轮式装载机液力变矩器与发动机匹配分析计算

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液力变矩器在工程机械应用十分广泛。液力变矩器具有如下优点 ：自适应性工况的能力，防止发动机熄火，增大输出扭矩，减少冲击。在整机的性能中，液力变矩器与发动机的匹配会影响到动力性能及燃油经济性。因此如何选择好液力变矩器与发动机进行匹配十分关键。液力变矩器通常由泵轮、导轮、涡轮三个主要元件组成，结构如下图 1所示。

扭矩图 1 液力变矩器整体结构1 变矩器输入输出计算原理出液力变矩器的泵轮涡轮存在如下的关系：泵轮吸收扭矩 ：2 5 AiPgnpD (1)式 中，A 为泵轮力矩系数随变速比变化而变化；P为液力变矩器传动油的密度，kg/m。；g为重力加速度，m/s ；为泵轮转动速度，转 /分钟；D为循环圆有效直径，him。

液力变矩器的泵轮与涡轮的转速及扭矩存在如下关系：变速比i盟 (2)变矩比K.上 (3)P变速比i即涡轮输出转速与泵轮输入转速之比；变矩比 即涡轮输出扭矩 与泵轮吸收扭矩之比。

2 发动机、变矩器匹配分析计算工作时机器动力传递路线：动力首先是从发动机输出轴输入液力变矩器的泵轮并带动泵轮转动，泵轮的转动下带动变矩器的涡轮转动，涡轮带动输出轴输出动力给变速箱，因此要分析液力变矩器与发动机的匹配，首先要得到发动机输出扭矩随转速变化的特性图，要绘制发动机的外特性曲线图需要发动机测试特性参数，特性参数如表 1所示 ，然后画出各变速比下液力变矩器泵轮吸收扭矩随速度的特性图，需要液力变矩器测试得到的特性参数如表 2所示，最后把两图绘制在-起，即为发动机与液力变矩器共同工作在各变速比下泵轮吸收扭矩曲线的相交图。

表 1 发动机及液力变矩器特性参数发动机特性参数 液力变矩器特性参数N M MhL l o0o发动机转速 发动机扭矩 转速比 变矩比 千转能容800 924.0 0 2.292 433.89OO 945.2 0.1 2.216 44O.21 00o 951.8 0.2 2.119 443.41 103 971.0 0.3 1.972 438.61 200 979.0 0.4 1.792 423.4l 300 980.8 0.5 1.6 400-31 4OO 97l4 O.6 1.435 374.11 496 951.O 0.65 l354 360.61 600 906.8 0.7 1.274 345.91 700 867.2 O.75 1.191 326.1l 804 823.4 O.8 1.1 303.9I 860 800.4 O.85 0.991 265.4l 900 781.O 0.9 0.862 186.41 945 765.8 0.944 0.742 75.72 00o 746.0 0.95 0.697 6I.72 200 O 1.008 0 10.3收稿日期：2013-02-09作者简介：李传威(1985-)，男，山东莱芜人，助理工程师 ，研究方向：机械设备加工制造。

19Equipment Manufacturing Technology No.5，2013依据上面的参数表，通过样条差值的方法绘制出发动机的外特性曲线及液力变矩器泵轮吸收扭矩的曲线，由于泵轮力矩系数随变速比变化而变化，所有泵轮吸收扭矩曲线是泵轮吸收扭矩与泵轮转速的平方成正比的-组抛物曲线族。发动机与变矩器共同工作的速度扭矩曲线如下图 2所示。

800 9OO lO∞ lt∞ 1200 13001400150016001700 18∞ 1900 2000 2100 22002300转速( )图2 液力变矩器与发动机共同工作泵轮吸收扭矩特性图上图发动机输出扭矩是从怠速状态开始绘制(800转 /分钟)，随着转速的增加输出扭矩而增加，当增加到-定值后开始下降，-直下降到 2 000转 ，分钟，发动机进入调速段输出扭矩随速度的增加快速下降，目的是防止发动机飞车。

液力变矩器在工作时涡轮与泵轮的转速比随机器工作时负载的不同而变化，因此是-个动态变化值，变化范围在 0-1左右，所以发动机与液力变矩器的共同工作其实是由无数条抛物线与发动机输出扭矩的交点组成，而在对变矩器进行测试时，通常只测试有限个变速比下变矩器的扭矩特性。由图2可知，发动机与液力变矩器的共同工作点在-段区域内，这段区域为最上面的抛物线与发动机扭矩曲线的交点到最下面的抛物线与发动机的扭矩曲线交点之间，且这些点分布在发动及扭矩曲线上。

在求得共同工作时变矩器泵轮吸收的扭矩和转速长，通过式(1)变速比i和式(3)变矩比K，计算出涡轮的输出转速和扭矩，表 2为共同工作时各变速比、变矩比下泵轮吸收和涡轮输出的扭矩即转速。

表 2 共同工作时变矩器泵轮涡轮扭矩和转速值n-p To TLt f n- W变矩器 泵轮转速 泵轮扭矩 涡轮转速 涡轮扭矩 传动效率传动比 rpm Nm Nm P I pO 2 010.03 1 752.66 O 4017.096 00.1 2008.11 l 775.12 200.8l1 3 933.665 n2210.2 2007.15 1 786 32 40143 3 785.212 0.4230.3 20o8.59 l 769.5l 602.577 3 489.473 0.59l0 384 201233 1 725.s8 772.734 3 142.827 0.6990.4 2013.17 1 715.99 805.268 3 O75.O54 0.7160.5 2 020.21 1 633.73 1 010.105 2 613.968 0.80.6 2028.31 1 539.07 1 216.985 2 208.565 n86l0.65 2032.53 l 489.7l 1 321.144 2017.067 0.880.7 2037.17 1 435.5t t 426.019 l 828，839 0.89ln75 2043.48 1 361.74 1 532.6l l 621.832 0.8930.8 2O50.65 1 277.95 1 64O.52 1 405.745 0.88O.85 2O63.32 1l29.89 1 753.822 19.72 0.8420.9 2 09031 8l4.45 1 881.279 702.055 0.7750.944 2130.59 343.63 20l1.276 254.973 0.70.95 2 135.9l 281.48 2029.1l4 196.191 0.6621.008 2 155.9 47.87 2175.3o3 0 0由上表中得到的涡轮输出扭矩和转速就可计算整机经变速箱和差器及轮边减速后 ，整机行驶过程中的动力特性 ：各挡行驶驱动力和最大行驶速度。

3 结束语通过上面对液力变矩器工作特性及整机动力传递路线的阐述，详细叙述了怎样求解得到发动机与液力变矩器共同工作时泵轮吸收扭矩、转速收和涡轮输出扭矩、转速，为整机的行驶动力特性的分析提供了最关键的数据基矗