發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器動(dòng)力匹配實(shí)例

1、一、動(dòng)力匹配的用途一、動(dòng)力匹配的用途 1.1.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。的性能。 一臺(tái)裝有變矩器的運(yùn)輸車輛或工程機(jī)械，其性能的好壞并一臺(tái)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(dòng)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傳動(dòng)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、否合理有關(guān)。 2.2.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)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。與變矩器的配合。 3.3.確定液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中變速箱的排擋數(shù)目。確定液力機(jī)械傳動(dòng)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(duì)它的力車輛上安裝的液力變矩器其工作條件是復(fù)雜的，對(duì)它的力矩要求和轉(zhuǎn)速要求也是多樣的。液力變矩器特性曲線工作范圍矩要求和轉(zhuǎn)速要求也是多樣的。液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(dòng)系統(tǒng)中變速箱的排擋數(shù)目。的寬度，將影響液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中變速箱的排擋數(shù)目。二、動(dòng)力匹配研究的對(duì)象和已知條件二、動(dòng)力匹配研究的

3、對(duì)象和已知條件 1.1.發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)定義：發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)定義： 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有動(dòng)力性指標(biāo)（有效轉(zhuǎn)矩、有效功發(fā)動(dòng)機(jī)的主要性能指標(biāo)有動(dòng)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)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(dòng)性能等）。（排氣品質(zhì)、噪聲和啟動(dòng)性能等）。 （1 1）有效轉(zhuǎn)矩）有效轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩稱為有效轉(zhuǎn)矩，以TeTe表示，表示，單位單位N.mN.m，有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的阻力矩相平衡。，有效轉(zhuǎn)矩與外界施加于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的阻力矩相平衡。 （2

4、 2）有效功率）有效功率 發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的功率稱為有效功率，用發(fā)動(dòng)機(jī)通過飛輪對(duì)外輸出的功率稱為有效功率，用PePe表示，表示，它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度乘積。發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品銘牌上標(biāo)明的它等于有效轉(zhuǎn)矩與曲軸角速度乘積。發(fā)動(dòng)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。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）燃油消耗率 發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW1kW有效功率，在有效功率，在1h1h內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量（以g g為單位），稱為燃油消耗率，用為單位），稱為燃油消耗率，用bebe表示，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)表示，燃油消耗率越低，經(jīng)濟(jì)性越好。

5、發(fā)動(dòng)機(jī)的性能是隨著許多因素而變化的，其變化規(guī)律稱性越好。發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)特性。為發(fā)動(dòng)機(jī)特性。 （4 4）怠速）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。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 5）最高轉(zhuǎn)速）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)速的般為額定轉(zhuǎn)速的1.071.11.071.1倍。倍。 （6 6）調(diào)速率）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：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)速率調(diào)速率= =（最高轉(zhuǎn)速（最高轉(zhuǎn)速

6、- -額定轉(zhuǎn)速）額定轉(zhuǎn)速）/ /額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速* *100%100% 2. 2.發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)及性能曲線發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)及性能曲線 發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)即發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性，指發(fā)動(dòng)機(jī)的功發(fā)動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)即發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性，指發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、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(gè)特率、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(gè)特性是通過發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行試驗(yàn)求得，試驗(yàn)時(shí)，先保性是通過發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行試驗(yàn)求得，試驗(yàn)時(shí)，先保持一定的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度，同時(shí)用測(cè)功器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸施持一定的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度，同時(shí)用測(cè)功器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸施加一定的阻力矩，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，即阻力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)加一定的

7、阻力矩，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，即阻力矩與發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的有效轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，用轉(zhuǎn)速表測(cè)出此時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速發(fā)出的有效轉(zhuǎn)矩相等時(shí)，用轉(zhuǎn)速表測(cè)出此時(shí)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速n n，同，同時(shí)在測(cè)功器上測(cè)出該轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩時(shí)在測(cè)功器上測(cè)出該轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩TeTe，根據(jù)下式計(jì)，根據(jù)下式計(jì)算出有效功率算出有效功率PePe： Pe=Te.n/9550 Pe=Te.n/9550 式中，式中，TeTe有效轉(zhuǎn)矩（有效轉(zhuǎn)矩（N.mN.m）；）；nn曲軸轉(zhuǎn)速（曲軸轉(zhuǎn)速（r/minr/min）。）。 燃油消耗率：在上述試驗(yàn)燃油消耗率：在上述試驗(yàn)臺(tái)上測(cè)出消耗一定量燃料臺(tái)上測(cè)出消耗一定量燃料所經(jīng)歷的時(shí)間，用以換算所經(jīng)歷的時(shí)間，用以換算發(fā)動(dòng)

8、機(jī)每小時(shí)消耗油量發(fā)動(dòng)機(jī)每小時(shí)消耗油量B B，按下式計(jì)算燃油消耗率按下式計(jì)算燃油消耗率bebe。 be=B/Pebe=B/Pe* *10103 3 發(fā)動(dòng)機(jī)最小燃油消耗發(fā)動(dòng)機(jī)最小燃油消耗率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速一般是介于率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速一般是介于最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速和最大功最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速和最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速之間。率時(shí)轉(zhuǎn)速之間。 從上圖看，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為從上圖看，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為15001500時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出扭矩最時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出扭矩最大，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于大，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于15001500時(shí)，燃油燃燒不良，轉(zhuǎn)速降低，每個(gè)時(shí)，燃油燃燒不良，轉(zhuǎn)速降低，每個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間增長(zhǎng)，燃燒氣體與氣缸壁接觸時(shí)間也增長(zhǎng)，因而，工作循環(huán)的

9、時(shí)間增長(zhǎng)，燃燒氣體與氣缸壁接觸時(shí)間也增長(zhǎng)，因而，轉(zhuǎn)矩變小。轉(zhuǎn)矩變小。轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)速高于15001500轉(zhuǎn)增加時(shí)，由于工作循環(huán)時(shí)間縮短，進(jìn)氣時(shí)間變短，轉(zhuǎn)增加時(shí)，由于工作循環(huán)時(shí)間縮短，進(jìn)氣時(shí)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，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。故輸出扭矩也減小。 當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到19001900時(shí)，有效功率達(dá)到最大值。功率是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)時(shí)，有效功率達(dá)到最大值。功率是轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積。速的乘積。 在怠速和最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在怠速和最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，TeTe和和n n都是逐漸增加，其乘積都是逐漸增加，其乘積也增加，故

10、在此范圍內(nèi)，也增加，故在此范圍內(nèi)，PePe也隨也隨n n增加而增加；增加而增加； 在最大轉(zhuǎn)矩和最大功率轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速在最大轉(zhuǎn)矩和最大功率轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速n n增加，功率增加，功率PePe雖雖然增大，但然增大，但TeTe卻逐漸降低，不過降低較緩慢，卻逐漸降低，不過降低較緩慢，PePe增加也緩慢。增加也緩慢。 超過最大功率轉(zhuǎn)速時(shí)，超過最大功率轉(zhuǎn)速時(shí)，n n增加，增加，TeTe下降較快，下降較快，PePe也逐漸下降。也逐漸下降。 3. 3.變矩器變矩器 液力變矩器的作用：液力變矩器的作用： a.a.使車輛能夠自動(dòng)適應(yīng)外界載荷的變化。使車輛能夠自動(dòng)適應(yīng)外界載荷的變化。 當(dāng)外界載荷突然增大時(shí)，車輛自動(dòng)

11、地減速，同時(shí)自動(dòng)增大牽當(dāng)外界載荷突然增大時(shí)，車輛自動(dòng)地減速，同時(shí)自動(dòng)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(shí)，自動(dòng)提引力，以克服增大的外載荷；反之，當(dāng)外界載荷變小時(shí)，自動(dòng)提高車輛車速，同時(shí)，自動(dòng)減小牽引力。高車輛車速，同時(shí)，自動(dòng)減小牽引力。 b.b.提高車輛的使用壽命。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(dòng)機(jī)和外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(dòng)機(jī)和外載荷的震動(dòng)與沖擊，因而提高了車輛的使用壽命。載荷的震動(dòng)與沖擊，因而提高了車輛的使用壽命。 c.c.提高車輛的通過性能。提高車輛的通過性能。 液力變矩器可以使車輛以任意小的速度行駛，牽引

12、力可在附液力變矩器可以使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。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. d.提高了車輛的舒適性。提高了車輛的舒適性。 采用液力傳動(dòng)的車輛，起步平穩(wěn)，并在較大的速度范圍內(nèi)實(shí)采用液力傳動(dòng)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(jí)變速，可以吸收和消除變速行駛時(shí)的振動(dòng)與沖擊，從而提現(xiàn)無級(jí)變速，可以吸收和消除變速行駛時(shí)的振動(dòng)與沖擊，從而提高了車輛的舒適性。高了車輛的舒適性。 e.e.簡(jiǎn)化了車輛的操縱。簡(jiǎn)化了車輛的操縱。因?yàn)橐毫ψ兙仄鞅旧砭褪且粋€(gè)無級(jí)自動(dòng)變速器，相當(dāng)于擴(kuò)大了發(fā)因?yàn)橐毫ψ兙仄鞅?/p>

13、身就是一個(gè)無級(jí)自動(dòng)變速器，相當(dāng)于擴(kuò)大了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力范圍，故變速器的檔數(shù)可以顯著減少。動(dòng)機(jī)的動(dòng)力范圍，故變速器的檔數(shù)可以顯著減少。 進(jìn)行動(dòng)力匹配即變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配計(jì)算，必須先了解液進(jìn)行動(dòng)力匹配即變矩器與發(fā)動(dòng)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。輸出特性。 （1 1）原始特性）原始特性 變矩器的原始特性是研究變矩器的原始特性是研究11、2=f2=f（i i）的變化關(guān)系。）的變化關(guān)系。 匹配中用到的幾個(gè)參數(shù)：匹配中用到的幾個(gè)參數(shù)： 1.1.循環(huán)圓直徑循環(huán)圓直徑D D： 由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪

14、組成封閉的環(huán)形空間，通常叫做循環(huán)圓，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。它的直徑就是循環(huán)圓直徑。 2.2.變矩系數(shù)變矩系數(shù)K K： 渦輪軸輸出力矩與泵輪軸輸入力矩之比。即渦輪軸輸出力矩與泵輪軸輸入力矩之比。即 K=M2/M1K=M2/M1式中，式中，M1M1泵輪軸上的輸入力矩；泵輪軸上的輸入力矩； M2M2渦輪軸上的輸出力矩。渦輪軸上的輸出力矩。 （1 1）當(dāng)制動(dòng)工況時(shí)，渦輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，變矩系數(shù)最大，）當(dāng)制動(dòng)工況時(shí)，渦輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，變矩系數(shù)最大，用用K K0 0表示表示 ，表示液力變矩器啟動(dòng)能力，克服超載能力。，表示液力變矩器啟動(dòng)能力，克服超載

15、能力。 3.3.變矩器的傳動(dòng)效率變矩器的傳動(dòng)效率 變矩器的傳動(dòng)效率變矩器的傳動(dòng)效率：即渦輪軸上輸出功率與泵輪軸上輸入：即渦輪軸上輸出功率與泵輪軸上輸入功率之比。功率之比。 =N2/N1=M2 =N2/N1=M2* *n2/M1/n1=Kn2/M1/n1=K* *i i式中，式中， N1N1泵輪軸上的輸入功率；泵輪軸上的輸入功率； N2N2渦輪軸上的輸出功率；渦輪軸上的輸出功率； 4.4.變矩器的傳動(dòng)比變矩器的傳動(dòng)比i i 渦輪軸輸出轉(zhuǎn)速與泵輪軸轉(zhuǎn)速之比，即渦輪軸輸出轉(zhuǎn)速與泵輪軸轉(zhuǎn)速之比，即 i=n2/n1i=n2/n1式中，式中， n1n1泵輪軸輸入轉(zhuǎn)速；泵輪軸輸入轉(zhuǎn)速； n2n2渦輪軸輸出轉(zhuǎn)

16、速。渦輪軸輸出轉(zhuǎn)速。 5. 5.能容能容 表示變矩器傳遞能量的能力，我國(guó)用泵輪力矩系數(shù)表示變矩器傳遞能量的能力，我國(guó)用泵輪力矩系數(shù)11表示表示變矩器傳遞能量的能力大小。變矩器傳遞能量的能力大小。 6.6.變矩器的原始特性變矩器的原始特性 變矩器的原始特性是研究變矩器的原始特性是研究11、2=f2=f（i i）的變化關(guān)系。）的變化關(guān)系。 泵輪傳遞力矩的比例常數(shù)為泵輪傳遞力矩的比例常數(shù)為1 1 ，渦輪傳遞力矩的比例常數(shù)，渦輪傳遞力矩的比例常數(shù)為為22，它們也被分別叫做泵輪力矩系數(shù)和渦輪力矩系數(shù)。，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：泵輪力矩和渦輪力矩方程為： M

17、1= 1nM1= 1n1 12 2D D5 5 M2= 2n M2= 2n1 12 2D D5 5 泵輪力矩系數(shù)泵輪力矩系數(shù)11和渦輪力矩系數(shù)和渦輪力矩系數(shù)22是在試驗(yàn)臺(tái)測(cè)得數(shù)據(jù)求是在試驗(yàn)臺(tái)測(cè)得數(shù)據(jù)求得的。得的。 右圖為變矩器右圖為變矩器特性試驗(yàn)裝置。特性試驗(yàn)裝置。 試驗(yàn)時(shí)，保持試驗(yàn)時(shí)，保持泵輪轉(zhuǎn)速恒定，改泵輪轉(zhuǎn)速恒定，改變變M2M2，測(cè)得，測(cè)得M1M1、n2n2，再根據(jù)上述力矩方再根據(jù)上述力矩方程，即可求得程，即可求得發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī) 或或測(cè)功器測(cè)功器變矩器變矩器測(cè)功器測(cè)功器泵輪力矩系數(shù)和渦輪力矩系數(shù)。泵輪力矩系數(shù)和渦輪力矩系數(shù)。 用以上測(cè)得的用以上測(cè)得的M1M1、M2M2、n2n2即可繪制變矩

18、器的外特性曲線。即可繪制變矩器的外特性曲線。 在上圖（在上圖（a a）中任取一點(diǎn)）中任取一點(diǎn)n n2 2= =1 1n n2 2，可得，可得1 1M M1 1及及2 2M M2 2，根據(jù)力矩方，根據(jù)力矩方程可得：程可得： 1 11 1= =1 1M M1 1/ /（nn1 12 2D D5 5） 1 12 2= =1 1M M2 2/ /（nn1 12 2D D5 5） 而，而，i=i=1 1n n2 2/n/n1 1，這樣即得，這樣即得=f=f（i i）曲線上兩個(gè)點(diǎn)（）曲線上兩個(gè)點(diǎn)（1 1i i、1 11 1）及（及（1 1i i、1 12 2），同樣得方法類推，即可得變矩器原始特性曲線），

19、同樣得方法類推，即可得變矩器原始特性曲線1 1、2 2=f=f（i i），如圖（），如圖（b b）所示。）所示。 變矩器的原始特性曲線除了給出變矩器的原始特性曲線除了給出11、2=f2=f1 1、2 2（i i）外，還）外，還要繪出要繪出K K、=f=f3 3、4 4（i i）曲線，如下圖。）曲線，如下圖。 具體求法是：有了原具體求法是：有了原始特性始特性1 1、2 2=f=f1 1、2 2（i i）即可按如下求得變矩器系即可按如下求得變矩器系數(shù)數(shù)K K和變矩器效率和變矩器效率： K=MK=M2 2/M/M1 1=2 2/1 1=f=f3 3（i i） =N=N2 2/N/N1 1=M=M2

20、2n n2 2/M/M1 1n n1 1=Ki=Ki =f =f4 4（i i） 7. 7.變矩器的輸入特性變矩器的輸入特性 變矩器的輸入特性是研究變矩器的輸入特性是研究M M1 1=f=f（n n1 1）的變化關(guān)系。）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(duì)于給定的輸入特性可根據(jù)原始特性用力矩計(jì)算方程求得。對(duì)于給定的液力變矩器，一定的工作液體，給定傳動(dòng)比下，液力變矩器，一定的工作液體，給定傳動(dòng)比下，1 1DD5 5= =常數(shù)常數(shù)C C，故故 M M1 1=Cn=Cn1 12 2 M M1 1是隨是隨n n1 1變化，通過坐標(biāo)原點(diǎn)的拋物線。變化，通過坐標(biāo)原點(diǎn)的拋物線。 當(dāng)當(dāng)i

21、 i變化時(shí)，變化時(shí)，11變化，形成一組泵輪負(fù)載拋物線，即變矩器變化，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。的輸入特性曲線，如下圖示。 得到變矩器的輸入特性，得到變矩器的輸入特性，就可求得變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共就可求得變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)。同工作時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)。 裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪和變裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪和變矩器泵輪直接連接，則發(fā)動(dòng)矩器泵輪直接連接，則發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出力矩機(jī)發(fā)出力矩M Me e=M=M1 1，發(fā)動(dòng)機(jī)的，發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速飛輪轉(zhuǎn)速n ne e=n=n1 1，故，故M M1 1=f=f（i i）就是發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性曲線。就是發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷特性曲線。 7. 7.變矩器

22、的輸出特性變矩器的輸出特性 變矩器的輸出特性是研究變矩器的輸出特性是研究M M2 2、M M1 1、n n1 1、=f=f（n n2 2）的變化關(guān)）的變化關(guān)系。系。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油門全開時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)就是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油門全開時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)就是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出扭矩特性曲線和輸出扭矩特性曲線和M M1 1=f=f（n n1 1）曲線的交點(diǎn)）曲線的交點(diǎn)A A1 1、A A2 2、A A3 3、A A4 4、A A5 5、A A6 6、A A7 7各點(diǎn)，如下圖。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)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(dòng)機(jī)共同工作的

23、輸入特性。動(dòng)機(jī)共同工作的輸入特性。 參看下頁(yè)圖中，參看下頁(yè)圖中，在變矩器原始特性圖在變矩器原始特性圖（a a）上假定某一傳）上假定某一傳動(dòng)比動(dòng)比1 1i i，然后找到對(duì)，然后找到對(duì)應(yīng)的應(yīng)的1 11 1、1 1K K、1 1，作出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷拋物作出發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷拋物線，即變矩器輸入特線，即變矩器輸入特性，圖（性，圖（b b），），M1=M1=1 11 1nn1 12 2D D5 5和柴油和柴油機(jī)的速度特性的交點(diǎn)機(jī)的速度特性的交點(diǎn)1 1M Me e、1 1n ne e，故，故 1 1M M1 1= =1 1M Me e，1 1n n1 1= =1 1n ne e而，而，1 1M M2 2= =1 1K

24、K1 1M M1 1= =1 1KK1 1M Me e，1 1n n2 2= =1 1ii1 1n n1 1= =1 1ii1 1n ne e這時(shí)，變矩器的傳動(dòng)效率這時(shí)，變矩器的傳動(dòng)效率1 1 。 這樣即得到輸出特性這樣即得到輸出特性M1M1、M2M2、n1n1、=f=f（n2n2）曲線上與）曲線上與1 1i i相對(duì)應(yīng)得一個(gè)點(diǎn)（相對(duì)應(yīng)得一個(gè)點(diǎn)（1 1M M1 1，1 1n n2 2）、（）、（1 1M M2 2，1 1n n2 2）、（）、（1 1n n1 1，1 1n n2 2）、）、（1 1，1 12 2），多取幾個(gè)），多取幾個(gè)i i值，即可求得輸出特性值，即可求得輸出特性M M1 1、M

25、 M2 2、n n1 1、=f=f（n n2 2）曲線。）曲線。 8.8.千轉(zhuǎn)扭矩千轉(zhuǎn)扭矩MBgMBg現(xiàn)在，我國(guó)目前多用千轉(zhuǎn)扭矩現(xiàn)在，我國(guó)目前多用千轉(zhuǎn)扭矩MBgMBg表示變矩器能容。表示變矩器能容。M MBgBg=M=Mb b/(N/(Nb b/1000)/1000)2 2 與軟件中與軟件中（10104 4）=M=MBgBg* *10104 4/ /（100010002 2* *D D5 5）即變矩器特性參數(shù)給出的是：即變矩器特性參數(shù)給出的是：MBgMBg、K K、i i、 三、變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的簡(jiǎn)單分析三、變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的簡(jiǎn)單分析 研究變矩器和發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作的目的在于檢查變矩器結(jié)構(gòu)研究

26、變矩器和發(fā)動(dòng)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。好的性能。 發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用時(shí)，除帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助裝置（風(fēng)扇、水發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際使用時(shí)，除帶動(dòng)發(fā)動(dòng)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(dòng)整車輔助泵、發(fā)電機(jī)、空氣濾清器、消音器等）外，還須帶動(dòng)整車輔助裝置（包括工作裝置用油泵、變速泵、轉(zhuǎn)向泵、制動(dòng)泵、氣泵、裝置（包括工作裝置用油泵、變速泵、轉(zhuǎn)向泵、制動(dòng)泵、氣泵、冷卻泵等），故發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩曲線必須根據(jù)裝載機(jī)的具體使用冷卻泵等），故發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩曲線必須根據(jù)裝載機(jī)的具體

27、使用情況，扣除帶動(dòng)這些裝置的力矩確定。情況，扣除帶動(dòng)這些裝置的力矩確定。 對(duì)于裝載機(jī)，由于變矩器和工作裝置油泵經(jīng)常同時(shí)工作，對(duì)于裝載機(jī)，由于變矩器和工作裝置油泵經(jīng)常同時(shí)工作，而工作裝置油而工作裝置油泵所消耗的功泵所消耗的功率約占發(fā)動(dòng)機(jī)率約占發(fā)動(dòng)機(jī)功率的功率的40-60%，故確定，故確定變矩器的有效變矩器的有效直徑直徑D時(shí)，就時(shí)，就不能采用發(fā)動(dòng)不能采用發(fā)動(dòng)機(jī)的全功率匹機(jī)的全功率匹配，否則在牽配，否則在牽引工況時(shí)，勢(shì)必引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，鏟斗動(dòng)作緩慢，發(fā)動(dòng)機(jī)功引工況時(shí)，勢(shì)必引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，鏟斗動(dòng)作緩慢，發(fā)動(dòng)機(jī)功率利用程度降低，作業(yè)效率降低。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(gè)工作

28、過程中，各泵不是處于滿負(fù)荷工作，實(shí)際上裝載機(jī)的整個(gè)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。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(gè)工作過程，則所選變矩器在最高效工況為兼顧裝載機(jī)的整個(gè)工作過程，則所選變矩器在最高效工況i i* *的負(fù)荷拋物線與全功率匹配交點(diǎn)的負(fù)荷拋物線與全功率匹配交點(diǎn)A A扭矩扭矩M M接近于額定扭矩點(diǎn)，與接近于額定扭矩點(diǎn)，與部分功率匹配扭矩部分功率匹配扭矩MM的交點(diǎn)的交點(diǎn)B B則接近于額定扭矩點(diǎn)的外特性區(qū)段。則接近于額定扭矩點(diǎn)的外特性區(qū)段。 為全面評(píng)價(jià)變矩器的性能，一般根據(jù)變矩器幾種典型工況下為全面評(píng)價(jià)變矩器的性

29、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(píng)價(jià)。有關(guān)上述性能的指標(biāo)來評(píng)價(jià)。 幾種典型的工況是：?jiǎn)?dòng)工況、最高效率工況、高效工作區(qū)幾種典型的工況是：?jiǎn)?dòng)工況、最高效率工況、高效工作區(qū) 域。域。 1.1.啟動(dòng)工況啟動(dòng)工況 啟動(dòng)工況即啟動(dòng)工況即i=0i=0的工況，此時(shí)的評(píng)價(jià)參數(shù)為：?jiǎn)?dòng)變矩系數(shù)的工況，此時(shí)的評(píng)價(jià)參數(shù)為：?jiǎn)?dòng)變矩系數(shù)K K0 0和力矩系數(shù)和力矩系數(shù)0 0。 2.2.最高效率工況最高效率工況 =maxmax的工況稱為最高效率工況，此時(shí)傳動(dòng)比的工況稱為最高效率工況，此時(shí)傳動(dòng)比i i、變矩系數(shù)、變矩系數(shù)K K、力矩系數(shù)、力矩系數(shù)，都作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。，都作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。 3.3.高效工作

30、區(qū)域高效工作區(qū)域 效率值效率值不低于給定值（一般是不低于給定值（一般是75-80%75-80%）的區(qū)域稱為高效工）的區(qū)域稱為高效工作區(qū)域，作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的參數(shù)是高效區(qū)的最大變矩系數(shù)作區(qū)域，作為評(píng)價(jià)指標(biāo)的參數(shù)是高效區(qū)的最大變矩系數(shù)K Kp p以及高以及高效區(qū)域傳動(dòng)比的范圍效區(qū)域傳動(dòng)比的范圍d dp p。 通常認(rèn)為高效工作區(qū)域范圍越寬（通常認(rèn)為高效工作區(qū)域范圍越寬（d dp p值越大），最高效率值越大），最高效率maxmax值越大，變矩器的性能越好。值越大，變矩器的性能越好。 按右圖示，簡(jiǎn)單分析一下按右圖示，簡(jiǎn)單分析一下如何配合為好：如何配合為好： 1 1）發(fā)動(dòng)機(jī)全功率匹配扭矩）發(fā)動(dòng)機(jī)全功率匹配扭矩

31、曲線曲線2 2，此時(shí)不與負(fù)荷拋物線相，此時(shí)不與負(fù)荷拋物線相交，發(fā)動(dòng)機(jī)只能使用在部分交，發(fā)動(dòng)機(jī)只能使用在部分特性和調(diào)速特性上，即配合的不好。特性和調(diào)速特性上，即配合的不好。 2 2）發(fā)動(dòng)機(jī)全功率匹配扭矩曲線）發(fā)動(dòng)機(jī)全功率匹配扭矩曲線3 3，發(fā)動(dòng)機(jī)僅能在低轉(zhuǎn)速下工，發(fā)動(dòng)機(jī)僅能在低轉(zhuǎn)速下工作，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不能發(fā)揮最大功率。作，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不能發(fā)揮最大功率。 為了使兩者聯(lián)合工作的性能良好，在為給定的發(fā)動(dòng)機(jī)選擇變?yōu)榱耸箖烧呗?lián)合工作的性能良好，在為給定的發(fā)動(dòng)機(jī)選擇變矩器時(shí)，一般使通過調(diào)整有效直徑來達(dá)到；在為給定的變矩器選矩器時(shí)，一般使通過調(diào)整有效直徑來達(dá)到；在為給定的變矩器選擇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，一般是先畫出變矩器的輸

32、入特性曲線，按工作需要擇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，一般是先畫出變矩器的輸入特性曲線，按工作需要和機(jī)器所需功率選擇一個(gè)與上述輸入特性配合得較好的的發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器所需功率選擇一個(gè)與上述輸入特性配合得較好的的發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線。特性曲線。結(jié)論：對(duì)于安裝液力變矩器的機(jī)器，選擇性能比較好的發(fā)動(dòng)機(jī)和結(jié)論：對(duì)于安裝液力變矩器的機(jī)器，選擇性能比較好的發(fā)動(dòng)機(jī)和變矩器固然重要，但更重要的是二者的相互配合。變矩器固然重要，但更重要的是二者的相互配合。 下面就下面就FL958GFL958G配東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)、杭齒配東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)、杭齒ZL40/50ZL40/50雙變、徐州雙變、徐州美馳驅(qū)動(dòng)橋的匹配過程作以簡(jiǎn)單說明。美馳驅(qū)動(dòng)橋的匹配過程作

33、以簡(jiǎn)單說明。 第一步，輸?shù)谝徊剑斎胍阎獏?shù)入已知參數(shù)第二步，輸入發(fā)第二步，輸入發(fā)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)動(dòng)機(jī)外特性參數(shù)第三步，計(jì)算各種扭矩消耗第三步，計(jì)算各種扭矩消耗 泵所消耗扭矩的計(jì)算按下式：泵所消耗扭矩的計(jì)算按下式： M=0.159M=0.159* *排量排量* *壓力壓力/ /（變速比（變速比* *效率）效率）第四步，輸入變矩器原始特性參數(shù)第四步，輸入變矩器原始特性參數(shù)第五步，變矩器泵輪負(fù)載特性參數(shù)第五步，變矩器泵輪負(fù)載特性參數(shù)第六步，發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器共同工作的輸入特性曲線第六步，發(fā)動(dòng)機(jī)與變矩器共同工作的輸入特性曲線第七步，共同工作第七步，共同工作輸出特性，輸出特性，下表下表n nb b為匹配轉(zhuǎn)速，為匹配轉(zhuǎn)速，其它為計(jì)算值：其它為計(jì)算值：M Mb b=1 1nnb b2 2D D5 5 n nt t=n=nb b* *i iM Mt t=M=Mb b* *K K=M=Mt t* *n nt t/ /（M Mb b* *n nb