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1、液力變矩器培訓(xùn)系列材料二,液力變矩器與柴油機(jī)合理匹配,引言 發(fā)動(dòng)機(jī)的特性 液力變矩器的特性 發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配 牽引特性計(jì)算及實(shí)例,工程機(jī)械典型液力傳動(dòng)系統(tǒng),液力變矩器與柴油機(jī)合理匹配,工程機(jī)械通常以柴油機(jī)為動(dòng)力源。由于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩適應(yīng)系數(shù)較小,難以適應(yīng)工程機(jī)械的外載荷頻繁變化的要求;長時(shí)間在負(fù)荷不足的工況下工作,降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率。,采用液力變矩器形成液力機(jī)械傳動(dòng)后,能使工程機(jī)械獲得較好的牽引特性,對(duì)載荷的波動(dòng)有自動(dòng)適應(yīng)性,能減少振動(dòng)和沖擊,避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速,減少換檔次數(shù),從而充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。液力變矩器與柴油機(jī)的匹配是否合理對(duì)其各自性能的發(fā)揮及工程機(jī)械的整機(jī)性

2、能均具有重要的影響。,發(fā)動(dòng)機(jī)的特性,柴油機(jī)速度特性是指柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速與其輸出扭矩、功率及比燃料消耗量之間的變化關(guān)系。為改善柴油機(jī)的超速和怠速不穩(wěn)定問題,通常工程機(jī)械中應(yīng)用較多的是帶全程式調(diào)速器的柴油機(jī)。其速度特性如圖1所示。最大供油時(shí),所得到的速度特性稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性,如曲線段;在調(diào)速器起作用時(shí)的速度特性稱為調(diào)速特性,如曲線段。,發(fā)動(dòng)機(jī)典型工況及評(píng)價(jià)參數(shù),(1)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率工況:額定(標(biāo)定)功率、額定轉(zhuǎn)速、額定扭矩。 (2)發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩工況:最大扭矩、最大扭矩工況下的轉(zhuǎn)速。 (3)空轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速工況:一般=(1.1-1.2),對(duì)應(yīng)的、接近0。 (4)空載最低轉(zhuǎn)速工況(怠速工況):此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸

3、出功率和扭矩接近于零。 (5)發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù):=/一般1 4.發(fā)動(dòng)在段工作不穩(wěn)定,在、段工作是穩(wěn)定的。,液力變矩器的特性,原始(類型)特性是指泵輪力矩系數(shù)、變矩比、效率與轉(zhuǎn)速比間的關(guān)系。=()、=()、=()分別表示變矩器的負(fù)載特性、變矩特性和經(jīng)濟(jì)特性。某一系列幾何相似而尺寸不同的變矩器,它們的原始特性曲線是一樣的。如圖2所示,液力變矩器的特性,輸入(負(fù)載)特性是指泵輪扭矩與轉(zhuǎn)速間的關(guān)系,由扭矩方程=52決定。當(dāng)工作油()及變矩器(5)確定時(shí),在某個(gè)工況下,隨變化是通過原點(diǎn)的二次拋物線。當(dāng)工況變化時(shí),也變化,可得一簇拋物線,如圖3所示。,變矩器典型工況及評(píng)價(jià)參數(shù),效率特性:用=3()表示。最

4、高效率工況: 、 、 、 . 起動(dòng)(最高變矩系數(shù))工況:0=0、0=0、0、0。 高效工作范圍:用75%時(shí)的速比幅度來衡量,即=2/1應(yīng)大 無級(jí)變矩:=2(),隨著工況的不同,變矩系數(shù)是變化的。 自動(dòng)適應(yīng)性:=4(),當(dāng)負(fù)載下降時(shí),轉(zhuǎn)速自動(dòng)升高;反之轉(zhuǎn)速下降。 能容特性:用=1()表示,變矩器從發(fā)動(dòng)機(jī)吸收的力矩值及變化情況。 透穿性及透穿系數(shù):在能容特性曲線=1()上,當(dāng)/0時(shí)具有負(fù)透穿性(離心式渦輪);當(dāng)/<0時(shí)具有正透穿性(向心式渦輪);當(dāng)/=0時(shí)具有不透穿性(軸流式渦輪)。透穿系數(shù):=0/,發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配,匹配原則 匹配方法 裝載機(jī)匹配實(shí)例,發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配匹配原則,,

5、發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配匹配原則,充分發(fā)揮柴油機(jī)功率:利用變矩器的最高效率 工況,傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率,如圖4中曲線所示。使車輛獲得最大的平均速度或最高的作業(yè)生產(chǎn)率。,發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配匹配原則,(2)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定油耗低:利用變矩器的最高效率 工況,傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗最低時(shí)的功率和扭矩,如圖4中曲線所示。使車輛具有良好的經(jīng)濟(jì)性。,發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配匹配原則,(3)滿足車輛工作及速度要求:利用變矩器的最高變矩系數(shù)(或低轉(zhuǎn)速比)工況,傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩,如圖4中曲線所示。使車輛獲得良好的加速性能、起動(dòng)性能,并獲得最大的牽引力和鏟、掘力。 很難同時(shí)滿足上述3種原則,必須綜合各方面予以研

6、究，進(jìn)行合理匹配。,發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配匹配方法,作圖法 解析法 計(jì)算機(jī)輔助分析法,匹配方法,機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第5卷機(jī)械工業(yè)出版社2000 作圖法, 精度較低。,匹配方法,,匹配方法,,計(jì)算機(jī)輔助法,,計(jì)算機(jī)輔助法,,,,,,牽引特性計(jì)算,,裝載機(jī)匹配實(shí)例,,,,凋速特性以直線方程擬和,力矩曲線： 油耗曲線： n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：nmax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速； MH 發(fā)動(dòng)機(jī)額定力矩； nH發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速， MB發(fā)動(dòng)機(jī)力矩；GE發(fā)動(dòng)機(jī)油耗； GEM發(fā)動(dòng)機(jī)額定點(diǎn)油耗 GMAX發(fā)動(dòng)機(jī)最大油耗。,匹配評(píng)價(jià),全工況范圍內(nèi)平均輸出功率NTpj1,式中 PT(NT)聯(lián)合工作特性輸出功率函數(shù)； nTMAX：空載時(shí)最大渦輪轉(zhuǎn)速。,匹配評(píng)價(jià),全工況范圍內(nèi)的平均油耗量GPJ1,式中 GT(NT)聯(lián)合工作特性油耗量函數(shù)； nTMAX：空載時(shí)最大渦輪轉(zhuǎn)速,,發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器的確切評(píng)價(jià)是一個(gè)很復(fù)雜的問題。首先，以上積分評(píng)價(jià)參數(shù)是假定各轉(zhuǎn)速工況概率相等，但實(shí)際使用中聯(lián)合工作各轉(zhuǎn)運(yùn)工況的使用概率是不一樣的，需要通過大量試驗(yàn)獲得對(duì)某種機(jī)械的轉(zhuǎn)速分布規(guī)律?？紤]使用概率的計(jì)算更接近實(shí)際情況。,