CN103807403B - 双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片 - Google Patents

双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，其特征在于：导轮叶片的外轮廓由叶片前缘、压力面轮廓、吸力面轮廓和叶片尾部平滑连接构成海豚形状。本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片克服了现有技术中由于双涡轮液力变矩器导轮叶片前缘肥大、边缘曲线曲率不连续、中间流线不合理等因素等造成液流流经导轮后的能量损失较大的问题，双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，曲线过度光滑平整，结构简单，制造容易，可有效提高双涡轮液力变矩器的性能。

Description

双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片
技术领域
本发明属于机械领域，具体涉及一种新型的双涡轮液力变矩器的导轮叶片。
背景技术
双涡轮液力变矩器广泛应用于推土机、装载机等工程车辆，是车辆传动系统的关键部件，其运行的效率对整车的经济性和排放有着重要的影响。液力变矩器在传动系统中调节范围广、起动变矩比大、提升了车辆的动力性和燃油经济性，但是其最高的效率也只是在85％左右，所以提升变矩器的工作效率是目前行业的需求。目前，现有的双涡轮液力变矩器导轮叶片前缘肥大、边缘曲线曲率不连续、中间流线不合理等因素，造成液流流经导轮后的能量损失较大，因此改善导轮叶片的结构，是一种提高液力变矩器性能的有效的措施。
发明内容
本发明旨在克服现有技术存在的双涡轮液力变矩器导轮叶片前缘肥大、边缘曲线曲率不连续、中间流线不合理等因素等造成液流流经导轮后的能量损失较大的问题，提供了一种双涡轮变矩器非常规的导轮叶片结构，通过对海豚体表面的充分研究，提取海豚体曲线取代原始叶片。
为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：
本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，其特征在于：导轮叶片6的外轮廓由叶片前缘1、压力面轮廓2、吸力面轮廓4和叶片尾部3平滑连接构成海豚形状。
技术方案中所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，其特征在于：叶片前缘1的叶片入口角α为90°、叶片入口内切圆半径d为0.7mm、叶片入口长度E为4mm，压力面轮廓2的轮廓曲线为y＝6e-05x6-3.5e-03x5+7.46e-02x4-0.7523x3+3.7186x2-10.127x+14.584，其中x为压力面轮廓2的轮廓曲线的轴向坐标，y为压力面轮廓2的轮廓曲线的径向坐标，叶片尾缘3的叶片出口角β为33°、叶片出口内切圆半径T为0.45mm，吸力面轮廓4的轮廓曲线为y＝-1e-06x6-4e-05x5-0.2e-03x4+1.9e-03x3+0.453e-01x2+0.2547x-3.5002，其中x为吸力面轮廓4的轮廓曲线的轴向坐标，y为吸力面轮廓4的轮廓曲线的径向坐标，叶片高度H为43.55mm，叶片轴向长度L为25.5mm。技术方案中所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片适用于循环圆有效半径r为117.5mm的双涡轮液力变矩器。
技术方案中所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，其特征在于：叶片前缘1的叶片入口角度α为86°、叶片入口内切圆半径d为0.66mm、叶片入口长度E为3.5mm，压力面轮廓2的轮廓曲线为y＝0.6e-03x6-0.0263x5+0.4175x4-3.1549x3+11.499x2-20.43x+16.768，其中x为压力面轮廓2的轮廓曲线的轴向坐标，y为压力面轮廓2的轮廓曲线的径向坐标，叶片尾缘3的叶片出口角β为37°、叶片出口内切圆半径T为0.42mm，吸力面轮廓4的轮廓曲线为y＝-2e-06x6-5e-05x5-0.4e-03x4-1.1e-03x3+7.19e-02x2+0.2085x-3.1239，其中x为吸力面轮廓4的轮廓曲线的轴向坐标，y为吸力面轮廓4的轮廓曲线的径向坐标，叶片高度H为40.95mm，叶片轴向长度L为23.5mm。技术方案中所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片适用于循环圆有效半径r为157.5mm的双涡轮液力变矩器。
技术方案中所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，其特征在于：叶片前缘1的叶片入口角α为94°、叶片入口内切圆半径d为0.6mm、叶片入口长度E为3.5mm，压力面轮廓2轮廓曲线y＝0.2e-03x6-8.7e-03x5+0.1658x4-1.486x3+6.3546x2-13.486x+14.249，其中x为压力面轮廓2的轮廓曲线的轴向坐标，y为压力面轮廓2的轮廓曲线的径向坐标，叶片尾缘3的叶片出口角β为29°、叶片出口内切圆半径T为0.4mm，吸力面轮廓4的轮廓曲线为：y＝-4e-06x6-8e-05x5-4e-05x4+2.5e-03x3+0.0403x2+0.2151x-2.9568，其中x为吸力面轮廓4的轮廓曲线的轴向坐标，y为吸力面轮廓4的轮廓曲线的径向坐标，叶片高度H为40.3mm，叶片轴向长度L为23mm。技术方案中所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片适用于循环圆有效半径r为155mm的双涡轮液力变矩器。
本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片通过对海豚体表面的充分研究，提取海豚体表面曲线取代原始的常规导轮叶片结构，改善了原始叶片由于叶片前缘肥大等原因造成能量的损失，从而提高了液力变矩器的效率。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1是实施例一所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片的俯视图。
图2是实施例二所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片的俯视图。
图3是实施例三所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片的俯视图。
图4是本发明所述的导轮仿生叶片的双涡轮液力变矩器结构组成装配示意图。
图5是实施例一所述的双涡轮液力变矩器使用常规导轮叶片的效率曲线和使用本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片之后的效率曲线对比图。
图6是实施例二所述的双涡轮液力变矩器使用常规导轮叶片的效率曲线和使用本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片之后的效率曲线对比图。
图7是实施例三所述的双涡轮液力变矩器使用常规导轮叶片的效率曲线和使用本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片之后的效率曲线对比图。
图中：1.叶片前缘，2.压力面轮廓，3.叶片尾缘，4.吸力面轮廓，5.导轮内环，6.导轮叶片，7.导轮外环，r.循环圆有效半径,α.叶片入口角，β.叶片出口角，L.叶片轴向长度,d.叶片入口内切圆半径，T.叶片出口内切圆半径，E.叶片入口长度，H.叶片高度。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片进行详细说明：
一、如图1所示，导轮叶片6的外轮廓由叶片前缘1、压力面轮廓2、吸力面轮廓4和叶片尾缘3平滑连接构成海豚形状，叶片前缘1的叶片入口角α为90°,叶片入口内切圆半径d为0.7mm,叶片入口长度E为4mm,叶片尾缘3的叶片出口角β为33°,叶片尾缘3的叶片出口内切圆半径T为0.45mm，叶片6在导轮内环5与导轮外环7之间，叶片高度H为43.55mm，从叶片前缘1进口到叶片尾缘3出口的叶片轴向长度L为25.5mm。
压力面轮廓2所在的轮廓曲线曲线函数可以拟合成的6次多项式函数如下：
y＝6e-05x6-3.5e-03x5+7.46e-02x4-0.7523x3+3.7186x2-10.127x+14.584，其中x为压力面轮廓2的轮廓曲线的轴向坐标，y为压力面轮廓2的轮廓曲线的径向坐标。
吸力面轮廓4的轮廓曲线函数在原点顺时针旋转90度后，拟合成的6次多项式函数如下：
y＝-1e-06x6-4e-05x5-0.2e-03x4+1.9e-03x3+0.453e-01x2+0.2547x-3.5002，其中x为吸力面轮廓4的轮廓曲线的轴向坐标，y为吸力面轮廓4的轮廓曲线的径向坐标。
本实施例导轮叶片6适用于循环圆有效半径r为117.5mm的双涡轮液力变矩器。
二、如图2所示，导轮叶片6的外轮廓由叶片前缘1、压力面轮廓2、吸力面轮廓4和叶片尾缘3平滑连接构成海豚形状，叶片前缘1的叶片入口角α为86°，叶片入口内切圆半径d为0.66mm，叶片入口长度E为3.5mm。叶片尾缘3的叶片出口角β为37°，叶片出口内切圆半径T为0.42mm，导轮叶片6在导轮内环5与导轮外环7之间，叶片高度H为40.95mm，从叶片前缘1进口到叶片尾缘3出口的叶片轴向长度L为23.5mm。
压力面轮廓2的轮廓曲线函数可以拟合成的6次多项式函数如下：
y＝0.6e-03x6-0.0263x5+0.4175x4-3.1549x3+11.499x2-20.43x+16.768，其中x为压力面轮廓2的轮廓曲线的轴向坐标，y为压力面轮廓2的轮廓曲线的径向坐标。
吸力面轮廓4的轮廓曲线函数在原点顺时针旋转90度后，拟合成的6次多项式函数如下：
y＝-2e-06x6-5e-05x5-0.4e-03x4-1.1e-03x3+7.19e-02x2+0.2085x-3.1239，其中x为吸力面轮廓4的轮廓曲线轴向坐标，y为吸力面轮廓4的轮廓曲线的径向坐标。
本实施例导轮叶片6适用于循环圆有效半径r为157.5mm。
三、如图3所示，导轮叶片6的外轮廓由叶片前缘1、压力面轮廓2、吸力面轮廓4和叶片尾缘3平滑连接构成海豚形状。叶片前缘1的叶片入口角α为94°，叶片内切圆半径d为0.6mm，叶片入口长度E为3.5mm，叶片尾缘3的叶片出口角β为29°，叶片出口内切圆半径T为0.4mm，导轮叶片6在导轮内环5与导轮外环7之间，叶片高度H为40.3mm，从叶片前缘1进口到叶片尾缘3出口的叶片轴向长度L为23mm，压力面轮廓2的轮廓曲线函数可以拟合成的6次多项式函数如下：
y＝0.2e-03x6-8.7e-03x5+0.1658x4-1.486x3+6.3546x2-13.486x+14.249，其中x为压力面轮廓2的轮廓曲线轴向坐标，y为压力面轮廓2的轮廓曲线径向坐标。
吸力面轮廓4的轮廓曲线函数在原点顺时针旋转90度后，拟合成的6次多项式函数如下：
y＝-4e-06x6-8e-05x5-4e-05x4+2.5e-03x3+0.0403x2+0.2151x-2.9568，其中x为吸力面轮廓4的轮廓曲线轴向坐标，y为吸力面轮廓4的轮廓曲线的径向坐标。
本实例导轮叶片6适用于循环圆有效半径r为155mm。
通过图5、图6、图7中使用常规导轮叶片的效率曲线和使用本发明所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片之后的效率曲线对比可以看出，使用本发明所述的导轮仿生叶片之后的能量损失较小，双涡轮液力变矩器的效率得到提高。

Claims (2)

1.双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，其特征在于：导轮叶片(6)的外轮廓由叶片前缘(1)、压力面轮廓(2)、吸力面轮廓(4)和叶片尾缘(3)平滑连接构成海豚形状，叶片前缘(1)的叶片入口角(α)为90°、叶片入口内切圆半径(d)为0.7mm、叶片入口长度(E)为4mm，压力面轮廓(2)的轮廓曲线为：
y＝6e-05x6-3.5e-03x5+7.46e-02x4-0.7523x3+3.7186x2-10.127x+14.584，其中x为压力面轮廓(2)的轮廓曲线的轴向坐标，y为压力面轮廓(2)的轮廓曲线的径向坐标，叶片尾缘(3)的叶片出口角(β)为33°、叶片出口内切圆半径(T)为0.45mm，吸力面轮廓(4)的轮廓曲线为：
y＝-1e-06x6-4e-05x5-0.2e-03x4+1.9e-03x3+0.453e-01x2+0.2547x-3.5002，其中x为吸力面轮廓(4)的轮廓曲线的轴向坐标，y为吸力面轮廓(4)的轮廓曲线的径向坐标，叶片高度(H)为43.55mm，从叶片前缘(1)进口到叶片尾缘(3)出口的叶片轴向长度(L)为25.5mm。
2.根据权利要求1所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片，其特征在于：所述的双涡轮液力变矩器导轮仿生叶片适用于循环圆有效半径(r)为117.5mm的双涡轮液力变矩器。
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