一种液力变矩器涡轮结构制造技术

本发明专利技术公开了一种液力变矩器涡轮结构，属于液力变矩器技术领域，包括内环、外环、及叶片；内环和外环形成近似圆形结构的循环圆空间腔，循环圆空间腔自外旋转中心环形布置，液流沿循环圆空间腔自外中心向外流动；内环的外环弧面由两个相切的圆弧形成；外环的内环弧面由两个相切的圆弧形成；叶片包括叶片本体，叶片本体沿液流方向自外向旋转中心成空间三维流线型结构；本结构因采用近似圆形循环圆及空间三维流线形叶片结构，大大减小了流道中的液流冲击和紊流以及进出口端的液流偏离，显著提高了液力变矩器的传动效率及整体工作性能，通过与整机性能的合理匹配，有效地降低了整机的燃油率，提高了整机的工作效率，达到了预期的节能效果。

【技术实现步骤摘要】
一种液力变矩器涡轮结构
本专利技术涉及一种液力变矩器涡轮结构，尤其是具有轮循环圆及空间三维流线形叶片结构的液力变矩器新型涡轮结构。
技术介绍
液力变矩器涡轮是在泵轮传递过来的动能和压能的驱动下旋转，同时涡轮在旋转过程中将传递过来的液能转化为机械能，通过液力变矩器的输出轴传递给后面连接的变速器等传动装置。从涡轮流出的工作油一部分进入液力变矩器的循环系统散热，一部分工作油经固定不转的导轮，将一部分压力能转换成动能，旋转程度增加后再回到泵轮入口。工作油在液力变矩器循环圆空间腔内如此循环流动，就形成了液力变矩器的正常工作。液力变矩器涡轮因进出口角度相差较大，所以叶片空间三维扭曲程度较大，在设计和制造上存在一定的难度。目前国内液力变矩器为改善涡轮叶片的扭曲程度，循环圆形式各异，空间三维叶片结构差异也较大。圆形、蛋形、半蛋形、长方形等各种形式的循环圆都有。为适应各种循环圆，叶片设计成近似流线形的圆柱形叶片、扭曲程度较小的等厚叶片等，完全流线形的叶片较少。在同一叶片进出口角度下，由于液力变矩器循环圆及空间三维叶片结构的不同，液力变矩器性能水平的差异较大，特别是传动效率影响最为明显。在所有结构中以圆形循环圆、近似流线形叶片结构的液力变矩器的性能最好，整个工况过渡平稳，高效范围宽，高效点速比和发动机的额定工况匹配最好，但加工制造难度提高。其余结构因采用圆柱形叶片，整体性能都有所下降，个别液力变矩器最高效率虽有所提升，但高效点后移，高效范围变窄，对整个作业工况都有性能要求的整机不太适合，对带有偶合工况的机型比较适用。本专利技术是在结合液力变矩器的实际使用工况，并考虑叶片模具的仿真制造加工和叶片铸造分模时的难度，而研发的一种近似圆形的循环圆结构和空间三维流线形叶片结构，并经多次优化设计及试验验证，对液力变矩器整体传动效率提高显著，特别是整体传动性能从制动工况到高速工况变化趋势平稳，高效范围宽，高效点速比和整机的额定工况匹配完好。此液力变矩器性能在国内应属于领先的水平。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种液力变矩器涡轮结构。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种液力变矩器涡轮结构，所述液力变矩器涡轮包括靠近循环圆中心的内环、外环、及内环和外环相联结的26个均布的相同叶片；上述的内环和外环形成近似圆形结构的循环圆空间腔，所述循环圆空间腔自外旋转中心环形布置，液流沿循环圆空间腔自外中心向外流动；所述数个叶片在循环圆空间腔内在360°圆周方向均匀布置；所述内环的外环弧面由两个半径R24.3mm、R15.8mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的外环弧面，R24.3mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R15.8mm偏离循环圆中心线7mm与R24.3mm相切；所述外环的内环弧面由两个半径R51mm、R42mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的内环弧面，R51mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R42mm偏离循环圆中心线9.2mm与R51mm相切；所述内环和外环的设计流线相对半径rT1＝0.998，rT2＝0.6452，此参数是与泵轮相对半径rB2＝1时相对应的；相对轴面面积aB1＝0.6793，aB2＝0.8324。所述叶片包括叶片本体，所述叶片本体沿液流方向自外向旋转中心成空间三维流线型结构；叶片本体的中间流线进口角42±1°，出口角152±1°，叶片进出口角差值较大，相差110°；叶片的内环弧面与内环的外环弧面相联，叶片的外环弧面与外环的内环弧面相联；叶片的进口厚度5.7mm，出口厚度2.2mm；叶片的进口厚度3.7mm，出口厚度2mm，叶片在内环与外环之间根据叶片厚度不同圆滑过渡。叶片为适应叶流走向，空间扭曲变形较大，但叶片自进口端至出口端根据叶片角度变化设计成为空间流线型曲面结构，更能够较大程度减小叶流冲击，提高传动效率。液力变矩器涡轮叶片因进出口角相差较大，扭曲变形程度较高，且进口轴面面积小于出口轴面面积，从设计上尽量减小进口厚度、叶片内外环的厚度差及叶片的长度，保证过流面积从进口至出口相差不会太大。同时叶片本体的进出口端以叶片厚度为直径设计成圆形弧面，且厚度自叶片进口端至出口端沿叶片角度空间均匀过渡，并形成空间流线形本体，保证了两叶片之间空间流道截面的均匀过渡和叶片进出口端的圆滑过渡，减小了流道中的液流冲击和紊流以及叶片进出口端的液流偏离。液力变矩器涡轮叶片从设计上尽量保证内环流线形弧线和外环流线形弧线沿XY投影方向尽量叠加，尽量减小叶片扭曲程度，使叶片内、外环之间空间曲面光滑过渡，有利于液力变矩器泵轮三维空间曲面叶片模具的仿真制造加工和降低叶片铸造分模时的难度。优选的，液力变矩器涡轮为整体铝合金铸造一体成型结构，便于叶轮铸造过程中的翻模，及叶片及流道内铸造渣体及瘤体的清除，减小流道液流冲击，同时可减轻涡轮重量，减小涡轮高速运转时的惯性冲击。综上所述，液力变矩器新型涡轮因采用近似圆形循环圆及空间三维流线形叶片结构，大大减小了流道中的液流冲击和紊流以及进出口端的液流偏离，显著提高了液力变矩器的传动效率及整体工作性能，通过与整机性能的合理匹配，有效地降低了整机的燃油率，提高了整机的工作效率，达到了预期的节能效果。另外本专利技术还具有结构简单、易于叶片模具仿真制造加工和降低叶片铸造分模难度等优点。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是图1的A-A剖视图；图3是本专利技术去掉内环结构示意图；图4是循环圆平面结构示意图；图5是叶片结构示意图；图6至图7是叶片不同角度立体结构示意图；图8是液力变矩器牵引工况原始特性曲线。图中、1、叶片；1-1、内环弧面；1-2、外环弧面；2、循环圆空间腔；3、外环；3-1、内环弧面；4、内环；4-1、外环弧面。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种液力变矩器涡轮结构，所述液力变矩器涡轮包括靠近循环圆中心的内环4、外环3、及与内环和外环相联结的26个均布的相同叶片1；上述的内环和外环形成近似圆形结构的循环圆空间腔2，所述循环圆空间腔自外旋转中心环形布置，液流沿循环圆空间腔自外中心向外流动；所述26个叶片在循环圆空间腔内在360°圆周方向均匀布置；所述内环4的外环弧面4-1由两个半径R24.3mm、R15.8mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的外环弧面，R24.3mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R15.8mm偏离循环圆中心线7mm与R24.3mm相切；所述外环3的内环弧面3-1由两个半径R51mm、R42mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的内环弧面，R51mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R42mm偏离循环圆中心线9.2mm与R51mm相切；所述内环和外环的设计流线相对半径rT1＝0.998，rT2＝0.6452，此参数是与泵轮相对半径rB2＝1时相对应的；相对轴面面积aB1＝0.6793，aB2＝0.8324。所述叶片包括叶片本体，所述叶片本体沿液流方向自外向旋转中心成空间三维流线型结构；叶片本体的中间流线进口角42±1°，出口角152±1°，叶片进出口角差值较大，相差110°；叶片1的内环弧面1-1与内环的外环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液力变矩器涡轮结构，其特征在于；所述液力变矩器涡轮包括靠近循环圆中心的内环、外环、及本体与内环外弧面和外环内弧面相联结的26个均布的相同叶片；上述的内环和外环形成近似圆形结构的循环圆空间腔，所述循环圆空间腔自外旋转中心环形布置，液流沿循环圆空间腔自外中心向外流动；所述数个叶片在循环圆空间腔内在360°圆周方向均匀布置；所述内环的外环弧面由两个半径R24.3mm、R15.8mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的外环弧面，R24.3mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R15.8mm偏离循环圆中心线7mm与R 24.3mm相切；所述外环的内环弧面由两个半径R51mm、R42mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的内环弧面，R51mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R42mm偏离循环圆中心线9.2mm与R51mm相切；所述内环和外环的设计流线相对半径rT1＝0.998，rT2＝0.6452，此参数是与泵轮相对半径rB2＝1时相对应的；相对轴面面积aB1＝0.6793，aB2＝0.8324。所述叶片包括叶片本体，所述叶片本体沿液流方向自外向旋转中心成空间三维流线型结构；叶片本体的中间流线进口角42±1°，出口角152±1°，叶片进出口角差值较大，相差110°；叶片的内环弧面与内环的外环弧面相联，叶片的外环弧面与外环的内环弧面相联；叶片的进口厚度5.7mm，出口厚度2.2mm；叶片的进口厚度3.7mm，出口厚度2mm，叶片在内环与外环之间根据叶片厚度不同圆滑过渡。...

【技术特征摘要】
1.一种液力变矩器涡轮结构，其特征在于；所述液力变矩器涡轮包括靠近循环圆中心的内环、外环、及本体与内环外弧面和外环内弧面相联结的26个均布的相同叶片；上述的内环和外环形成近似圆形结构的循环圆空间腔，所述循环圆空间腔自外旋转中心环形布置，液流沿循环圆空间腔自外中心向外流动；所述数个叶片在循环圆空间腔内在360°圆周方向均匀布置；所述内环的外环弧面由两个半径R24.3mm、R15.8mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的外环弧面，R24.3mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R15.8mm偏离循环圆中心线7mm与R24.3mm相切；所述外环的内环弧面由两个半径R51mm、R42mm的圆弧相切，并沿中心轴线回转形成近似的内环弧面，R51mm圆弧中心设计在循环圆中心线上，R42mm偏离...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑萍，
申请(专利权)人：天津工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12