CN101614269B - 液力传动机车用起动变矩器涡轮叶型 - Google Patents

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Abstract

一种液力传动机车用起动变矩器涡轮叶型，其形状及内外侧之间的距离通过直角坐标系表示；叶片前端及后端截面均为与叶片内侧及外侧曲线圆滑连接的圆弧线；叶片前端与后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线呈28°-30°夹角。本发明叶片前端的曲率半径较大，减少了冲击损失，提高效率；叶片后端截面呈弧线，能对叶片后端的流体起推挤作用，产生的附加动能可提高流速值，降低叶片后端的流场的不匀度，进一步提高涡轮的效率，并扩大高效区及稳定工况区的流量范围；叶片前端与后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线的夹角可有效地使流道面积均匀变化，限制与约束了涡轮内流体的逸散和扩展，减少流体损失。

Description

液力传动机车用起动变矩器涡轮叶型
技术领域 本发明涉及一种液力传动机车，特别是液力传动装置。
背景技术 目前，液力传动技术因其独特的性能、高可靠性、技术成熟和高性能价格比，在铁路内燃机车和内燃动车组上得到广泛应用。在机车上，一个变矩器不能满足机车整个牵引特性持续速度范围的要求，要由两个或两个以上变矩器搭配共同组成一个液力传动装置。按工作范围不同分为机车起动变矩器和机车运转变矩器，两者分别简称为起动变矩器和运转变矩器。本发明涉及的是起动变矩器，它工作在机车起动加速和低速范围。该变矩器是由一个泵轮、一个涡轮和一个固定的导轮组成。其中涡轮有两个涡轮盘，它们的环形盘面相对且平行，在这两环形盘面之间垂直固定有若干个叶片，它们组成叶栅。这些结构相同规则排列的叶片，其均为截面近似呈叶状的筒形壳体。这些叶片的前端即叶片最先与流体接触的部位均设在涡轮盘环形盘面的内径圈上，这些叶片的后端即叶片最后脱离与流体接触的部位均设在涡轮盘环形盘面的外径圈上。上述叶片的截面，从前端到后端的两条弧形连线为各不相同的曲线，沿涡轮转动方向，各叶片先经过某一固定位置的侧面为外侧，后经过某一固定位置的侧面为内侧。目前，上述起动变矩器涡轮叶型很多，虽各有特点，但仍存在不足之处，其概括如下：1、叶片前端及中前部内外侧之间距离较小，即叶片较薄；叶片前、后端截面或均为折线，或前端为圆弧线后端为折线；此类构型的叶片流线型不明显，液流冲击损失较大，效率较低。2、叶片前端与后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线的夹角或过大或过小，使流道面积不均匀，液流损失较大。
发明内容 本发明的目的在于提供一种能提高起动变矩器效率，降低起动变矩器涡轮叶轮出口的流场的不匀度，提高涡轮的效率并扩大高效率区及稳定工况区的流量范围的液力传动机车用起动变矩器涡轮叶型。
本发明涡轮的叶片，其前端内外侧之间距离较大，即叶片较厚；其后端内外侧之间距离较小，即叶片较薄；而其中前部内外侧之间距离最大，即叶片最厚。上述叶片的形状及内外侧之间的距离可通过直角坐标系表示出来。该坐标系的基准为：叶片前端与后端的连线为Y轴，其上的数值为Y值；位于叶片前端并与Y轴垂直的线为X轴，叶片内侧到Y轴的距离为X1值，叶片外侧到Y轴的距离为X2值，叶片的厚度为X2-X1值。上述各值有如下关系：
  Y值   0.00   1.74   3.48   4.92   5.23   8.71   12.19
  X1min 9.61 2.11 0.296 0 0.01 1.39 3.56
  X1max 9.67 2.17 0.356 0.04 0.055 1.45 3.62
  X2min 9.61 16.7 19.59 21.32 21.67 24.37 25.85
  X2max 9.67 16.76 19.65 21.38 21.73 24.43 25.91
  (X2-X1)min   0   14.53   19.234   21.28   21.615   22.92   22.23
  (X2-X1)max   0   14.65   19.354   21.38   21.72   23.04   22.35
  Y值   15.68   19.16   22.65   26.03   29.61   33.10   36.58
  X1min 5.6 7.12 8.21 8.99 9.34 9.39 9.04
  X1max 5.66 7.18 8.27 9.05 9.4 9.45 9.1
  X2min 26.41 26.37 25.85 24.72 23.19 21.32 19.01
  X2max 26.47 26.43 25.91 24.78 23.25 21.38 19.07
  (X2-X1)min   20.75   19.19   17.58   15.67   13.79   11.87   9.91
  (X2-X1)max   20.87   19.31   17.7   15.79   13.91   11.99   10.03
  Y值   40.07   43.55   47.03   50.52   54.00   56.49   56.71
  X1min 8.84 7.38 5.86 3.9 1.77 0 0.2
  X1max 8.9 7.44 5.92 3.96 1.83 0.04 0.26
  X2min 16.62 13.92 10.74 7.25 3.38 0.52 0.2
  X2max 16.68 13.98 10.8 7.31 3.44 0.58 0.26
  (X2-X1)min   7.72   6.48   4.82   3.29   1.55   0.48   0
  (X2-X1)max   7.84   6.6   4.94   3.41   1.67   0.58   0
上述叶片前端及后端截面均为与叶片内侧及外侧曲线圆滑连接的圆弧线。本发明叶片前端与后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线呈28-30°夹角。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、叶片截面呈流线型，并且前端的曲率半径较大，减少了冲击损失，提高效率。
2、叶片后端截面呈弧线，这种构型的叶片还能对叶片后端的流体起推挤作用，产生的附加动能可提高流速值，降低叶片后端的流场的不匀度，进一步提高涡轮的效率，并扩大高效区及稳定工况区的流量范围。
3、叶片前端与后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线的夹角为最佳夹角，其可有效地使流道面积均匀变化，限制与约束了涡轮内流体的逸散和扩展，减少流体损失。
4本发明与现有技术性能对比数据如下：
  现有技术   本发明
  变矩器效率   85％   89％
  传动箱效率   78％   82％
附图说明
图1是本发明局部涡轮盘侧视剖面示意简图。
图2是图1的A-A视图。
图3是本发明叶片的放大示意简图。
具体实施方式
例1
在图1、图2和图3所示的液力传动机车用起动变矩器涡轮叶型的示意简图中，涡轮有两个环形盘面相对且平行的涡轮盘1、2，在这两环形盘面之间垂直固定有若干个叶片3，它们组成叶栅。这些结构相同规则排列的叶片，其均为截面近似呈叶状的筒形壳体。这些叶片的前端均设在涡轮盘环形盘面的内径圈上，这些叶片的后端均设在涡轮盘环形盘面的外径圈上。上述叶片的截面，从前端到后端的两条弧形连线为各不相同的曲线。上述叶片的形状及内外侧之间的距离可通过直角坐标系表示，其中，叶片前端与后端的连线为Y轴，其上的数值为Y值；位于叶片前端并与Y轴垂直的线为X轴，叶片内侧到Y轴的距离为X1值，叶片外侧到Y轴的距离为X2值，叶片的厚度为X2-X1值，上述各值有如下关系：
  Y值   0.00   1.74   3.48   4.92   5.23   8.71   12.19
  X1   9.63   2.13   0.32   0.00   0.015   1.41   3.58
  X2   9.63   16.72   19.61   21.34   21.69   24.39   25.87
  X2-X1   0   14.59   19.294   21.34   21.675   22.98   22.29
  Y值   15.68   19.16   22.65   26.03   29.61   33.10   36.58
  X1   5.62   7.14   8.23   9.01   9.36   9.41   9.06
  X2   26.43   26.39   25.87   24.74   23.21   21.34   19.03
  X2-X1   20.81   19.25   17.64   15.73   13.85   11.93   9.97
  Y值   40.07   43.55   47.03   50.52   54.00   56.49   56.71
  X1   8.86   7.40   5.88   3.92   1.79   0.00   0.22
  X2   16.64   13.94   10.76   7.27   3.40   0.54   0.22
  X2-X1   7.78   6.54   4.88   3.35   1.61   0.54   0
上述叶片前端及后端截面均为与叶片内侧及外侧曲线圆滑连接的圆弧线。本发明叶片前端与后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线夹角θ为28°。
例2
其结构与例1基本相同，只是
Figure G2009100128663D00051
Figure G2009100128663D00061
  Y值   15.68   19.16   22.65   26.03   29.61   33.10   36.58
  X1   5.63   7.15   8.24   9.02   9.37   9.42   9.07
  X2   26.47   26.43   25.91   24.78   23.25   21.38   19.07
  X2-X1   20.84   19.28   17.67   15.76   13.88   11.96   10
  Y值   40.07   43.55   47.03   50.52   54.00   56.49   56.71
  X1   8.87   7.41   5.89   3.93   1.8   0.03   0.23
  X2   16.68   13.98   10.8   7.31   3.44   0.58   0.23
  X2-X1   7.81   6.57   4.91   3.38   1.64   0.55   0
本发明叶片前端与后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线夹角θ为30°。

Claims (1)

1.一种液力传动机车用起动变矩器涡轮叶型，其涡轮有两个涡轮盘，它们之间垂直固定有组成叶栅的叶片，这些结构相同规则排列的叶片，其前端均设在涡轮盘环形盘面的内径圈上，其后端均设在涡轮盘环形盘面的外径圈上，上述叶片的截面从前端到后端的两条弧形连线为各不相同的曲线，其特征在于：叶片前端和后端连线与涡轮盘中心和叶片后端连线呈28°-30°夹角，上述叶片的形状及内外侧之间的距离通过直角坐标系表示如下：
  Y值   0.00   1.74   3.48   4.92   5.23   8.71   12.19   X1min 9.61 2.11 0.296 0 0.01 1.39 3.56   X1max 9.67 2.17 0.356 0.04 0.055 1.45 3.62   X2min 9.61 16.7 19.59 21.32 21.67 24.37 25.85   X2max 9.67 16.76 19.65 21.38 21.73 24.43 25.91   (X2-X1)min   0   14.53   19.234   21.28   21.615   22.92   22.23   (X2-X1)max   0   14.65   19.354   21.38   21.72   23.04   22.35
  Y值   15.68   19.16   22.65   26.03   29.61   33.10   36.58   X1min 5.6 7.12 8.21 8.99 9.34 9.39 9.04   X1max 5.66 7.18 8.27 9.05 9.4 9.45 9.1   X2min 26.41 26.37 25.85 24.72 23.19 21.32 19.01   X2max 26.47 26.43 25.91 24.78 23.25 21.38 19.07   (X2-X1)min   20.75   19.19   17.58   15.67   13.79   11.87   9.91   (X2-X1)max   20.87   19.31   17.7   15.79   13.91   11.99   10.03   Y值   40.07   43.55   47.03   50.52   54.00   56.49   56.71
  X1min 8.84 7.38 5.86 3.9 1.77 0 0.2   X1max 8.9 7.44 5.92 3.96 1.83 0.04 0.26   X2min 16.62 13.92 10.74 7.25 3.38 0.52 0.2   X2max 16.68 13.98 10.8 7.31 3.44 0.58 0.26   (X2-X1)min   7.72   6.48   4.82   3.29   1.55   0.48   0   (X2-X1)max   7.84   6.6   4.94   3.41   1.67   0.58   0
其中，叶片前端与后端的连线为Y轴，并且由前端指向后端为Y轴正向，X轴正向与叶片位于Y轴同侧，叶片内侧到Y轴的距离为X1值，叶片外侧到Y轴的距离为X2值，叶片的厚度为X2-X1值。
2根据权利要求1所述的液力传动机车用起动变矩器涡轮叶型，其特征在于：上述叶片前端及后端截面均为与叶片内侧及外侧曲线圆滑连接的圆弧线。
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