CN105443714A - 一种双涡轮液力变矩器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双涡轮液力变矩器，属于工程车辆零部件领域，为解决现有的液力变矩器工作效率低、无法与高吨位装载机匹配等问题而设计。本发明提供的双涡轮液力变矩器，泵轮的叶片进口角βb1为115°～119°，出口角βb2为60°～64°，摆放角γb为130°～134°；导轮的叶片进口角βs1为104°～108°，出口角βs2为148°～152°，摆放角γs为133°～137°；第一涡轮的叶片进口角βt1为112°～116°，出口角βt2为153°～157°，摆放角γt为136°～140°；第二涡轮的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为150°～154°，摆放角γⅡt为73°～77°。本发明双涡轮液力变矩器能与高吨位装载机匹配并保证其具有良好的整机性能、具有良好的工作效率和燃油经济性。
Description
技术领域
本发明涉及工程车辆零部件领域，具体涉及一种双涡轮液力变矩器。
背景技术
近年来我国各项建设事业的飞速发展使得工程机械的需求量急剧增加，尤其是以装载机为代表的土方作业机械，其具有操作使用方便，移动迅速，维修容易等特点而占据了市场的半壁江山。由于装载机工作环境较差，不稳定因素较多，变矩器作为一种柔性、缓冲连接件广泛应用到其中，起到了保护发动机和变速箱的作用。然而，运作效率不高一直是使用变矩器的短板，在国家节能减排的治国方针指导下，同时，工程机械对动力性能、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，开发节能型装载机成为当前的首要任务，相应的作为装载机传动系统核心部件的液力变矩器必然也随之进行重新设计和研发，最大限度地提高液力变矩器的高效区范围成为开发的关键。
现有一种单级单相向心涡轮液力变矩器，对泵轮、涡轮和导轮的叶栅叶形进行优化设计，使得该单级单相三元件液力变矩器的叶栅系统更为合理，效率、零速变矩系数和能容都得到了提高，但这只是对三元件变矩器的性能进行了提升，而目前我国80％的装载机采用的是双涡轮液力变矩器，其效率和力矩比等相关性能仍然有较大的提升空间，通过优化设计的方法改变该类型变矩器的内部四元件的叶栅系统，使其内部流场更加合理顺畅，进而使其高效区的范围得到进一步地扩大还未有涉及。因此，亟需开发一种新型叶栅的双涡轮液力变矩器，从而满足其能与高吨位装载机匹配，并保证装载机具有良好的行驶和工作性能。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种能与高吨位装载机匹配并保证装载机具有良好的整机性能的双涡轮液力变矩器。
本发明的另一个目的是提出一种具有良好的工作效率和燃油经济性的双涡轮液力变矩器。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种双涡轮液力变矩器，包括第一涡轮、第二涡轮、导轮以及泵轮，其中，所述第一涡轮的叶片、所述第二涡轮的叶片、所述导轮的叶片和所述泵轮的叶片组成叶栅组件；
所述泵轮的叶片进口角βb1为115°～119°，出口角βb2为60°～64°，摆放角γb为130°～134°，进口边圆头半径Rb1为2.4mm，出口边圆头半径Rb2为1.3mm；
所述导轮的叶片进口角βs1为104°～108°，出口角βs2为148°～152°，摆放角γs为133°～137°，进口边圆头半径Rs1为5.6mm，出口边圆头半径Rs2为1.3mm；
所述第一涡轮的叶片进口角βt1为112°～116°，出口角βt2为153°～157°，摆放角γt为136°～140°，进口边圆头半径Rt1为5.5mm，出口边圆头半径Rt2为0.41mm；
所述第二涡轮的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为150°～154°，摆放角γⅡt为73°～77°，进口边圆头半径RⅡt1为1mm，出口边圆头半径RⅡt2为0.7mm。
进一步的，所述第一涡轮、所述第二涡轮、所述导轮以及所述泵轮的循环圆直径D均在314mm到318mm之间。
进一步的，还包括套设在所述第一涡轮上的第一涡轮轴、套设在所述第二涡轮上的第二涡轮轴、超越离合器第一端部齿轮以及超越离合器第二端部齿轮。
作为本发明的一个优选方案，所述泵轮的叶片进口角βb1为117°，出口角βb2为62°，摆放角γb为132°，进口边圆头半径Rb1为2.4mm，出口边圆头半径Rb2为1.3mm；
所述导轮的叶片进口角βs1为106°，出口角βs2为150°，摆放角γs为135°，进口边圆头半径Rs1为5.6mm，出口边圆头半径Rs2为1.3mm；
所述第一涡轮的叶片进口角βt1为114°，出口角βt2为155°，摆放角γt为138°，进口边圆头半径Rt1为5.5mm，出口边圆头半径Rt2为0.41mm；
所述第二涡轮的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为152°，摆放角γⅡt为75°，进口边圆头半径RⅡt1为1mm，出口边圆头半径RⅡt2为0.7mm。
作为本发明的一个优选方案，所述第一涡轮、所述第二涡轮、所述导轮以及所述泵轮的循环圆直径D均为316mm。
本发明的有益效果为：
(1)、本发明的双涡轮液力变矩器在不改变变矩器外观形状结构，仅改变叶片角度的情况下，以最小的制造成本实现整机在全程工况下的高效区范围最大值由3.22拓宽到3.54，有效提高了发动机的使用效率，实现在不同速比下都能获得更好的动力性和优良的燃油经济性。
(2)、本发明的双涡轮液力变矩器对叶栅组件进行了优化，保证了与原发动机的合理匹配，改变了以往根据相似原理放缩式设计方法的复杂性，也避免了新设计一套变矩器就要新开发一套模具的问题，节省了大量的时间和经济成本，缩短了研发、制造和交货周期，从而可以最大限度地借用原产品生产加工时所用的工装夹具以及工艺程序等，达到以最低的制造成本实现对四元件双涡轮液力变矩器性能的提升和改善。
(3)、本发明的双涡轮液力变矩器通过对叶栅组件的优化来调节液力变矩器的能容、变矩系数以及效率，使得该配套5吨装载机的双涡轮液力变矩器零速工况公称力矩为111N.m左右，不影响与原柴油机的功率匹配，并获得了良好的整机性能。
附图说明
图1是本发明优选实施例一提供的双涡轮液力变矩器的结构示意图；
图2是本发明优选实施例一提供的双涡轮液力变矩器性能曲线。
图中标记为：
1、第二涡轮；2、导轮；3、第一涡轮；4、泵轮；5、第二涡轮轴；6、第一涡轮轴；7、超越离合器第一端部齿轮；8、超越离合器第二端部齿轮。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
优选实施例一：
本优选实施例公开一种双涡轮液力变矩器。如图1所示，双涡轮液力变矩器包括第一涡轮3、第二涡轮1、导轮2以及泵轮4，还包括套设在第一涡轮3上的第一涡轮轴6、套设在第二涡轮1上的第二涡轮轴5、超越离合器第一端部齿轮7以及超越离合器第二端部齿轮8，其中，第一涡轮3的叶片、第二涡轮1的叶片、导轮2的叶片和泵轮4的叶片组成叶栅组件。
循环圆直径D：由叶轮流道和内外环所构成的空间的最大直径称为有效直径，即循环圆直径；叶片进口边圆头半径和出口边圆头半径：叶片进口边圆头和出口边圆头与中间流线的交点至轴线的距离；高效区区间：液力变矩器的效率曲线是一条随速比变化的曲线，其效率为75％时与曲线有若干个交点，相应的涡轮转速为NT2和NT1，NT2和NT1的比值称为变矩器的高效区，其值越大说明变矩器的高效区越宽，变矩器运行经济性的范围也就越大。
泵轮4的叶片进口角βb1为117°，出口角βb2为62°，摆放角γb为132°，进口边圆头半径Rb1为2.4mm，出口边圆头半径Rb2为1.3mm；
导轮2的叶片进口角βs1为106°，出口角βs2为150°，摆放角γs为135°，进口边圆头半径Rs1为5.6mm，出口边圆头半径Rs2为1.3mm；
第一涡轮3的叶片进口角βt1为114°，出口角βt2为155°，摆放角γt为138°，进口边圆头半径Rt1为5.5mm，出口边圆头半径Rt2为0.41mm；
第二涡轮1的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为152°，摆放角γⅡt为75°，进口边圆头半径RⅡt1为1mm，出口边圆头半径RⅡt2为0.7mm；
第一涡轮3、第二涡轮1、导轮2以及泵轮4的循环圆直径D均为316mm。
本发明的双涡轮液力变矩器通过对叶栅组件的优化来调节液力变矩器的能容、变矩系数以及效率，循环圆直径D为316mm，高效区区间为3.54，该结构优化设计使得配套5吨装载机的双涡轮液力变矩器零速工况公称力矩为111N.m左右，不影响与原柴油机的功率匹配，并获得了良好的整机性能；在不改变变矩器外观形状结构，仅改变叶片角度的情况下，以最小的制造成本实现整机在全程工况下的高效区范围最大值由3.22拓宽到3.54[如图2中的(a)、(b)所示的区域即为高效区区间]，有效提高了发动机的使用效率，实现在不同速比下都能获得更好的动力性和优良的燃油经济性，同时泵轮的负荷抛物线族在柴油机额定转速附近，匹配位置合理，保证了装载机具备良好的牵引和倒车等整机机动性能。
优选实施例二：
本优选实施例公开一种双涡轮液力变矩器。该双涡轮液力变矩器的结构与优选实施例一的结构基本相同，不同之处在于：
泵轮4的叶片进口角βb1为115°，出口角βb2为60°，摆放角γb为130°，进口边圆头半径Rb1为2.4mm，出口边圆头半径Rb2为1.3mm；
导轮2的叶片进口角βs1为104°，出口角βs2为148°，摆放角γs为133°，进口边圆头半径Rs1为5.6mm，出口边圆头半径Rs2为1.3mm；
第一涡轮3的叶片进口角βt1为112°，出口角βt2为153°，摆放角γt为136°，进口边圆头半径Rt1为5.5mm，出口边圆头半径Rt2为0.41mm；
第二涡轮1的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为150°，摆放角γⅡt为73°，进口边圆头半径RⅡt1为1mm，出口边圆头半径RⅡt2为0.7mm；
第一涡轮3、第二涡轮1、导轮2以及泵轮4的循环圆直径D均为314mm。
优选实施例三：
本优选实施例公开一种双涡轮液力变矩器。该双涡轮液力变矩器的结构与优选实施例一或二的结构基本相同，不同之处在于：
泵轮4的叶片进口角βb1为119°，出口角βb2为64°，摆放角γb为134°，进口边圆头半径Rb1为2.4mm，出口边圆头半径Rb2为1.3mm；
导轮2的叶片进口角βs1为108°，出口角βs2为152°，摆放角γs为137°，进口边圆头半径Rs1为5.6mm，出口边圆头半径Rs2为1.3mm；
第一涡轮3的叶片进口角βt1为116°，出口角βt2为157°，摆放角γt为140°，进口边圆头半径Rt1为5.5mm，出口边圆头半径Rt2为0.41mm；
第二涡轮1的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为154°，摆放角γⅡt为77°，进口边圆头半径RⅡt1为1mm，出口边圆头半径RⅡt2为0.7mm；
第一涡轮3、第二涡轮1、导轮2以及泵轮4的循环圆直径D均为318mm。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上是结合附图给出的实施例，仅是实现本发明的优选方案而非对其限制，任何对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。本发明的保护范围还包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。
Claims (5)
1.一种双涡轮液力变矩器，其特征在于，包括第一涡轮(3)、第二涡轮(1)、导轮(2)以及泵轮(4)，其中，所述第一涡轮(3)的叶片、所述第二涡轮(1)的叶片、所述导轮(2)的叶片和所述泵轮(4)的叶片组成叶栅组件；
所述泵轮(4)的叶片进口角βb1为115°～119°，出口角βb2为60°～64°，摆放角γb为130°～134°，进口边圆头半径Rb1为2.4mm，出口边圆头半径Rb2为1.3mm；
所述导轮(2)的叶片进口角βs1为104°～108°，出口角βs2为148°～152°，摆放角γs为133°～137°，进口边圆头半径Rs1为5.6mm，出口边圆头半径Rs2为1.3mm；
所述第一涡轮(3)的叶片进口角βt1为112°～116°，出口角βt2为153°～157°，摆放角γt为136°～140°，进口边圆头半径Rt1为5.5mm，出口边圆头半径Rt2为0.41mm；
所述第二涡轮(1)的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为150°～154°，摆放角γⅡt为73°～77°，进口边圆头半径RⅡt1为1mm，出口边圆头半径RⅡt2为0.7mm。
2.根据权利要求1所述的一种双涡轮液力变矩器，其特征在于，所述第一涡轮(3)、所述第二涡轮(1)、所述导轮(2)以及所述泵轮(4)的循环圆直径D均在314mm到318mm之间。
3.根据权利要求2所述的一种双涡轮液力变矩器，其特征在于，还包括套设在所述第一涡轮(3)上的第一涡轮轴(6)、套设在所述第二涡轮(1)上的第二涡轮轴(5)、超越离合器第一端部齿轮(7)以及超越离合器第二端部齿轮(8)。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种双涡轮液力变矩器，其特征在于，所述泵轮(4)的叶片进口角βb1为117°，出口角βb2为62°，摆放角γb为132°，进口边圆头半径Rb1为2.4mm，出口边圆头半径Rb2为1.3mm；
所述导轮(2)的叶片进口角βs1为106°，出口角βs2为150°，摆放角γs为135°，进口边圆头半径Rs1为5.6mm，出口边圆头半径Rs2为1.3mm；
所述第一涡轮(3)的叶片进口角βt1为114°，出口角βt2为155°，摆放角γt为138°，进口边圆头半径Rt1为5.5mm，出口边圆头半径Rt2为0.41mm；
所述第二涡轮(1)的叶片进口角βⅡt1为48.2°，出口角βⅡt2为152°，摆放角γⅡt为75°，进口边圆头半径RⅡt1为1mm，出口边圆头半径RⅡt2为0.7mm。
5.根据权利要求2所述的一种双涡轮液力变矩器，其特征在于，所述第一涡轮(3)、所述第二涡轮(1)、所述导轮(2)以及所述泵轮(4)的循环圆直径D均为316mm。
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