工程机械用液力变矩器叶片角对其性能的影响

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液力变矩器叶片强度的分析研究

液力变矩器叶片强度的分析研究作者：陶焜，王颖来源：《科技创新与生产力》 2014年第11期陶焜1，2，王颖1，2（1.太原重工矫直机研究所，山西太原030024；2.太原华煤工程设计有限公司，山西太原030024）摘要：为了研究液力变矩器叶片的强度，笔者抽取了某型液力变矩器全流道模型和叶片模型，利用ANSYS13.0软件对全流道模型进行仿真计算，把仿真得到的叶片压力加载到叶片模型上，通过流固耦合技术分析叶片上的应力分布和变形量，很好地解释了叶片失效的原因，为叶片的改型设计提供参考。

关键词：液力变矩器；内流场仿真；压力分布；流固耦合中图分类号：TH137文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2014.11.078收稿日期：２０14－07－18；修回日期：２０14－10－18作者简介：陶焜（1983-），男，江西九江人，助理工程师，主要从事矫正机研究，E-mail：410409689@。

近年来，许多现代化的设计方法、计算手段及制造设备都被应用到了液力变矩器的研究领域。

工作轮是液力变矩器中传递和变换能量的主要零件，其质量直接影响变矩器的工作性能和可靠性。

叶片是工作轮的重要组成部分，由于液力变矩器的结构形式及应用场合不同，对其进行具体分析对叶片的设计很有必要。

1液力变矩器叶片流固分析ANSYSWorkbench是ANSYS开发的协同仿真平台。

ANSYS仿真协同环境的目标是，通过对产品研发流程中仿真环境的开发与实施，搭建一个具有自主知识产权、集成多学科异构CAE技术的仿真系统。

以产品数据管理PDM为核心，组建一个基于网络的产品研制虚拟仿真团队，基于产品数字虚拟样机，实现产品研制的并行仿真和异地仿真。

所有与仿真工作相关的人、技术、数据在这个统一环境中协同工作，各类数据之间的交流、通信和共享皆可在这个环境中完成。

文中利用ANSYS13.0中的Workbench平台进行变矩器叶片的流固耦合计算，以求正确计算叶片变形和等效应力，找到叶片在工作时的薄弱处，指导叶片的改型设计，避免由于叶片的变形导致变矩器工作效率下降，甚至发生故障。

液力变矩器的叶片设计与研究_田国富

Algorithm for Text Segmentation and Its Application Based on Mean Shift
YANG Fuyuan ， ZHOU Xiaodong
（School of Mechanical Engineering, Changchun University of Technology, Changchun 130012, China）
0
引
言
如图 1 所示，直线 NMW、 N′M′W′分别为中间流线 M 和 M′处的法线， N 点和 W 点分别为外环和内环上的两个点， N 点的坐标为（ZN， RN ） RW ）。根据（ZW，， W 点的坐标为液力变矩器循环圆的设计原则，设计时应保证循环圆各处的过流面积相等。液力变矩器过流断面积 Fm=K · FD，变矩器的有效总面积 FD=πD2/4。所以 Fm=K · πD2/4，式中 K K=0.166~0.27，对于圆形循环圆， K 的最佳值为经验系数，取 0.23。 M 点处椭圆的法线方程为 RM-RN = RN-RW = a · sinθ 。 ZM-ZN ZN-ZW b · cosθ
变矩器的性能。叶片设计采用的方法有三种：基形设计、统计设计及基于流场理论设计。前两种都是根据现有的液力变矩器进行改进设计，而基于流场理论的设计对于叶片理论方面的发展具有重要意义。文中基于ＭＡＴＬＡＢ几何方式推导循环圆及流线方程，并据此对叶片进行设计研究。液力变矩器；关键词：叶片设计；循环圆
制造业信息化
MANUFACTURING INFORMATIZATION
仿真／建模／ CAD／ CAM／ CAE／ CAPP
液力变矩器的叶片设计与研究

工程机械底盘理论课件--液力变矩器及其与发动机共同工作的性能

在这种情况下，转换至变矩器泵轮轴上发动机调速特性即为发动机本身的调速特性。很显然，发动机与变矩器共同工作的必要条件是：
M e M 1 ne n1
Me,ne—发动机的有效扭矩与转速；图4-4发动机与变矩器的串联连接
M1,n1—变矩器泵轮轴上的输入扭矩与转速。
a)-直接连接；
第二节液力变矩器与发动机共同工作的输入输出特性
如果在变矩器输入特性上同时绘出发动机的调速特性［图4-
5a)］，那么满足上述条件的发动机与变矩器共同工作的全部可能
工况就可清楚地表现出来。实际上这些工况是由发动机调速特性
和变矩器输入特性共同包含的区域来确定的，即［图4-5a)中
A1C1C2A7所包围的区域。由此可见，如将变矩器的输入特性
与转换至泵轮轴上的发动机调
发动机转速的增大而增大［见图4-5b］。
功率输出轴所消耗的转矩取决于所驱动的工作装置的类型，
情况很复杂。在近似的计算中，
通常可按一定的百分比在发动机的
总功率中将其扣除。
按照前面所述的方法，利用关
系式(4-5)、(4-6)和(4-7)，不难
作出转换至泵轮轴上的发动机调
速特性。据此，即可绘制出变矩
器与发动机共同工作的输入特性。
第二节液力变矩器与发动机共同工作的输入输出特性
由于上述原因，所以在共同工作的输入特性上也常常用发动机的通用特性代替调速特性。图4-5b)上可以清楚地表示出在变矩器与发动机共同工作的全部工况下，发动机的燃料经济性，并阐明发动机最经济的燃料消耗区是否被充分利用。
图4-5液力变矩器与发动机共同工作的输入特性 b)发动机通用特性；
一、液力变矩器的输出特性
液力变矩器的输出特性是表示输出参数之间关系的曲线。通常是使泵轮轴的转速保持不变，在此工况下求取以涡轮轴转速n2 为自变量的各输出特性曲线(参看图4-1)。

轿车液力变矩器叶片角的优化

ａｅａｕｅｃｎｍｙｉｒｐｓｄＡｎｏｉｚｔｏｄｌｉｅｐａｄａｐｉｚｔｎｏｌｄｎｌｓｉｒｎｃｎｄｆｌｅｏｏｓｐｏｏｅ．ｐｔｍｉａｉｎｍｏｅｓｓｔｕｎｎｏｔｍｉａｉｎｂａｅａｇｅｓｐｅ－ｏ
变矩比为优化目标，于一维设计方法对各叶片角基
刖舌
进行优化，文献［］４中以起动力矩最大为目标，于基
液力变矩器各工作轮叶片进出口角对其效率、
轮转矩系数分别比传统设计提高了４３，４．％４％和２．％。优化后的变矩器叶片角及其原始特性与国外同尺寸成．８５
熟产品比较接近。
关键词：力变矩器；液叶片角；化；率；优效变矩比
ＯｐｉｉａｉｎｏａｅＡｎｌｓｉｔｍｏｉｒｕｎｅｔｒｔｚｔｆＢｌｄｇｅｎＡｕｏｂｌＴｏｑｅＣｏｖｒｅｍｏｅ
பைடு நூலகம்
２ＳａｅＫｂｒｔｒＶｈｌ．ｔｔｅＬｏａｏｏｅｉｅⅣⅢ ａｄＳｆｔＴｃｎｌｇＣｏｇｉｇ００９：ｙａｙｆｃｎａｅｅｈｏｏｙ，ｈｎｑｎ４０３ｙ
３．ｈｎｉｇＨｏｇｕＰｒｃｓｏｎｕｔｉｌＣ．，ＬｄＣｏｇｑｎｎｙｅｉｉｎＩｄｓｒａｏｔ．，Ｃｏｇｉｇ４２６ｈｎｑｎ０７０
［ｓｒｃ］Ａｐｉｉｔｎｍｔｏｆｌｅａｇｓｉａｔｂｌｔｑｅｃｎｅｅｒｏｈｐｗｒｅｏｍ— Ａｂｔｔｎｏｔｚｉｅｈｄｏａｎｌｎｕｏｉｏｕｏｖ￣ｒｏｔｏｅｒｒａｍａｏｂｄｅｍｏｅｒｆｂｐｆ

液力变矩器叶片设计

rk——元线与设计流线之交点上的半径，或视具体境况，表示元线与内环或
外环之交点上的半径;
k——元线的序号,k=0,1,2····
以泵轮元线9为例,计算叶片偏移量x1
针对元线1,列出公式
x9= r9
对于元线0，有
= = 0.4370
= 116.38°
= = 0.4936
= 118.36°
对于外环，y = 0，j10= e ，取e=2.4 = 12.45 mm
9.46
98.56
4.19
3
14.38
49.16
9.46
6.34
97.62
5.78
4
6.19
48.62
11.83
3.79
97.22
7.78
5
0.00
47.13
13.91
0.00
97.02
10.86
6
6.19
48.18
19.37
3.79
97.22
15.86
7
14.26
49.83
28.41
6.34
97.62
106°2′
107°17′
115°56′
6
0.2878
106°15′
108°56′
115°78′
7
0.2996
107°47′
109°78′
116°23′
8
0.3127
108°50′
110°18′
116°46′
9
0.3468
108°53′
111°58′
117°49′
出口10
0.3547
110°
112°08′

浅析液力变矩器在工程机械的运用

浅析液力变矩器在工程机械的运用摘要:介绍工程机械中液力变矩器的正确使用与检查方法、液力传动油的牌号及其选用。

关键词:液力变矩器;传动油;压力补偿引言：液力变矩器由于能够自动适应负载变化、调整工作速度，并且缓和冲击、延长机械寿命，从而在工程车辆上得到了广泛使用。

其主要缺点是成本较高，传动效率较低。

工作中必须注意正确使用工作油、正确使用液力元件，作好定期检查和维护，才能提高工作的可靠性。

保障机械的正常使用寿命。

1液力变矩器正常工作的压力补偿系统液力变矩器正常工作时需要解决两个问题:第一，正常工作的变矩器平均效率大约为0.7左右，故约有30%的能量消耗掉。

损耗的能量使油及有关零件的温度升高。

油温是决定变矩器油液使用寿命的重要因素。

如果热量不能及时散出，将加速油的氧化，使油液变质。

同时，油温过高将使润滑作用下降，泄漏增大。

因此变矩器工作时要考虑散热和冷却问题。

第二，液力变矩器的泵轮高速转动(1000~3600r/min)，循环圆内液流质点沿工作轮叶片流动时受离心惯性力的作用，叶片上各点处液流压力均不相同。

在泵轮叶片出口处压力最大，而在泵轮叶片进口处的叶片背面压力最低。

在液流过程中，当局部压力过低到空气分离压以下时，溶解于油液中的空气大量从油中分离出来产生气泡，气泡使液体成为不连续状态，这种现象称为气穴。

气泡随液流运动到压力较高的区域时，气泡在周围液力油的冲击下迅速破裂，使体积骤然减小，周围的液体便以高速填补这些空间，从而产生局部液压冲击和过热，同时伴随噪声。

此外，这些分离出来的空气气泡中含有氧气。

由于受高温下分离出来的氧气侵蚀和高速液流的冲击，液力元件的内壁表面产生剥落，这种现象称为气蚀。

由此可见，气穴和气蚀的产生，将影响变矩器正常工作，使其效率降低、寿命缩短。

因此在变矩器的液流通路中，各处的油液压力都不应低于油液的空气分离压。

另外，液力变矩器一般都与传动系动力换挡变速器的工作油路接通，而动力换挡变速器的工作油路采用液压传动，因而液压传动管路中同样也要防止气穴和气蚀的产生。

基于环量分配法的某型号液力变矩器叶片设计

６Ｏ。，涡轮出口角＝１５０ｏ。ｒｃ为同一元线与内环交点上的半径；ｒ为同一元线与设计流线交点上的半径。
２循环圆确定
首先选定一些任意的元线，并计算出初步轮廓。半径ｒｓ和角０可从图１中量出，而ｒｓ和ｒｃ则可相应循环圆实际是工作液体在各工作轮内循环流地按下列式（２）及（３）计算：动，是流道的轴面形状，工作液体循环流动是一个封（ｒ一— Ｆｃｏ — ｓ０）（２）闭的轨迹，循环圆是由外环、内环、工作轮的人口边
（５）、（６）计算出ｒ：
一
叶形坐标。利用内外环半径和偏移量，依据公式（１Ｏ）叶片元线上的偏移量，相邻两点间的弧长公式（１１），可以方便并精准的确定叶片形状。
Ｘ，ｋ＝ｒｋｓｉｎ（ｙ＋
上
，
∞ ±
、／（ ∞ ）＋一４（Ｇ２ｃｏｒｍ－ｒｍ，￣，ｌｆｍ）Ｔｓ
Ｆ＝
ＣＯＳＵ
（一）
ｕ＿
（１）
上，具体要求及指标为：式中，（１）额定力矩：１５０Ｎ・ｍ，转速：２２００转／分钟，０为元线相对垂线的夹角，所有元线均垂直于设功率：６０ｋＷ。计流线；（２）泵轮出口角＝１２８。，导轮出口角／３＝为任意元线与外环交点上的半径；
ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．４，２０１３

读《工程机械液力变矩器》有感

读《工程机械液力变矩器》有感今天我读了同济大学机械工程学院黄宗益教授的《工程机械液力变矩器》，收获颇丰。

液力变矩器用英文来说是fluidtorqueconverter。

由泵轮，涡轮，导轮组成。

安装在发动机的飞轮上，以液压油（ATF）为工作介质，起传递转矩，变矩，变速及离合的作用。

采用液力机械式传动系统具有以下优点：(1)液力传动具有良好的起步性能，能随着发动机转速提高平稳起步，微动操纵性能较好，易调整位置，接近目标(自卸汽车)。

(2)是自动变速装置，具有无级变速和变矩能力，使车辆具有自动适应能力，可提高发动机功率利用率，减少变速器的挡位。

(3)液压动力换挡可不切断动力，实现不停车换挡，换挡操纵轻便，减轻司机劳动强度。

(4)变矩器液体柔性传动，可阻隔发动机的扭转振动，降低冲击振动和传动系的动载荷，延长传动部件的使用寿命。

(5)液力传动可防止发动机过载，具有良好稳定的低速性能，能提高恶劣路面的通过性。

(6)对装载机来说，在铲掘装载过程可实现机械前进插人力和工作装置铲取力同时作用，提高铲斗的装载效果。

(7)变矩器结构简单，可靠，无机械磨损，使用寿命长。

至于它的缺点，黄宗益教授认为，变矩器主要问题是效率低，油耗大，必然排放也高，在当前人类面临着能源危机和环境问题越来越严重的情况下，首先要求工程机械使用的变矩器效率必须高，而实践和研究证明要使变矩比高必然是效率低，结构复杂，因此目前一些结构复杂变矩比大的变矩器正在趋向淘汰，取代的基本上都是最简单的三元件单级变矩器或综合式变矩器(可闭锁)，启动变矩比在3.2～1．6之间，最高效率在90％以上。

工程机械主要变速变矩任务还得由变速器去完成。

在阅读了本文之后我对液力变矩器有了更深入的认识，同时也有了一定的兴趣，因此，我去图书馆及网上查阅了许多有关液力变矩器，特别是我国的工程机械液力变矩器的资料，包括它的发展历史等。

我国的工程机械液力变矩器发展主要分为两个阶段：1.仿制阶段(1964-1974)在这一阶段,我国工程机械用液力变矩器是从无到有,主要是测绘国外样机，按相似理论放大或缩小；或在已有图纸资料的基础上改变某一叶轮出口安装角，以满足工程机械的需要。

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工程机械用液力变矩器叶片角对其性能的影响
雷景媛;惠记庄;张泽宇;武琳琳;郑恒玉
【期刊名称】《筑路机械与施工机械化》
【年(卷),期】2018(035)002
【摘要】为了得到高效率的液力变矩器,对工作轮叶片角与变矩器性能之间的关系进行了研究.根据变矩器的能量损失和平衡建立了某工程机械用液力变矩器的数学模型,得到了转速比为0.12和0.28时工作轮叶片出口角度对变矩器效率、泵轮力矩、涡轮力矩和变矩系数的影响规律;通过Im-ageware建立了变矩器的流道模型,并进行高速比工况的三维流场数值模拟,对泵轮和导轮不同出口角时变矩器的原始特性进行了对比分析.结果表明,导轮出口角的大小对变矩器性能有较大影响,角度过大或者过小都会降低变矩器的效率.
【总页数】8页(P89-96)
【作者】雷景媛;惠记庄;张泽宇;武琳琳;郑恒玉
【作者单位】长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学公路养护装备国家工程实验室,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064;长安大学工程机械学院,陕西西安710064
【正文语种】中文
【中图分类】U415.5
【相关文献】
1.工程机械用液力变矩器叶片数对其原始特性的影响 [J], 武琳琳;惠记庄;张泽宇;雷景媛;郑恒玉
2.基于CFD的叶片周向偏移对液力变矩器的性能影响预测 [J], 陈祥;陈洁
3.叶片偏转角对液力变矩器的性能影响规律 [J], 陈祥
4.冲压叶片厚度对液力变矩器性能的影响 [J], 闫清东;李新毅;魏巍;陈修齐
5.基于DOE及RSM的液力变矩器叶片数对性能的影响及优化 [J], 刘城;潘鑫;闫清东;魏巍
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