液力变矩器热平衡研究和冷却系统设计

发布时间：2020-09-19 17:39

　　液力变矩器是以液体为介质的液力传动机械装置,对负载变化有良好的自动适应能力。它能简化车辆的操纵,使车辆起步平稳,加速迅速、柔和,在工程机械行业得到了广泛应用,不过其热特性对整个工作能力的影响尤为显著。如果液力传动系统油温过高,产生的热量不能及时散去,传动油就会变质,容积效率降低,而且整个传动系统的传动特性也可能降低,部分机件甚至会损坏,密封件也可能会失效漏油。相反,如果传动系统的冷却系统散热能力太强,就会使系油温过低,无法达到最好的传动性能。因此车辆设计阶段准确估算整个系统的产热量、需要的散热量,配置合理的相关参数,从而设计最合理有效的冷却系统对提高系统性能是十分重要的。本文以传热学为理论基础,对液力变矩器工作过程中的能量损失产热进行了分析,得出液力变矩器的产热计算公式。在这个过程中,运用Matlab软件建立数学模型,计算不同工况下发动机与液力变矩器共同工作的输入特性,本质就是发动机净转矩特性曲线与液力变矩器泵轮转矩特性曲线的一系列交点。得到不同工况下液力变矩器泵轮的转矩和转速,即可得到对应输入功率,再根据产热计算公式计算不同工况下液力变矩器的发热量,最后由热平衡方程得出需要的冷却系统散热量。文章中以某D400液力变矩器为例,输入发动机与液力变矩器相关参数,计算出了该液力变矩器的发热量,分析各典型工况(不同转速比)：起动工况,转速比为0时；高效区,效率在0.75～0.8；最高效率工况；空载工况,转速比为最大时；偶合工况等的具体情况,最终选取了一特定工况下的发热量作为设计冷却系统的基础。在冷却系统的设计过程中,分析了传统方案的不足以及目前对传统冷却系统的改进,设计了某D400液力变矩器冷却系统方案。然后由计算得出的散热器的散热量,通过所需冷却空气的循环量、风扇消耗功率、散热器面积和电机功率等热参数的计算,对冷却系统主要部件进行选型,完成整体设计。
【学位单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TH137.332
【部分图文】：

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1.2液力变矩器的结构与工作原理液力变矩器是一种复杂的透平机械，一般主要由泵轮、涡轮和导轮三部分组成，图1一1为液力变矩器的横截面示意图。液力变矩器泵轮的叶片和变矩器壳相连，变矩器壳通过螺栓固定到发动机的输出端，所以泵轮叶片的转速与发动机转速相同。发动机工作时，泵轮将机械能转化为液能，是液力变矩器的主动元件。涡轮装在泵轮对面，一般通过花键与变速器的输入轴相连，泵轮引导液体冲击涡轮叶片，液能又转化为机械能传递给变速箱，因此泵轮是液力变矩器的输出元件。导轮的直径大约是泵轮或涡轮直径的一半，位于涡轮出口和泵轮进口之间，用来改变液体流动的方向，因此导轮是变矩器中的反作用元件。起动齿圈图1一1液力变矩器示意图

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武汉理工大学硕士学位论文液力变矩器的内部充满着传动油，液体流动方向如图1一2。发动机启动后，曲轴带动泵轮旋转，液力变矩器的泵是一种离心泵，泵轮叶片间的传动油在旋转产生的离心力作用下沿着叶片从内缘向外缘甩出，这部分传动油既具有随泵轮一起转动的圆周向分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。传动油以较高的速度冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。传动油再从涡轮流出，其速度可以看做传动油相对于涡轮叶片表面流出的分速度和随涡轮一起转动的分速度的合成。当涡轮转速比较小时，从涡轮流出的传动油是向后的，传动油冲击导轮叶片的前面。但是单向离合器的存在使导轮单向锁止，所以导轮不动，只是改变传动油方向将其导向泵轮

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武汉理工大学硕士学位论文图3一2发动机与液力变矩器共同工作输入特性图3一2中液力变矩器的输入特性曲线从左到右依次对应转速比i为0，0.1，0.2，…，0.95，1的工况，两条曲线的交点即为发动机与液力变矩器的共同工作点，由上面对应的不同转速比时液力变矩器泵轮的转矩和转速，结合式3.8可以得出不同转速比时泵轮轴的输入功率如表3一3和图3一4所示:不不同工况下液力变矩器泵轮轴的输入功率率液液力变矩器转速比比共同工作点的转速速共同工作点的转矩矩泵轮轴输入功率率 llllln刀刀M。。 Naaa 0000016

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