小径到大径，由厚逐渐变薄，与轮毂1的厚度分布一直，在叶片2的小径与轮毂1交汇区域厚度相近，在叶片2的大径与轮毂1的交汇处厚度相近，极大的改善了铸造工艺性，利于成形，改善了应力集中现象，避免了铸造应力集中导致的裂纹，提高了叶轮品质，提高了可靠性和耐用性。

在同等材料和工艺的前提下，本实施例所指的叶片具有更高的铸件品质，更高的强度，更高的可靠性、耐用性。

一种液力耦合器，包括同轴设置的从动轴3、主动轴4、外壳5和两个液力耦合器叶轮，其中一个上述液力耦合器叶轮为主动轮，另外一个液力耦合器叶轮为从动轮，上述外壳5安装在上述从动轴3的一端端部，且上述外壳5背离从动轴3的一端开口，上述从动轮的开口端与上述外壳5的开口端密封连接固定，上述主动轮设置在上述外壳5内，且其开口端靠近上述从动轮设置，上述主动轴4与上述主动轮连接固定，上述主动轮的轮毂1与上述从动轮的轮毂1共同形成一个环形的工作腔，上述工作腔内填充有工作介质，工作过程中，主动轴3转动带动主动轮转动，主动轮通过工作介质带动从动轮转动，进而同步带动与从动轮连接的外壳5及与外壳5连接的从动轴3同步转动，上述过程中，主动轮与从动轮通过介质实现传动，两者转速会存在不同，很好的实现了该液力耦合器的传动效果。

上述主动轮的轴孔小于从动轮的轴孔，便于主动轴4的连接固定，设计时，从动轮的轴孔尺寸(直径)较主动轴尺(直径)寸大，利于主动轴4的穿过，主动轮的轴孔尺寸与从动轴匹配，主动轴在连接时，穿过上述从动轮的轴孔并伸入至主动轮的轴孔处与主动轮同轴连接固定。

上述主动轮与上述从动轮内的上述叶片2数量差值为1或3或5，且上述主动轮内叶片2多于上述从动轮内叶片2。

上述工作介质为油或水。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液力耦合器叶轮，其特征在于：包括轮毂(1)和多个叶片(2)，所述轮毂(1)轴向上的一端开口，其中部设有轴孔(11)，多个所述叶片径向均匀分布在所述轮毂(1)内，并分布在所述轴孔(11)四周；

每个所述叶片(2)顶端均设有切削平面(21)和铸造弧面(22)，所述切削平面(21)和铸造弧面(22)连续设置，且所述切削平面(21)靠近所述轴孔(11)设置，所述切削平面(21)与所述轮毂(1)的开口端齐平，所述铸造弧面(22)朝向轮毂(1)内倾斜设置，并与所述切削平面(21)成夹角设置；

每个所述叶片(2)的厚度均由顶端朝向根部逐渐增大，所述叶片(2)的厚度由外径朝向内径逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种液力耦合器叶轮，其特征在于：所述切削平面(21)和铸造弧面(22)之间的夹角为α，且170°＜α＜180°。

3.根据权利要求2所述的一种液力耦合器叶轮，其特征在于：所述轮毂(1)的壁厚由外径朝向内径逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的一种液力耦合器叶轮，其特征在于：所述切削平面(21)的径向垂直高度与所述铸造弧面(22)的径向垂直高度之比为1:1。

5.一种液力耦合器，其特征在于：包括同轴设置的从动轴(3)、主动轴(4)、外壳(5)和两个如权利要求1至4任一项所述的液力耦合器叶轮，其中一个所述液力耦合器叶轮为主动轮，另外一个液力耦合器叶轮为从动轮，所述外壳(5)安装在所述从动轴(3)的一端端部，且所述外壳(5)背离从动轴(3)的一端开口，所述从动轮的开口端与所述外壳(5)的开口端密封连接固定，所述主动轮设置在所述外壳(5)内，且其开口端靠近所述从动轮设置，所述主动轴(4)与所述主动轮连接固定，所述主动轮的轮毂(1)与所述从动轮的轮毂(1)共同形成一个环形的工作腔，所述工作腔内填充有工作介质。

6.根据权利要求5所述的一种液力耦合器，其特征在于：所述从动轮的开口端外周上设置有连接法兰(6)，所述连接法兰(6)与所述外壳(5)的开口端密封连接固定。

7.根据权利要求6所述的一种液力耦合器，其特征在于：所述主动轮与所述从动轮内的所述叶片(2)数量差值为1或3或5，且所述主动轮内叶片(2)多于所述从动轮内叶片(2)。

8.根据权利要求7所述的一种液力耦合器，其特征在于：所述工作介质为油或水。