一种非道路车辆用高性能大功率液力变矩器制造技术

本发明专利技术公开了一种非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，包括泵轮

【技术实现步骤摘要】
一种非道路车辆用高性能大功率液力变矩器


[0001]本专利技术涉及一种非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，属于流体机械传动领域
。

技术介绍

[0002]液力变矩器是一种利用油液进行传动的柔性传动元件，其可以实现无级变速变矩
、
隔离冲击振动，可提高车辆动力性
、
可靠性，因此被广泛应用于汽车
、
客车
、
工程机械
、
机车
、
能源等领域
。
如图1所示，液力变矩器主要由三个叶轮
‑
泵轮
1、
涡轮2和导轮3，以及罩轮4组成，三个叶轮相邻形成一个封闭的流腔，即循环圆0，循环圆主要由两段封闭弧线构成，内部的弧线称为内环0‑1，外部的弧线称为外环0‑
2。
油液在三个叶轮间循环流动实现机械能与液能的转换，
。
液力变矩器运行过程中会产生大量热，因此需要不断的有冷却油补充，一般来说，液力变矩器补偿油入口5‑1位于泵轮和导轮间的间隙，补偿油出口5‑2位于涡轮和导轮的间隙，以使补偿油液由入口进入液力变矩器后在各轮中循环流动，随后由出口流出，将流量带走
。
各叶轮循环圆中有叶片，即泵轮叶片1‑1，涡轮叶片2‑1和导轮叶片3‑1，各叶轮叶片统称为叶栅，液力变矩器的性能直接由叶片形状决定，因此叶栅设计是液力变矩器设计中最关键和重要的内容，国内外各厂家研究所均针对不同应用对象，开展了不同形状叶片组合而成叶栅的研究，获得了不同应用效果
。
[0003]由于液力变矩器是动力传动系统的核心部件，发动机的动力经由液力变矩器传递给变速箱，其性能直接影响到整车性能指标
。
由“液力元件设计
[M].
魏巍
,
闫清东
.
北京理工大学出版社”可知，液力变矩器的性能主要取决于其各叶轮叶片组成的叶栅系统，因此现有方案针对液力变矩器叶栅优化设计方法
、
叶片形状设计
、
结构设计等开展研究，通过不同的叶片形状来提高液力变矩器性能
。
[0004]在专利“低速大能容的双涡轮液力变矩器
CN 101994809 B”中，设计了一种能够和低转速发动机相匹配的包含有两个涡轮的双涡轮液力变矩器，专利技术人对该液力变矩器泵轮叶片中间流线进口角，中间流线出口角，中间环面进口厚度，中间环面出口边厚度，
I
级及
II
级涡轮叶片角度，导轮叶片角度和厚度等叶片形状参数进行了改进，实现了液力变矩器能容的提升，能够匹配低转速经济性柴油机，获得较好的经济性
。
[0005]一般来说，叶轮构成的循环圆由内环
、
外环组成，在专利“轿车扁平化无内环液力变矩器
CN 101832380 B”中，提出了一种无内环的循环圆
。
泵轮
、
涡轮和导轮在结构上没有内环，变矩器循环圆为扁平椭圆形，椭圆宽度为有效直径的
0.18
‑
0.21
倍，叶片由空间扭曲曲面
、
外环空间曲线和入出口直线组成，与现有有内环的扁平液力变矩器相比，
K0
由
1.8
提升到
2.17
，公称转矩由
14.78Nm
升高到了
15.73Nm。
去掉变矩器内环使得循环圆扁平化，变矩器的启动变矩比和效率都有所提高，达到了节能的效果
。
[0006]在授权公告号为
CN101614272B
的中国专利技术专利“汽车液力变矩器叶栅系统的改形方法”中，提出了利用遗传算法对叶片形状进行优化的方法，该方法首先获取已有叶栅循环圆入
、
出口角，利用遗传算法进行迭代计算，随机修改叶片各点坐标生成初始群体，计算修
改后的进
、
出口角并计算特性，评估其是否符合优化目标，不符合由继续迭代计算
。
如此循环，实现液力变矩器叶片形状的优化
。
[0007]在授权公告号为
CN1971092B
的中国专利技术专利“降低失速负载量的液力变矩器”中，通过在导轮叶片头部增加了凸缘，来改善液力变矩器性能
。
该液力变矩器导轮叶片定义了主前缘
、
后缘和优选包括定义次前缘的凸缘，叶片凸缘从个叶片延伸出，从而使得次前缘指向前一导轮叶片的主前缘，因此在失速时捕捉上流流体并改变其方向，使得低速比时更松
。
[0008]在授权公告号为
CN101709771B
的中国专利技术专利“一种低转速柴油机用液力变矩器”中，提出了一种可以和低转速柴油机匹配的具有两个涡轮的双涡轮液力变矩器设计，其循环圆直径为
338
～
342mm、
调度为
147
～
153mm
，并对各叶轮叶片角度进行了设计，克服了现有液力变矩器无法与低转速柴油机合理匹配的技术要求，提高了液力变矩器性能
。
[0009]在授权公告号为
CN103277481B
的中国专利技术专利“单涡轮液力变矩器”中，设计了一款循环圆直径为
320
～
330mm
的单涡轮液力变矩器，对各叶轮中间流线入
、
出口角度及叶片厚度分别进行了优化设计，结果表明该叶栅能够有效提高液力变矩器效率，其效率为
85
％
‑
87
％，最大变矩比为
2.42
‑
2.68。
[0010]在授权公告号为
CN103591244B
的中国专利技术专利“新型双涡轮液力变矩器”中，提出了一种循环圆直径
288
～
295mm
的双涡轮液力变矩器，对该液力变矩器泵轮
、
涡轮
、
导轮叶片进口角和出口角进行了优化，使得其液力性能得到了提升，其最高效率为
81
％
‑
82.9
％，最大变矩比为
4.05
‑
4.15。
[0011]但现有技术方案主要针对液力变矩器叶片形状进行优化改进，以提高其液力性能，或者针对不同的应用对象提出双涡轮
、
叶片凸缘等特殊解决方案，以改善其动力性
。
由于非道路车辆行驶路况复杂，其往往需要更高的动力性，因此要求液力变矩器的变矩比高，同时，由于节能减排的要求，液力变矩器效率也需要升高，但这两个性能指标往往是矛盾的，提升其中一个，另一个就会下降
。
如双涡轮方案的最大变矩比可以达到4以上，但其最高效率一般在
83
％以下，单涡轮方案最高效率可达
87
％，但其变矩比均在
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，其特征在于，包括泵轮
、
涡轮和导轮，所述泵轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.006
～
0.05
，叶片骨线最大高度位置为
0.29
～
0.41
，叶片入口厚度为4～
4.4mm
，叶片最大厚度为9～
9.5mm
，叶片出口厚度为2～
2.5mm
，叶片型线与径向偏转角度为
25
°
～
58
°
，叶片数为
25
～
29
个；所述涡轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.05
～
0.25
，叶片骨线最大高度位置为
0.31
～
0.42
，叶片入口厚度为
7.5
～
7.9mm
，叶片最大厚度为
15
～
17mm
，叶片出口厚度为3～
4mm
，叶片型线与径向偏转角度为
15
°
～
32
°
，叶片数为
25
～
32
个；所述导轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.135
～
0.24
，叶片骨线最大高度位置为
0.405
～
0.53
，叶片入口厚度为3～
4mm
，叶片最大厚度为
10
～
12mm
，叶片出口厚度为
2.1
～
3.1mm
，叶片型线与径向偏转角度为
‑
43
°
～
‑
29
°
，叶片数为
15
～
21
个
。2.
根据权利要求1所述的非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，其特征在于，所述泵轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.006
～
0.01
，叶片骨线最大高度位置为
0.29
～
0.31
，叶片型线与径向偏转角度为
25
°
～
40
°
；所述涡轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.2
～
0.25
，叶片骨线最大高度位置为
0.32
～
0.42
，叶片型线与径向偏转角度为
27
°
～
32
°
；所述导轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.15
～
0.24
，叶片骨线最大高度位置为
0.42
～
0.53
，叶片型线与径向偏转角度为
‑
38
°
～
‑
29
°
。3.
根据权利要求1所述的非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，其特征在于，所述泵轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.006
～
0.01
，叶片骨线最大高度位置为
0.29
～
0.31
，叶片型线与径向偏转角度为
25
°
～
40
°
；所述涡轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.05
～
0.2
，叶片骨线最大高度位置为
0.31
～
0.415
，叶片型线与径向偏转角度为
15
～
24
°
；所述导轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.15
～
0.24
，叶片骨线最大高度位置为
0.42
～
0.53
，叶片型线与径向偏转角度为
‑
38
°
～
‑
29
°
。4.
根据权利要求1所述的非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，其特征在于，所述泵轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.006
～
0.01
，叶片骨线最大高度位置为
0.29
～
0.31
，叶片型线与径向偏转角度为
25
°
～
40
°
；所述涡轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.2
～
0.25
，叶片骨线最大高度位置为
0.32
～
0.42
，叶片型线与径向偏转角度为
27
°
～
32
°
；所述导轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.135
～
0.23
，叶片骨线最大高度位置为
0.405
～
0.525
，叶片型线与径向偏转角度为
‑
43
°
～
‑
30
°
。5.
根据权利要求1所述的非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，其特征在于，所述泵轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.006
～
0.01
，叶片骨线最大高度位置为
0.29
～
0.31
，叶片型线与径向偏转角度为
25
°
～
40
°
；所述涡轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.05
～
0.2
，叶片骨线最大高度位置为
0.31
～
0.415
，叶片型线与径向偏转角度为
15
～
24
°
；所述导轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.135
～
0.23
，叶片骨线最大高度位置为
0.405
～
0.525
，叶片型线与径向偏转角度为
‑
43
°
～
‑
30
°
。6.
根据权利要求1所述的非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，其特征在于，所述泵轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.036
～
0.045
，叶片骨线最大高度位置为
0.33
～
0.39
，叶片型线与径向偏转角度为
35
°
～
55
°
；所述涡轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.2
～
0.25
，叶片骨线最大高度位置为
0.32
～
0.42
，叶片型线与径向偏转角度为
27
°
～
32
°
；所述导轮的叶片中间流线上叶片骨线最大高度为
0.15
～
0.24
，叶片骨线最大高度位置
为
0.42
～
0.53
，叶片型线与径向偏转角度为
‑
38
°
～
‑
29
°
。7.
根据权利要求1所述的非道路车辆用高性能大功率液力变矩器，其特征在于，所述泵轮的叶片中间流...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁平芳，刘城，孙娜娜，
申请(专利权)人：徐工集团工程机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：