《發(fā)動機(jī)與液力變矩器動力匹配實(shí)例》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《發(fā)動機(jī)與液力變矩器動力匹配實(shí)例（41頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,一、動力匹配的用途,1.,研究變矩器與柴油機(jī)共同工作的目的在于檢查變矩器的型式與有效直徑的選擇是否合適，如何配合才能使整機(jī)獲得良好的性能。,一臺裝有變矩器的運(yùn)輸車輛或工程機(jī)械，其性能的好壞并不單純決定于液力變矩器的性能。它既與車輛的柴油機(jī)、機(jī)械傳動和行駛裝置等本身的性能有關(guān)，又與和它們之間匹配的是否合理有關(guān)。,2.,車輛的牽引性能和經(jīng)濟(jì)性，在很大程度上取決于柴油機(jī)與變矩器的配合。,3.,確定液力機(jī)械傳動系統(tǒng)中變速箱的排擋數(shù)目。,車輛上安裝的液力變矩器其工作條件是復(fù)雜的，對它的力矩要求和轉(zhuǎn)速要求也是多樣的。液
2、力變矩器特性曲線工作范圍的寬度，將影響液力機(jī)械傳動系統(tǒng)中變速箱的排擋數(shù)目。,二、動力匹配研究的對象和已知條件,1.,發(fā)動機(jī)性能參數(shù)定義：,發(fā)動機(jī)的主要性能指標(biāo)有動力性指標(biāo)（有效轉(zhuǎn)矩、有效功率、轉(zhuǎn)速等），經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（燃油消耗率），運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)（排氣品質(zhì)、噪聲和啟動性能等）。,（,1,）有效轉(zhuǎn)矩,發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以,Te,表示，單位,N.m,，有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動機(jī)曲軸上的阻力矩相平衡。,（,2,）有效功率,發(fā)動機(jī)通過飛輪對外輸出的功率稱為有效功率，用,Pe,表示，它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度乘積。發(fā)動機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的功率及相應(yīng)轉(zhuǎn)速，稱為額定功率和額定轉(zhuǎn)速。,（,3,
3、）燃油消耗率,發(fā)動機(jī)每發(fā)出,1kW,有效功率，在,1h,內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以,g,為單位），稱為燃油消耗率，用,be,表示，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。發(fā)動機(jī)的性能是隨著許多因素而變化的，其變化規(guī)律稱為發(fā)動機(jī)特性。,（,4,）怠速,柴油機(jī)的不帶負(fù)載最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，一般稱為怠速。,（,5,）最高轉(zhuǎn)速,柴油機(jī)在最大油門下不帶負(fù)載轉(zhuǎn)速，一般稱為最高轉(zhuǎn)速，一般為額定轉(zhuǎn)速的,1.071.1,倍。,（,6,）調(diào)速率,柴油機(jī)調(diào)速區(qū)段的轉(zhuǎn)速范圍，調(diào)速率計(jì)算公式為：,調(diào)速率,=,（最高轉(zhuǎn)速,-,額定轉(zhuǎn)速）,/,額定轉(zhuǎn)速*,100%,2.,發(fā)動機(jī)性能參數(shù)及性能曲線,發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)即發(fā)動機(jī)的速度特性，指發(fā)動機(jī)的功
4、率、轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率三者隨曲軸轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律。這個特性是通過發(fā)動機(jī)在試驗(yàn)臺架上進(jìn)行試驗(yàn)求得，試驗(yàn)時，先保持一定的發(fā)動機(jī)節(jié)氣門開度，同時用測功器對發(fā)動機(jī)曲軸施加一定的阻力矩，當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，即阻力矩與發(fā)動機(jī)發(fā)出的有效轉(zhuǎn)矩相等時，用轉(zhuǎn)速表測出此時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速,n,，同時在測功器上測出該轉(zhuǎn)速下發(fā)動機(jī)有效轉(zhuǎn)矩,Te,，根據(jù)下式計(jì)算出有效功率,Pe,：,Pe=Te.n/9550,式中，,Te,有效轉(zhuǎn)矩（,N.m,）；,n,曲軸轉(zhuǎn)速（,r/min,）。,燃油消耗率：在上述試驗(yàn)臺上測出消耗一定量燃料所經(jīng)歷的時間，用以換算發(fā)動機(jī)每小時消耗油量,B,，按下式計(jì)算燃油消耗率,be,。,be=B/Pe*10,3,
5、發(fā)動機(jī)最小燃油消耗率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速一般是介于最大轉(zhuǎn)矩時轉(zhuǎn)速和最大功率時轉(zhuǎn)速之間。,從上圖看，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為,1500,時，發(fā)動機(jī)曲軸輸出扭矩最大，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于,1500,時，燃油燃燒不良，轉(zhuǎn)速降低，每個工作循環(huán)的時間增長，燃燒氣體與氣缸壁接觸時間也增長，因而，轉(zhuǎn)矩變小。,轉(zhuǎn)速高于,1500,轉(zhuǎn)增加時，由于工作循環(huán)時間縮短，進(jìn)氣時間變短，氣流速度增高，阻力加大，充氣量減小，而且摩擦損失也增大，故輸出扭矩也減小。,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到,1900,時，有效功率達(dá)到最大值。功率是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積。,在怠速和最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，,Te,和,n,都是逐漸增加，其乘積也增加，故在此范圍內(nèi)，,Pe,也隨,n,增加而增加
6、；,在最大轉(zhuǎn)矩和最大功率轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速,n,增加，功率,Pe,雖然增大，但,Te,卻逐漸降低，不過降低較緩慢，,Pe,增加也緩慢。,超過最大功率轉(zhuǎn)速時，,n,增加，,Te,下降較快，,Pe,也逐漸下降。,3.,變矩器,液力變矩器的作用：,a.,使車輛能夠自動適應(yīng)外界載荷的變化。,當(dāng)外界載荷突然增大時，車輛自動地減速，同時自動增大牽引力，以克服增大的外載荷；反之，當(dāng)外界載荷變小時，自動提高車輛車速，同時，自動減小牽引力。,b.,提高車輛的使用壽命。,變矩器利用液體作為工作介質(zhì)，故能吸收并消除來自發(fā)動機(jī)和外載荷的震動與沖擊，因而提高了車輛的使用壽命。,c.,提高車輛的通過性能。,液力變矩器可以使
7、車輛以任意小的速度行駛，牽引力可在附著條件容許限度內(nèi)得到很好地利用，從而提高了車輛的通過性能。,d.,提高了車輛的舒適性。,采用液力傳動的車輛，起步平穩(wěn)，并在較大的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級變速，可以吸收和消除變速行駛時的振動與沖擊，從而提高了車輛的舒適性。,e.,簡化了車輛的操縱。,因?yàn)橐毫ψ兙仄鞅旧砭褪且粋€無級自動變速器，相當(dāng)于擴(kuò)大了發(fā)動機(jī)的動力范圍，故變速器的檔數(shù)可以顯著減少。,進(jìn)行動力匹配即變矩器與發(fā)動機(jī)的匹配計(jì)算，必須先了解液力變矩器的特性，液力變矩器的特性包括原始特性、輸入特性和輸出特性。,（,1,）原始特性,變矩器的原始特性是研究,1,、,2=f,（,i,）的變化關(guān)系。,匹配中用到的幾個
8、參數(shù)：,1.,循環(huán)圓直徑,D,：,由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成封閉的環(huán)形空間，通常叫做循環(huán)圓，它的直徑就是循環(huán)圓直徑。,2.,變矩系數(shù),K,：,渦輪軸輸出力矩與泵輪軸輸入力矩之比。即,K=M2/M1,式中，,M1,泵輪軸上的輸入力矩；,M2,渦輪軸上的輸出力矩。,（,1,）當(dāng)制動工況時，渦輪停止轉(zhuǎn)動，此時，變矩系數(shù)最大，用,K,0,表示，表示液力變矩器啟動能力，克服超載能力。,3.,變矩器的傳動效率,變矩器的傳動效率,：即渦輪軸上輸出功率與泵輪軸上輸入功率之比。,=N2/N1=M2*n2/M1/n1=K*i,式中，,N1,泵輪軸上的輸入功率；,N2,渦輪軸上的輸出功率；,4.,變矩器的傳動比,i,渦
9、輪軸輸出轉(zhuǎn)速與泵輪軸轉(zhuǎn)速之比，即,i=n2/n1,式中，,n1,泵輪軸輸入轉(zhuǎn)速；,n2,渦輪軸輸出轉(zhuǎn)速。,5.,能容,表示變矩器傳遞能量的能力，我國用泵輪力矩系數(shù),1,表示變矩器傳遞能量的能力大小。,6.,變矩器的原始特性,變矩器的原始特性是研究,1,、,2=f,（,i,）的變化關(guān)系。,泵輪傳遞力矩的比例常數(shù)為,1,，渦輪傳遞力矩的比例常數(shù)為,2,，它們也被分別叫做泵輪力矩系數(shù)和渦輪力矩系數(shù)。,泵輪力矩和渦輪力矩方程為：,M1=1n,1,2,D,5,M2=2n,1,2,D,5,泵輪力矩系數(shù),1,和渦輪力矩系數(shù),2,是在試驗(yàn)臺測得數(shù)據(jù)求得的。,右圖為變矩器特性試驗(yàn)裝置。,試驗(yàn)時，保持泵輪轉(zhuǎn)速恒定
10、，改變,M2,，測得,M1,、,n2,，再根據(jù)上述力矩方程，即可求得,發(fā)動機(jī),或,測功器,變矩器,測功器,泵輪力矩系數(shù)和渦輪力矩系數(shù)。,用以上測得的,M1,、,M2,、,n2,即可繪制變矩器的外特性曲線。,在上圖（,a,）中任取一點(diǎn),n,2,=,1,n,2,，可得,1,M,1,及,2,M,2,，根據(jù)力矩方程可得：,1,1,=,1,M,1,/,（,n,1,2,D,5,）,1,2,=,1,M,2,/,（,n,1,2,D,5,）,而，,i=,1,n,2,/n,1,，這樣即得,=f,（,i,）曲線上兩個點(diǎn)（,1,i,、,1,1,）及（,1,i,、,1,2,），同樣得方法類推，即可得變矩器原始特性曲線,
11、1,、,2,=f,（,i,），如圖（,b,）所示。,變矩器的原始特性曲線除了給出,1,、,2=f,1,、,2,（,i,）外，還要繪出,K,、,=f,3,、,4,（,i,）曲線，如下圖。,具體求法是：有了原始特性,1,、,2,=f,1,、,2,（,i,）,即可按如下求得變矩器系數(shù),K,和變矩器效率,：,K=M,2,/M,1,=,2,/,1,=f,3,（,i,）,=N,2,/N,1,=M,2,n,2,/M,1,n,1,=Ki,=f,4,（,i,）,7.,變矩器的輸入特性,變矩器的輸入特性是研究,M,1,=f,（,n,1,）的變化關(guān)系。,輸入特性可根據(jù)原始特性用力矩計(jì)算方程求得。對于給定的液力變矩器
12、，一定的工作液體，給定傳動比下，,1,D,5,=,常數(shù),C,，故,M,1,=Cn,1,2,M,1,是隨,n,1,變化，通過坐標(biāo)原點(diǎn)的拋物線。,當(dāng),i,變化時，,1,變化，形成一組泵輪負(fù)載拋物線，即變矩器的輸入特性曲線，如下圖示。,得到變矩器的輸入特性，就可求得變矩器和發(fā)動機(jī)共同工作時發(fā)動機(jī)的工作點(diǎn)。,裝載機(jī)發(fā)動機(jī)飛輪和變矩器泵輪直接連接，則發(fā)動機(jī)發(fā)出力矩,M,e,=M,1,，發(fā)動機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速,n,e,=n,1,，故,M,1,=f,（,i,）就是發(fā)動機(jī)的負(fù)荷特性曲線。,7.,變矩器的輸出特性,變矩器的輸出特性是研究,M,2,、,M,1,、,n,1,、,=f,（,n,2,）的變化關(guān)系。,當(dāng)發(fā)動機(jī)油
13、門全開時，則發(fā)動機(jī)的工作點(diǎn)就是發(fā)動機(jī)曲軸輸出扭矩特性曲線和,M,1,=f,（,n,1,）曲線的交點(diǎn),A,1,、,A,2,、,A,3,、,A,4,、,A,5,、,A,6,、,A,7,各點(diǎn)，如下圖。,根據(jù)變矩器的原始特性和輸入特性，即可求得變矩器和發(fā)動機(jī)共同工作的輸入特性。,參看下頁圖中，在變矩器原始特性圖（,a,）上假定某一傳動比,1,i,，然后找到對應(yīng)的,1,1,、,1,K,、,1,，作出發(fā)動機(jī)負(fù)荷拋物線，即變矩器輸入特性，圖（,b,），,M1=,1,1,n,1,2,D,5,和柴油機(jī)的速度特性的交點(diǎn),1,M,e,、,1,n,e,，故,1,M,1,=,1,M,e,，,1,n,1,=,1,n,e,
14、而，,1,M,2,=,1,K,1,M,1,=,1,K,1,M,e,，,1,n,2,=,1,i,1,n,1,=,1,i,1,n,e,這時，變矩器的傳動效率,1,。,這樣即得到輸出特性,M1,、,M2,、,n1,、,=f,（,n2,）曲線上與,1,i,相對應(yīng)得一個點(diǎn)（,1,M,1,，,1,n,2,）、（,1,M,2,，,1,n,2,）、（,1,n,1,，,1,n,2,）、（,1,，,1,2,），多取幾個,i,值，即可求得輸出特性,M,1,、,M,2,、,n,1,、,=f,（,n,2,）曲線。,8.,千轉(zhuǎn)扭矩,MBg,現(xiàn)在，我國目前多用千轉(zhuǎn)扭矩,MBg,表示變矩器能容。,M,Bg,=M,b,/(N,
15、b,/1000),2,與軟件中,（,10,4,）,=M,Bg,*10,4,/,（,1000,2,*D,5,）,即變矩器特性參數(shù)給出的是：,MBg,、,K,、,i,、,三、變矩器與發(fā)動機(jī)匹配的簡單分析,研究變矩器和發(fā)動機(jī)共同工作的目的在于檢查變矩器結(jié)構(gòu)型式和有效直徑的選擇是否合適，如何配合才能使整機(jī)獲得良好的性能。,發(fā)動機(jī)實(shí)際使用時，除帶動發(fā)動機(jī)的輔助裝置（風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)、空氣濾清器、消音器等）外，還須帶動整車輔助裝置（包括工作裝置用油泵、變速泵、轉(zhuǎn)向泵、制動泵、氣泵、冷卻泵等），故發(fā)動機(jī)的力矩曲線必須根據(jù)裝載機(jī)的具體使用情況，扣除帶動這些裝置的力矩確定。,對于裝載機(jī)，由于變矩器和工作裝置油
16、泵經(jīng)常同時工作，,而工作裝置油泵所消耗的功率約占發(fā)動機(jī)功率的,40-60%,，故確定變矩器的有效直徑,D,時，就不能采用發(fā)動機(jī)的全功率匹配，否則在牽,引工況時，勢必引起發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低，鏟斗動作緩慢，發(fā)動機(jī)功率利用程度降低，作業(yè)效率降低。,實(shí)際上裝載機(jī)的整個工作過程中，各泵不是處于滿負(fù)荷工作，因而裝載機(jī)工作是處于下圖陰影線面積區(qū)域之中。,為兼顧裝載機(jī)的整個工作過程，則所選變矩器在最高效工況,i*,的負(fù)荷拋物線與全功率匹配交點(diǎn),A,扭矩,M,接近于額定扭矩點(diǎn)，與部分功率匹配扭矩,M,的交點(diǎn),B,則接近于額定扭矩點(diǎn)的外特性區(qū)段。,為全面評價變矩器的性能，一般根據(jù)變矩器幾種典型工況下有關(guān)上述性能的指標(biāo)來評價。,幾種典型的工況是：啟動工況、最高效率工況、高效工作區(qū),域。,1.,啟動工況,啟動工況即,i=0,的工況，此時的評價參數(shù)為：啟動變矩系數(shù),K,0,和力矩系數(shù),0,。,2.,最高效率工況,=,max,的工況稱為最高效率工況，此時傳動比,i,、變矩系數(shù),K,、力矩系數(shù),，都作為評價指標(biāo)。,3.,高效工作區(qū)域,效率值,不低于給定值（一般是,75-80%,）的區(qū)域稱為高效工,作區(qū)域，作為評價指標(biāo)的
發(fā)動機(jī)與液力變矩器動力匹配實(shí)例
