CN103244634A - 新型双涡轮液力变矩器 - Google Patents
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Abstract
一种新型双涡轮液力变矩器。其特点是所述的循环圆直径D=288~295mm;所述的叶栅系统中,泵轮叶片中间流线进口角为βp1=105°~120°,中间流线出口角为βp2=70°~80°,中间环面进口边厚度Hp1=4.8~5.8mm,中间环面出口边厚度Hp2=2.5~3.5mm;I级涡轮叶片的进口角为β 1=88°~98°,出口角为β 2=148°~155°,进口边圆头半径R 1=4.6~5.6mm,出口边圆头半径R 2=0.8~1.2mm;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=55°~65°,中间流线出口角为β 2=130°~140°,中间环面进口边厚度H1=2.5~4.0mm,中间环面出口边厚度H 2=1.5~2.5mm;导轮叶片的进口角为βs1=72°~80°,出口角为βs2=30°~38°,进口边圆头半径Rs1=8.8~9.5mm,出口边圆头半径Rs2=0.6~1.0mm。其优点是第一峰的效率达到了0.78~0.81,第二峰的效率达到了0.796~0.829,失速变矩比为4.05~4.15,失速工况下的泵轮公称转矩为75~80N·m,提高了整机的可靠性、动力性能和燃油经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于工程机械的双涡轮液力变矩器,特别是涉及一种应用于装载机的新型双涡轮液力变矩器。
背景技术
近年来,国内外工程机械以电子、信息技术为先导,在计算机故障诊断与监控、精确定位与作业、柴油机燃料燃烧控制和人机工程学等方面,进行大量的研究。柴油机自动控制喷油系统、变速箱自动控制换档、性能参数和状态监测均取得重大进展。这些研究工作的突破性进展使装载机性能改善、可靠性提高、生产率提高,燃油消耗降低,取得了重大的经济效益。
装载机由于具有操作使用方便快捷,移动自由快速,价格便宜,维修容易等特点,已成为重要土方施工机械。目前我国80%的装载机应用双涡轮液力变矩器。随着装载机对动力性能、燃油经济性、舒适性要求的不断提高,特别是提高燃油经济性以节能降耗,开发节能型高效率装载机成为当前的首要任务,作为装载机传动系统核心部件的双涡轮液力变矩器必然也随之进行重新设计和研发。
我国目前3吨级装载机一般采用额定转速为2200rpm、额定功率为75~97KW的柴油机,而与之匹配的双涡轮液力变矩器失速工况的公称转矩比较高,为82~88 N·m,失速工况变矩比较大,为4.24~4.43,效率也比较低,一般在80%以下。双涡轮液力变矩器的泵轮公称转矩过高意味着变矩器工作时传递的功率过大导致输出到变速箱的扭矩过大,失速变矩比大同样意味着变矩器输出到变速箱的扭矩增大使得变速箱的强度不满足要求,而变矩器的效率低则意味着变矩器不能很好的将柴油机输出的功率转化并输出到变速箱,这三点将导致发动机燃油消耗量高,降低了装载机的可靠性、动力性能及燃油经济性,大大影响了整机性能。因此,开发一款泵轮公称转矩合适高效率的双涡轮液力变矩器与额定转速为2200rpm、额定功率为75~97KW的柴油机匹配,使得3吨级装载机的整机性能优良,特别是对提高装载机可靠性、动力性能和燃油经济性具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的就是提供一种与额定转速为2200rpm、额定功率为75~97KW的柴油机匹配,高效率区得到扩展,提高了一峰与二峰的效率值,第一峰的效率达到了0.78~0.81,较之原有双涡轮变矩器提高了0.4~4.2%,第二峰的效率达到了0.796~0.829,较之原有双涡轮变矩器提高了1.4~5.6%,失速工况变矩比为4.05~4.15,较之原有双涡轮变矩器下降了6.3~8.6%,失速工况下的泵轮公称转矩为75~80 N·m,较之原有双涡轮变矩器下降了2.4~8.5%,从而提高了整机的可靠性、动力性能和燃油经济性,获得良好的整机性能的新型双涡轮液力变矩器。
本发明的解决方案是这样的:本发明的双涡轮液力变矩器,与之匹配的柴油机额定转速为2200rpm、额定功率为75~97KW,双涡轮液力变矩器第一峰的效率达到了0.78~0.81,第二峰的效率达到了0.796~0.829,失速工况下的泵轮公称转矩为75~80 N·m,失速工况变矩比为4.05~4.15,其组成包括有I级涡轮、II级涡轮、泵轮、导轮,构成包括叶栅系统、与叶栅系统配合的循环圆,所述的循环圆直径D=288~295mm;所述的叶栅系统中,泵轮叶片中间流线进口角为βp1=105°~120°,中间流线出口角为βp2=70°~80°, 中间环面进口边厚度Hp1=4.8~5.8mm,中间环面出口边厚度Hp2=2.5~3.5mm;I级涡轮叶片的进口角为β 1=88°~98°,出口角为β 2=148°~155°,进口边圆头半径R 1=4.6~5.6mm,出口边圆头半径R 2=0.8~1.2mm;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=55°~65°,中间流线出口角为β 2=130°~140°, 中间环面进口边厚度H 1=2.5~4.0mm,中间环面出口边厚度H 2=1.5~2.5mm;导轮叶片的进口角为βs1=72°~80°,出口角为βs2=30°~38°,进口边圆头半径Rs1=8.8~9.5mm,出口边圆头半径Rs2=0.6~1.0mm。
更具体的技术方案还包括:所述循环圆直径为289~291mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~115°,中间流线出口角为βp2=76°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=95°~98°,出口角为β 2=148°~150°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=56°~59°,中间流线出口角为β 2=135°~140°;导轮叶片的进口角为βs1=75°~78°,出口角为βs2=32°~36°。
本发明的优点是本发明通过改进循环圆直径及叶栅相关参数调节液力变矩器的泵轮公称转矩,使液力变矩器与2200转柴油机匹配位置合理,保证装载机具有良好的整机性能,特别是具有优良的动力性能和燃油经济性;通过改进叶栅系统调节液力变矩器变矩比和泵轮公称转矩,使液力变矩器与高转速柴油机匹配位置合理,保证装载机具有良好的整机性能,与额定转速为2200rpm、额定功率为75~97KW的柴油机匹配时,高效率区得到扩展,变矩器的第一峰效率值为0.78~0.81,第二峰的效率值为0.796~0.829,而现有3吨级装载机用双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=82~88 N·m,失速工况变矩比K0=4.24~4.43,第一峰效率值为0.751~0.777,第二峰效率值为0.772~0.785。因此,通过测试结果的对比,本发明双涡轮液力变矩器失速工况的泵轮公称转矩较之现有变矩器降低了2.4~8.5%、变矩比较之现有变矩器降低了6.3~8.6%,与发动机更为匹配,使得输入到变速箱的扭矩更为合理,提高了变速箱的可靠性;本发明双涡轮液力变矩器第一峰的效率值较之现有产品提高了0.4~4.2%,第二峰的效率值更是提高了1.4~5.6%,有效地节约能源,提高整机燃油经济性。
附图说明
附图是本发明的实施例。
图1是图1为本发明双涡轮液力变矩器装配图。
图2 为本发明泵轮叶片图。
图3为本发明泵轮叶片中间流线进出口角度、进出口边厚度图。
图7为本发明导轮叶片进出口角度、进出口圆头半径图。
图8为本发明变矩器与现有变矩器的效率曲线对比图。
具体实施方式
参见图1至图7,本发明附图中各标注的明细如下:
pMl为泵轮中间流线,pMh为泵轮中间环面,IIMl为II级涡轮中间流线,IIMh为II级涡轮中间环面,βp1为泵轮叶片中间流线进口角,βp2为泵轮中间流线出口角,Hp1为泵轮中间环面进口边厚度,Hp2为泵轮中间环面出口边厚度,β 1为 级涡轮叶片进口角,R 1为 级涡轮进口边圆头半径,β 2为 级涡轮出口角,R 2为 级涡轮出口边圆头半径,β 1为 级涡轮叶片中间流线进口角,β 2为 级涡轮叶片中间出口角,H 1为 级涡轮叶片中间环面进口边厚度,H 2为 级涡轮叶片中间环面出口边厚度,βs1为导轮叶片进口角,Rs1为导轮叶片进口边圆头半径,βs2为导轮叶片出口角,Rs2为导轮叶片出口边圆头半径。
本发明的双涡轮液力变矩器与额定转速为2200rpm、额定功率为75~97KW的柴油机匹配,本发明的双涡轮液力变矩器由泵轮3、 级涡轮1、 级涡轮2、导轮4等组成叶栅系统,与叶栅系统配合的循环圆的直径为288~295mm;叶栅系统中,泵轮叶片中间流线进口角为βp1=105°~120°,中间流线出口角为βp2=70°~80°, 中间环面进口边厚度Hp1=4.8~5.8mm,中间环面出口边厚度Hp2=2.5~3.5mm;I级涡轮叶片的进口角为β 1=88°~98°,出口角为β 2=148°~155°,进口边圆头半径R 1=4.6~5.6mm,出口边圆头半径R 2=0.8~1.2mm;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=55°~65°,中间流线出口角为β 2=130°~140°, 中间环面进口边厚度H 1=2.5~4.0mm,中间环面出口边厚度H 2=1.5~2.5mm;导轮叶片的进口角为βs1=72°~80°,出口角为βs2=30°~38°,进口边圆头半径Rs1=8.8~9.5mm,出口边圆头半径Rs2=0.6~1.0mm。
上述技术方案可以优化为:循环圆直径为289~291mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~115°,中间流线出口角为βp2=76°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=95°~98°,出口角为β 2=148°~150°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=56°~59°,中间流线出口角为β 2=135°~140°;导轮叶片的进口角为βs1=75°~78°,出口角为βs2=32°~36°。
以下为本发明双涡轮液力变矩器与额定转速为2200rpm、额定功率为88KW的柴油机匹配的具体实施例:
实施例1:
循环圆的直径为288mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=110°~115°,中间流线出口角为βp2=73°~77°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=90°~95°,出口角为β 2=148°~151°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=56°~60°,中间流线出口角为β 2=133°~138°;导轮叶片的进口角为βs1=74°~78°,出口角为βs2=30°~35°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=75~77N·m,失速工况变矩比K0=4.05~4.12,变矩器的第一峰效率值为0.780 ~0.808,第二峰的效率值为0.805~0.822。
实施例2:
循环圆的直径为290mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~115°,中间流线出口角为βp2=76°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=95°~98°,出口角为β 2=148°~150°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=56°~59°,中间流线出口角为β 2=135°~140°;导轮叶片的进口角为βs1=75°~78°,出口角为βs2=32°~36°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=75~79N·m,失速工况变矩比K0=4.05~4.13,变矩器的第一峰效率值为0.782 ~0.810,第二峰的效率值为0.800~0.829。
实施例3:
循环圆的直径为295mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=110°~113°,中间流线出口角为βp2=77°~80°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=90°~96°,出口角为β 2=148°~153°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=58°~62°,中间流线出口角为β 2=135°~138°;导轮叶片的进口角为βs1=76°~78°,出口角为βs2=34°~38°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=76~80N·m,失速工况变矩比K0=4.08~4.15,变矩器的第一峰效率值为0.780 ~0.800,第二峰的效率值为0.896~0.820。
实施例4:
循环圆的直径为289mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=108°~111°,中间流线出口角为βp2=75°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=93°~97°,出口角为β 2=150°~153°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=59°~63°,中间流线出口角为β 2=132°~136°;导轮叶片的进口角为βs1=72°~75°,出口角为βs2=35°~37°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=75~78N·m,失速工况变矩比K0=4.05~4.10,变矩器的第一峰效率值为0.781 ~0.793,第二峰的效率值为0.800~0.818。
实施例5:
循环圆的直径为291mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~114°,中间流线出口角为βp2=77°~80°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=89°~95°,出口角为β 2=151°~154°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=60°~63°,中间流线出口角为β 2=133°~138°;导轮叶片的进口角为βs1=73°~76°,出口角为βs2=34°~38°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=77~80N·m,失速工况变矩比K0=4.09~4.14,变矩器的第一峰效率值为0.785 ~0.797,第二峰的效率值为0.806~0.815。
以下为本发明双涡轮液力变矩器与额定转速为2200rpm、额定功率为75KW的柴油机匹配的具体实施例:
实施例6:
循环圆的直径为290mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~115°,中间流线出口角为βp2=76°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=95°~98°,出口角为β 2=148°~150°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=56°~59°,中间流线出口角为β 2=135°~140°;导轮叶片的进口角为βs1=75°~78°,出口角为βs2=32°~36°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=75~78N·m,失速工况变矩比K0=4.05~4.10,变矩器的第一峰效率值为0.782 ~0.794,第二峰的效率值为0.800~0.812。
实施例7:
循环圆的直径为289mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=108°~111°,中间流线出口角为βp2=75°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=93°~97°,出口角为β 2=150°~153°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=59°~63°,中间流线出口角为β 2=132°~136°;导轮叶片的进口角为βs1=72°~75°,出口角为βs2=35°~37°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=75~76N·m,失速工况变矩比K0=4.05~4.08,变矩器的第一峰效率值为0.785~0.795,第二峰的效率值为0.798~0.812。
实施例8:
循环圆的直径为291mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~114°,中间流线出口角为βp2=77°~80°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=89°~95°,出口角为β 2=151°~154°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=60°~63°,中间流线出口角为β 2=133°~138°;导轮叶片的进口角为βs1=73°~76°,出口角为βs2=34°~38°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=77~79N·m,失速工况变矩比K0=4.11~4.13,变矩器的第一峰效率值为0.786 ~0.802,第二峰的效率值为0.802~0.810。
以下为本发明双涡轮液力变矩器与额定转速为2200rpm、额定功率为97KW的柴油机匹配的具体实施例:
实施例9:
循环圆的直径为290mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~115°,中间流线出口角为βp2=76°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=95°~98°,出口角为β 2=148°~150°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=56°~59°,中间流线出口角为β 2=135°~140°;导轮叶片的进口角为βs1=75°~78°,出口角为βs2=32°~36°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=78~80N·m,失速工况变矩比K0=4.10~4.15,变矩器的第一峰效率值为0.785 ~0.810,第二峰的效率值为0.800~0.818。
实施例10:
循环圆的直径为289mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=108°~111°,中间流线出口角为βp2=75°~78°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=93°~97°,出口角为β 2=150°~153°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=59°~63°,中间流线出口角为β 2=132°~136°;导轮叶片的进口角为βs1=72°~75°,出口角为βs2=35°~37°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=77~79N·m,失速工况变矩比K0=4.07~4.11,变矩器的第一峰效率值为0.787~0.798,第二峰的效率值为0.795~0.810。
实施例11:
循环圆的直径为291mm;泵轮叶片中间流线进口角为βp1=112°~114°,中间流线出口角为βp2=77°~80°;I级涡轮叶片的进口角为β 1=89°~95°,出口角为β 2=151°~154°;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=60°~63°,中间流线出口角为β 2=133°~138°;导轮叶片的进口角为βs1=73°~76°,出口角为βs2=34°~38°。
通过测试,得到本实施例的双涡轮液力变矩器失速工况下的泵轮公称转矩TBg0=77~80N·m,失速工况变矩比K0=4.10~4.14,变矩器的第一峰效率值为0.790 ~0.795,第二峰的效率值为0.800~0.810。
实施例2与现有3吨级装载机用变矩器的效率对比如图8 所示。
Claims (2)
1.一种新型双涡轮液力变矩器,与之匹配的柴油机额定转速为2200rpm、额定功率为75~97KW,双涡轮液力变矩器第一峰的效率为0.78~0.81,第二峰的效率为0.796~0.829,失速工况下的泵轮公称转矩为75~80 N·m,失速工况变矩比为4.05~4.15,其组成包括有I级涡轮(1)、 II级涡轮(2)、泵轮(3)、导轮(4)构成的叶栅系统及与叶栅系统配合的循环圆,其特征在于:所述的循环圆直径D=288~295mm;所述的叶栅系统中,泵轮叶片中间流线进口角为βp1=105°~120°,中间流线出口角为βp2=70°~80°, 中间环面进口边厚度Hp1=4.8~5.8mm,中间环面出口边厚度Hp2=2.5~3.5mm;I级涡轮叶片的进口角为β 1=88°~98°,出口角为β 2=148°~155°,进口边圆头半径R 1=4.6~5.6mm,出口边圆头半径R 2=0.8~1.2mm;II级涡轮叶片中间流线进口角为β 1=55°~65°,中间流线出口角为β 2=130°~140°, 中间环面进口边厚度H 1=2.5~4.0mm,中间环面出口边厚度H 2=1.5~2.5mm;导轮叶片的进口角为βs1=72°~80°,出口角为βs2=30°~38°,进口边圆头半径Rs1=8.8~9.5mm,出口边圆头半径Rs2=0.6~1.0mm。
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PB01 | Publication | ||
C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
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