ZL50裝載機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(修訂版)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)液壓驅(qū)動(dòng)煤礦裝載機(jī)總體及傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 學(xué)院：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院指導(dǎo)教師：班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名： 摘要裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機(jī)械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路，特別是在高等級(jí)公路施工中，裝載機(jī)還用于路基工程的填挖，瀝青混合料和水泥混凝土料場(chǎng)的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、 效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn)，因此它成

2、為工程建設(shè)中土石方施工的主要機(jī)種之一。本次設(shè)計(jì)報(bào)告共包括四個(gè)部分，是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程的描述和總結(jié)。第一部分：前言；第二部分：正文；第三部分：結(jié)論；第四部分：參考文獻(xiàn)。其中，正文的內(nèi)容有：(1)礦用裝載機(jī)機(jī)型的確定，總體部分的參數(shù)確定和機(jī)構(gòu)形式的確定，(2)傳動(dòng)部分相關(guān)齒輪的設(shè)計(jì)校核，各個(gè)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速確定，構(gòu)件扭矩的計(jì)算及校核，液壓換擋操縱油路的確定。關(guān)鍵詞：總體參數(shù)，液力變矩器，變速箱，離合器AbstractLoader is a widely used in highway, railway, construction, utilities, ports, mines and other con

3、struction projects earthwork construction machinery, it is mainly used for loading shovel of soil, sand, lime, coal and other bulk materials, but also on the ore , slightly hard soil such as digging shovel operation. Dress can be different for earth-moving equipment auxiliary work, lifting and other

4、 materials such as timber loading and unloading operations. The road, especially in highway construction, the loader is also used for foundation excavation and filling works, asphalt and cement concrete aggregate material site and loading and other operations. In addition also the pushing of soil, g

5、round and traction Calibrating other mechanical and other operations. As with the operating speed loader, high efficiency, mobility, easy operation, etc., so it becomes the construction of earth and stone construction in one of the main models. The design report includes four chapters, the entire de

6、sign process is described and summarized. Part I: Introduction; Part II: Text; Part III: Conclusion; Part IV: Reference. Among them, the body includes: (1) mining loader models to determine the overall parameters of some form of identification and determination of institutions, (2) the design of gea

7、r transmission part related to verification, to determine the speed of each component, component twist moment calculation and checking, the determination of the hydraulic shift control circuit. Key words: general parameters, torque converter, gearbox, clutch 目錄第一章 前 言1.1 設(shè)計(jì)目的畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要課題，是學(xué)生綜合

8、運(yùn)用，鞏固基礎(chǔ)理論，專業(yè)技術(shù)和專業(yè)知識(shí)的機(jī)會(huì)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，能夠檢查學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的程度，能夠提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和獨(dú)立工作的能力，并掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，是學(xué)生獲得知識(shí)的重要環(huán)節(jié)。因此，要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)過程中必須端正態(tài)度，嚴(yán)格認(rèn)真，盡可能多的查閱有關(guān)書籍，搜索資料，刻苦鉆研，對(duì)比分析，取長補(bǔ)短，大膽創(chuàng)新，以便做出高質(zhì)量高水平的設(shè)計(jì)成果。1.2 選題意義隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康、高速發(fā)展，對(duì)工程機(jī)械的需求將增長，這些需求對(duì)工程機(jī)械產(chǎn)品既提出了“量”又提出了“質(zhì)”的巨大市場(chǎng)要求。我國“十二五”期間土石方、路基路面、基礎(chǔ)及建筑施工工作量預(yù)計(jì)比“十一五”要大一倍以上，工程機(jī)械的總需

9、求量亦將為“十一五”期間的二倍，推土機(jī)、裝載機(jī)、輪式起重機(jī)、叉車、路面機(jī)械、鑿巖鉆車及挖掘機(jī)械等7類主要工程機(jī)械“十一五”末的年需求量可在15萬臺(tái)以上。而裝載機(jī)被大量應(yīng)用于各行各業(yè)，無論是公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山都有它的身影。國外先進(jìn)的采掘機(jī)械設(shè)備將有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)入中國，中國的設(shè)備也會(huì)有更多的的機(jī)會(huì)走向世界。在這種情況下，我國從事地下采掘與工程的管理人員、技術(shù)人員和使用維修人員都急需了解這類設(shè)備，國內(nèi)從事該類設(shè)備制造業(yè)的工程技術(shù)人員為了研制出能參與國際競爭的成套設(shè)備，也要掌握相關(guān)的設(shè)計(jì)理論和方法，所以對(duì)該類機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)是具有重大意義的。1.3 裝載機(jī)的分類常用的單斗裝載機(jī)，按發(fā)動(dòng)機(jī)

10、功率，傳動(dòng)形式，行走系結(jié)構(gòu)，裝載方式的不同進(jìn)行分類。（1）按行走裝置的不同，裝載機(jī)分為輪胎式和履帶式兩種。輪胎式裝載機(jī)由動(dòng)力裝置，車架，行走裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)和工作裝置等組成，其結(jié)構(gòu)簡圖如下所示，輪胎式裝載機(jī)采用柴油機(jī)為動(dòng)力裝置，液力變距，動(dòng)力換擋變速箱，雙橋驅(qū)動(dòng)等組成的液力機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)（小型輪胎式裝載機(jī)有的采用液壓傳動(dòng)或機(jī)械傳動(dòng)），液壓操縱，鉸接式車架轉(zhuǎn)向，反轉(zhuǎn)桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。履帶式裝載機(jī)由專用底盤或工業(yè)拖拉機(jī)為基礎(chǔ)車，裝上工作裝置并配裝相關(guān)的操縱系統(tǒng)而構(gòu)成，如圖2所示。履帶式裝載機(jī)的動(dòng)力裝置也是柴油機(jī)，機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)則釆用液壓助力濕式離合器或濕式雙向液壓操縱轉(zhuǎn)

11、向離合器和正轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)的工作裝置。（2）按發(fā)動(dòng)機(jī)功率分類： 功率小于74kw為小型裝載機(jī)。 功率在74147kw為中型裝載機(jī) 功率在147515kw為大型裝載機(jī) 功率大于515kw為特大型裝載機(jī)（3）按傳動(dòng)形式分類： 液力機(jī)械傳動(dòng)，沖擊振動(dòng)小，傳動(dòng)件壽命長，操縱方便，車速與外載間可自動(dòng)調(diào)節(jié)，一般在中大型裝載機(jī)多采用； 液力傳動(dòng)：可無級(jí)調(diào)速、操縱間便，但啟動(dòng)性較差，一般僅在小型裝載機(jī)上采用； 電力傳動(dòng)：無級(jí)調(diào)速、工作可靠、維修簡單、費(fèi)用較高，一般在大型裝載機(jī)上采用。（4）按裝卸方式分類： 前卸式：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、視野好，適合于各種作業(yè)場(chǎng)地，應(yīng)用較廣； 回轉(zhuǎn)式：工作裝置安裝在可回轉(zhuǎn)360O的轉(zhuǎn)

12、臺(tái)上，側(cè)面卸載不需要調(diào)頭、作業(yè)效率高、但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高、側(cè)面穩(wěn)性較差，適用于較俠小的場(chǎng)地。 后卸式：前端裝、后端卸、作業(yè)效率高、作業(yè)的安全性欠好。1.4 選用原則1、機(jī)型的選擇：主要依據(jù)作業(yè)場(chǎng)合和用途進(jìn)行選擇和確定。一般在采石場(chǎng)和軟基地進(jìn)行作業(yè)，多選用履帶式裝載機(jī)； 2、動(dòng)力的選擇：一般多采用工程機(jī)械用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，在特殊地域作業(yè)，如海拔高于3000m的地方，應(yīng)采用特殊的高原型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)； 3、傳動(dòng)型式的選擇：一般選用液力機(jī)械傳動(dòng)。其中關(guān)鍵部件是變矩器形式的選擇。目前我國生產(chǎn)的裝載機(jī)多選用雙渦輪、單級(jí)兩相液力度矩器。 4、在選用裝載機(jī)時(shí)，還要充分考慮裝載機(jī)的制動(dòng)性能，包括多個(gè)在制動(dòng)、停

13、車制動(dòng)和緊急制動(dòng)三種。制動(dòng)器有蹄式、鉗盤式和濕式多片式三種。制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一般采用加力裝置，其動(dòng)力源有壓縮空氣，氣頂油和液壓式三種。目前常用的是氣頂油制動(dòng)系統(tǒng)，一般采用雙回路制動(dòng)系統(tǒng)，以提高行駛的安全性。1.5 主要部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)，變矩器，變速箱，前、后驅(qū)動(dòng)橋，簡稱四大件 1. 發(fā)動(dòng)機(jī) 2. 變矩器上有三個(gè)泵，工作泵（供應(yīng)舉升，翻斗壓力油）轉(zhuǎn)向泵（供應(yīng)轉(zhuǎn)向壓力油）變速泵也稱行走泵（供應(yīng)變矩器，變速箱壓力油），有些機(jī)型轉(zhuǎn)向泵上還裝有先導(dǎo)泵（供應(yīng)操縱閥先導(dǎo)壓力油） 3.工作液壓油路，液壓油箱，工作泵，多路閥，舉升油缸和翻斗油缸 4. 行走油路：變速箱油底殼油，行走泵，一路進(jìn)變矩器一路進(jìn)檔位閥，變

14、速箱離合器 5. 驅(qū)動(dòng)：傳動(dòng)軸，主差速器，輪邊減速器 6. 轉(zhuǎn)向油路：油箱，轉(zhuǎn)向泵，穩(wěn)流閥（或者優(yōu)先閥）轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向油缸 7. 變速箱有一體的（行星式）和分體的（定軸式）兩種1.6 國內(nèi)外裝載機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)國內(nèi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：我國輪式裝載機(jī)起步較晚，其制造技術(shù)是陸續(xù)從美國、德國和日本等國家引進(jìn)的。目前我國輪式裝載機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平只相當(dāng)于發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代的制造水平。雖然目前國內(nèi)輪式裝載機(jī)生產(chǎn)廠家群雄并立，并且有增無減，但國內(nèi)的企業(yè)自主開發(fā)創(chuàng)新能力較弱，產(chǎn)品更新?lián)Q代以適應(yīng)市場(chǎng)需求的能力較差，不能及時(shí)適應(yīng)市場(chǎng)的需求。在生產(chǎn)制造中，工藝裝備水平和生產(chǎn)能力較低，造成關(guān)鍵零部件技術(shù)不過關(guān)，整機(jī)的

15、可靠性，故障率，使用壽命，機(jī)電液一體化水平，外觀質(zhì)量，操作的靈活性和舒適性方而與先進(jìn)國家產(chǎn)品相比差距較大。目前，國產(chǎn)輪式裝載機(jī)正在從低水平、低質(zhì)量、低價(jià)位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價(jià)位、經(jīng)濟(jì)實(shí)用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家不斷進(jìn)行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫目前產(chǎn)品設(shè)計(jì)雷同，無自己特色和優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機(jī)行業(yè)的領(lǐng)先者。 （1）大型和小型輪式裝載機(jī)，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場(chǎng)總需求量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度將越來越快。 （2）根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)

16、化各項(xiàng)性能指標(biāo)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度，使整機(jī)可靠性得到大步提高。 （3）細(xì)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如動(dòng)力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化及各鉸點(diǎn)的防塵、工業(yè)造型設(shè)計(jì)等。（4）利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng)用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機(jī)作業(yè)成本。 （5）提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS&ROPS功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。 （6）降低噪聲和排放，強(qiáng)化環(huán)保指標(biāo)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，降低裝載機(jī)噪聲和排放的工作已迫在眉捷，現(xiàn)在許多大城市已經(jīng)制定機(jī)動(dòng)車的噪聲和排放

17、標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)機(jī)械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要限制在該地區(qū)的銷售。 （7）廣泛利用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機(jī)、電、液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。 （8）最大限度地簡化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時(shí)間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機(jī)排除問題的方法。國外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：在經(jīng)歷了50-60年的發(fā)展后，到20世紀(jì)90年代中末期國外輪式裝載機(jī)技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)高的水平?；谝簤杭夹g(shù)，微電子技術(shù)和信息技術(shù)的各種智能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于裝載機(jī)的設(shè)計(jì)，計(jì)算操作控制，檢測(cè)監(jiān)控，生產(chǎn)經(jīng)營和維修服務(wù)等各個(gè)方面，使國外輪式裝載機(jī)在原來的基礎(chǔ)上更加精制，其自動(dòng)化也得以提高，從而

18、進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率，改善了司機(jī)的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性，降低噪聲，振動(dòng)，排污量，保護(hù)了自然環(huán)境，最大限度的簡化維修，降低作業(yè)成本，使其性能，安全性，可靠性使用壽命和操作性能都達(dá)到了很高水平。 近年來，國外輪式裝載機(jī)在其未來技術(shù)發(fā)展中將廣泛采用微電子技術(shù)與信息技術(shù)，完善計(jì)算機(jī)輔助駕駛系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)及故障診斷系統(tǒng)；采用單一吸聲材料、噪聲抑制的方法消除或降低機(jī)器噪聲;通過不斷改進(jìn)電噴裝置，進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放量;研制無污染、經(jīng)濟(jì)型、環(huán)保型的動(dòng)力裝置;提高液壓元件、傳感元件和控制元件的可靠性與靈敏性，提高整機(jī)的機(jī)一電一信一體化水平;在控制系統(tǒng)方面，將廣泛采用電子監(jiān)控和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)

19、換檔變速裝置；普遍安裝GPS定位與質(zhì)量自動(dòng)稱量控制；開發(fā)機(jī)器人裝載機(jī)等。第二章 裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)裝載機(jī)的總體設(shè)計(jì)是根據(jù)其主要用途，作業(yè)情況及生產(chǎn)情況等，合理地選擇機(jī)型，確定性能參數(shù)，整機(jī)尺寸及各部件的結(jié)構(gòu)形式等，并進(jìn)行整體布置，以實(shí)現(xiàn)整機(jī)的各種性能指標(biāo)。裝載機(jī)是由許多部件組合起來的一個(gè)有機(jī)整體，其整體性能不僅取決于每個(gè)部件的好壞，更主要是取決于各種部件之間的相互協(xié)調(diào)。保證其相互協(xié)調(diào)的性能，是由總體設(shè)計(jì)來完成的，所以，裝載機(jī)總體設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)的性能起著決定性的作用。2.1 機(jī)型的確定2.1.1 行走裝置的選擇從作業(yè)條件與對(duì)象，作業(yè)效率與成本，以及駕駛員的工作條件等因素出發(fā)，行走裝置選擇輪胎式。輪胎式裝

20、載機(jī)與履帶式裝載機(jī)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：a) 自重輕，行走速度快，機(jī)動(dòng)性好，作業(yè)循環(huán)時(shí)間段，作業(yè)效率高，運(yùn)輸及修理費(fèi)用低。b) 輪胎式裝載機(jī)在碎石硬路面作業(yè)因輪胎有緩沖作業(yè)對(duì)機(jī)器沖擊振動(dòng)較小，可延長機(jī)器壽命，減輕駕駛員疲勞。2.1.2 傳動(dòng)形式的選擇 此次裝載機(jī)傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)采用液力機(jī)械傳動(dòng)系，因?yàn)樗c機(jī)械傳動(dòng)系相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：a) 在保持一定插入力的同時(shí)舉升動(dòng)臂或轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗以減少鏟掘阻力，縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。b) 可隨外載荷的變化而自動(dòng)調(diào)整車速，因而可減少變速箱換擋，簡化變速結(jié)構(gòu)與操作。c) 液力機(jī)械傳動(dòng)配有動(dòng)力換擋變速箱，其可在不停車情況下?lián)Q擋，操作輕便，動(dòng)力換擋時(shí)間段，生產(chǎn)率高。d) 變矩器的可透

21、性小，當(dāng)運(yùn)行阻力變化時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化小。因此，由上述條件和通過對(duì)現(xiàn)有機(jī)型的類比，分析，選擇ZL50型裝載機(jī)作為設(shè)計(jì)機(jī)型。2.2 裝載機(jī)總體參數(shù)的確定裝載機(jī)的總體參數(shù)，是指主要性能參數(shù)和尺寸參數(shù)，它是表示裝載機(jī)特征的指標(biāo)。裝載機(jī)的總體參數(shù)有：機(jī)重，額定載重量，斗容，生產(chǎn)率，循環(huán)時(shí)間，功率，牽引力，鏟取力，速度，軸距，輪距，輪胎尺寸和外廓尺寸。此次設(shè)計(jì)的是ZL50型裝載機(jī)及其動(dòng)力變速箱，則裝載機(jī)的額定裝載重量為Q=5t。2.2.1 基本參數(shù)的確定選擇常見國產(chǎn)輪胎式裝載機(jī)ZL50型的性能參數(shù)作為基本參數(shù)，可得到裝載機(jī)的技術(shù)參數(shù)：型號(hào)ZL50額定斗容/ 3額定載重量/t5最大卸載高度/mm3050最

22、大卸載距離/mm1280最大牽引力/KN137最大爬坡能力/度28最小轉(zhuǎn)彎半徑/mm5610最高檔行速/km/h38機(jī)器最大長度/mm7080機(jī)器最大寬度/mm2940機(jī)器行走高度/mm3370機(jī)器工作重量/t18軸距/mm3200輪距/mm2200發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率/kw163動(dòng)臂舉升時(shí)間/s7.5液力變矩系數(shù)4.72.2.2 裝載機(jī)的橋荷力分配裝載機(jī)在作業(yè)過程中，作用在鏟斗上的外載荷力變化范圍很大，使作用在前、后橋上的橋荷力大小也發(fā)生變化。為了滿足裝載機(jī)的通過性，牽引性和穩(wěn)定性的要求，前、后橋的橋荷力必須在變化中合理分配。對(duì)輪胎式鉸接轉(zhuǎn)向的裝載機(jī)，推薦其橋荷力分配為：空載時(shí)：前橋橋荷力占裝載機(jī)

23、自重力的40%-45%，后橋橋荷力占裝載機(jī)自重力的60%-55%。滿載時(shí)：前橋橋荷力占裝載機(jī)總重力的75%-80%，后橋橋荷力占裝載機(jī)總重力的25%-20%。令G S就是整機(jī)的自重力，I1 為重心到前橋的水平距離，L為軸距?？蛰d時(shí)，靜止的裝載機(jī)由力的平衡條件可求得橋荷力為前后橋的橋荷之比 其中，L =2760 mm，I1 = 1623 mm計(jì)算得:K 0 = 0.7根據(jù)推薦一般使K 0 =0.670.82 ,即滿足前后橋橋荷力分配。重載時(shí)，靜止的裝載機(jī)此時(shí)橋荷力為重載時(shí)的橋荷力之比 其中，G 1 =50000 N計(jì)算得：K 0 =3.2根據(jù)推薦一般使K 0 =34，即滿足前后橋橋荷力分配。綜上

24、所述，橋荷力分配滿足要求。2.2.3 鏟斗的后傾角與卸載角裝載機(jī)在運(yùn)輸位置時(shí)，鏟斗底板與水平面間的夾角為后傾角，其推薦值為40°46°，在此取后傾角為45°，在鏟斗舉升過程中，允許后傾角在15°以內(nèi)擺動(dòng)。在鏟斗舉升到最大卸載高度卸載時(shí)，鏟斗底板與水平面間的夾角為卸載角，要求鏟斗在任何舉升高度時(shí)，都能卸凈物料。要求卸載角應(yīng)大于45°，在此取為45°。2.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 由于我國發(fā)動(dòng)機(jī)系列型譜中，標(biāo)出的功率時(shí)額定功率，而額定功率是在臺(tái)架上試驗(yàn)得到的，在試驗(yàn)中沒有裝配發(fā)電機(jī)，壓氣機(jī)，風(fēng)扇，水泵等附件，這些附件消耗功率占額定功率的5%10

25、%，額定功率減去上述附件消耗的功率即得發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪功率。 所以， P飛輪 = 163 163×10% = 147KW裝載機(jī)作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)凈功率消耗于兩部分，即牽引力功率N1和驅(qū)動(dòng)液壓泵功率N 2 ： 牽引力功率 N 1 =P KV r/3600 式中， P K 額定輪緣切線牽引力 P K =P H +P f P = Gfcos V T-裝載機(jī)插入料堆的理論作用速度，對(duì)于輪式的取3 km/h -傳動(dòng)系總功率，對(duì)于液力機(jī)械傳動(dòng)： 取 = 0.75其中， f = 0.06 = 0則 P K = (N)那么 N 1 = P KV r/3600 = ×3/(3600×0.7

26、5)=114 (KW)因此油泵功率： N 2 = P 飛輪 N 1 = 147-114 = 33 KW2.3 裝載機(jī)的總體布置2.3.1總體布置的內(nèi)容總體布置的內(nèi)容應(yīng)包括以下幾個(gè)方面：1） 確定各部件在整機(jī)上的位置，并對(duì)外形尺寸提出要求;2） 確定各部件之間，部件與整機(jī)之間的連接方式；3） 估算整機(jī)重量及重心位置，并對(duì)各部件的重量提出要求；4） 布置各操縱機(jī)構(gòu)，機(jī)棚，駕駛室等；5） 審核各運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)空間，排除可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)干擾；6） 定出標(biāo)準(zhǔn)化，通用化和系列化的零部件明細(xì)表。2.3.2 總體布置的原則總體布置時(shí)，要考慮以下幾條原則：1） 保證整機(jī)的穩(wěn)定性；2） 結(jié)構(gòu)緊湊，并有較高的傳動(dòng)效率；

27、3） 便于操作和維修，工作安全可靠；4） 外形平整美觀。2.3.3 總體布置的基準(zhǔn)選擇總體布置時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)基準(zhǔn)選擇：1） 以通過后橋中心線的水平面，為上下位置的基準(zhǔn)面；2） 以通過后橋中心線的垂直面，為前后位置的基準(zhǔn)面；3） 以整機(jī)的鉛垂縱向?qū)ΨQ面，為左右位置的基準(zhǔn)面。2.3.4 對(duì)各部件布置的具體要求(1) 車架和傳動(dòng)軸的布置裝載機(jī)多采用鉸接式車架，前后車架連接鉸接銷的位置有兩種布置方案：1）鉸接銷布置在軸距的二分之一處，此種布置轉(zhuǎn)彎半徑??；前后輪軌跡重合，減小了行駛阻力和轉(zhuǎn)彎阻力。一般多采用此種布置。2）鉸接銷布置在軸距中點(diǎn)偏前，此種布置，前后輪轉(zhuǎn)彎半徑不同，車輪軌跡不重合，阻力增大

28、。當(dāng)采用前種布置有困難時(shí)，方可采用此種布置。連接前后車架的鉸接銷有上下兩個(gè)，兩者之間的距離盡可能大些，以改善銷軸的受力。但在下邊那個(gè)鉸接銷的位置，應(yīng)保證其最小離地間隙。車架的外部寬度受輪距限制，內(nèi)部寬度要考慮安裝發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向油缸的位置，車架高度是根據(jù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求和支承件尺寸要求而定。前后車架相對(duì)轉(zhuǎn)角，一般取70°90°，每個(gè)車架繞鉸接銷的相對(duì)轉(zhuǎn)角可達(dá)35°45°，否則將影響其它件的布置，并且會(huì)使傳動(dòng)軸的十字節(jié)發(fā)生干涉。傳動(dòng)軸一般布置在裝載機(jī)的縱向?qū)ΨQ平面內(nèi)，并盡可能成水平位置，使中間傳動(dòng)軸的中點(diǎn)和車架鉸接銷中心線重合，如圖，這樣才能保證轉(zhuǎn)向時(shí)十字節(jié)作等

29、速轉(zhuǎn)動(dòng)。(2) 發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的布置 由上圖可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)多是按縱向布置在裝載機(jī)的后部，以保證整機(jī)的穩(wěn)定性。選擇發(fā)動(dòng)機(jī)，變矩器和變速箱三者為一體的方案。其優(yōu)點(diǎn)是：軸向尺寸短，便于軸距短的機(jī)器總體布置；三部件可組裝成一個(gè)總成一次安裝，使總裝工序簡化，可減少部件間的油路管道，增加可靠性。(3) 擺動(dòng)橋的布置 為了保證裝載機(jī)在凸凹不平的路面上行駛時(shí)，其左右車輪都能與地面接觸，而不懸空，因此，采用擺動(dòng)橋結(jié)構(gòu)，如圖： 擺動(dòng)橋的布置，由圖可看出，擺動(dòng)橋1用銷軸2與橋殼3連接，支持在車橋中間，擺動(dòng)橋上部與車架連接。 擺動(dòng)橋可以安裝在后橋或前橋上，形成后橋擺動(dòng)或前橋擺動(dòng)兩種形式：1） 后橋擺動(dòng) 在后橋上裝置

30、擺動(dòng)橋，形成后橋擺動(dòng)。如果駕駛室布置在后橋上，駕駛員隨車架一起擺動(dòng)，容易掌握鏟斗的對(duì)準(zhǔn)性。所以，一般多采用此種形式，但缺點(diǎn)是駕駛員容易疲勞。2） 前橋擺動(dòng) 在前橋上裝置擺動(dòng)橋，形成前橋擺動(dòng)。由于駕駛室布置在后車架上，所以鏟斗的對(duì)準(zhǔn)性不好掌握，但駕駛員不隨車架擺動(dòng)，因此不易疲勞。(4) 工作裝置的布置工作裝置布置在裝載機(jī)的前部，該裝置中各構(gòu)建的布置，主要是確定動(dòng)臂的長度和各鉸接點(diǎn)的位置。動(dòng)臂和車架連接的鉸接點(diǎn)位置，其高度的確定，應(yīng)考慮不影響駕駛員的視線，鉸接點(diǎn)的前后位置選取，若鉸接點(diǎn)位置前移，卸荷的 距離增大，穩(wěn)定性下降。因此，在不影響卸載距離條件下，盡可能向后布置；鉸接點(diǎn)最好不設(shè)置在駕駛室的兩

31、側(cè)，以免在舉升時(shí)候影響駕駛員的安全。(5) 駕駛室的布置在整體車架上，駕駛室一般布置在車架前端，使駕駛員的前方有良好的視野。在鉸接式的車架上，駕駛室的布置有三種方案:1) 駕駛室布置在前車架的后部，駕駛員的視野較好，并與鏟斗的相對(duì)視角保持不變，鏟斗的對(duì)準(zhǔn)性容易控制，但駕駛員受到工作機(jī)構(gòu)傳來的沖擊較大，容易疲勞。2) 駕駛室布置在后車架的前部。駕駛員的視野不好，駕駛員與鏟斗的相對(duì)視角有變化，鏟斗的對(duì)準(zhǔn)性不易控制，但駕駛員受工作機(jī)構(gòu)傳來的沖擊較小，不易疲勞。3) 駕駛員布置在后車架上的向前懸臂處。這種布置的形式，綜合了前兩種布置形式的優(yōu)點(diǎn)，并克服其缺點(diǎn)。但轉(zhuǎn)向時(shí)鏟斗對(duì)準(zhǔn)性差，由于鏟取作業(yè)和卸載作業(yè)

32、一般不在轉(zhuǎn)向時(shí)進(jìn)行，因此影響不大。目前多數(shù)裝載機(jī)都采用這種布置形式。2.4 裝載機(jī)的穩(wěn)定性裝載機(jī)的穩(wěn)定性是指轉(zhuǎn)載機(jī)在行駛或作業(yè)過程中，不發(fā)生傾翻或側(cè)滑的能力，它是裝載機(jī)的重要使用性能。通常用穩(wěn)定比和穩(wěn)定度來評(píng)價(jià)裝載機(jī)的穩(wěn)定性。作用在裝載機(jī)上的外力，對(duì)裝載機(jī)可能產(chǎn)生兩種力矩：一種是使裝載機(jī)產(chǎn)生傾翻趨勢(shì)的力矩，稱為傾翻力矩M 0 ,另一種是使裝載機(jī)趨于穩(wěn)定的力矩，稱為穩(wěn)定力矩M S 。穩(wěn)定力矩和傾翻力矩之比，稱為穩(wěn)定比，即 當(dāng)K>1時(shí)，裝載機(jī)穩(wěn)定；當(dāng)K<1時(shí)，裝載機(jī)處于將要傾翻而未傾翻的臨界狀態(tài)。在一般情況下，K =1.11.3。裝載機(jī)存在多種可能發(fā)生傾翻的工況，在此，對(duì)輪式裝載機(jī)滿載

33、，動(dòng)臂最大外伸，機(jī)器停在水平位置時(shí)的工況的受力圖如下：式中 Q-鏟斗中物料的重量（額定載重量） I-動(dòng)臂最大外伸時(shí)，載荷中心離前軸的距離 G-裝載機(jī)的使用質(zhì)量 L 1-裝載機(jī)的重心離前軸的距離其中，Q = 5000 kg，L 1= 1630 mm，G = 18000 kg ，I = 1680 mm計(jì)算得：K = 3.49>1因此穩(wěn)定性滿足要求。第三章 液力變矩器設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)系的分類及其應(yīng)用范圍裝載機(jī)的傳動(dòng)系，按其傳動(dòng)方式的不同，一般可分為：機(jī)械式傳動(dòng)，液力機(jī)械式傳動(dòng)，液壓機(jī)械式傳動(dòng)，全液壓式傳動(dòng)等幾類。(1) 機(jī)械式傳動(dòng)機(jī)械式傳動(dòng)系是指，從原動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪之間所有的機(jī)械傳動(dòng)件組成的傳動(dòng)

34、系統(tǒng)。 目前，機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)僅在小型裝載機(jī)上使用。在中型和大型裝載機(jī)上基本不用，礦用裝載機(jī)也不采用。(2) 液力機(jī)械式傳動(dòng)液力機(jī)械式傳動(dòng)系是指，從從原動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪之間通過液力變矩器和機(jī)械傳動(dòng)件組成的傳動(dòng)系統(tǒng)。液力機(jī)械式傳動(dòng)系的組成有：液力變矩器，液力換擋變速箱，分動(dòng)箱，萬向節(jié)，主傳動(dòng)，差速器，輪邊減速器等。如圖所示：由圖可以看出液力機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和各機(jī)構(gòu)的作用，該傳動(dòng)系統(tǒng)具有下列優(yōu)點(diǎn)：1) 由于傳動(dòng)系統(tǒng)中有液力變矩器，從而改變了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出特性。當(dāng)外載荷力增大時(shí)，能自動(dòng)增加牽引力，同時(shí)行駛速度下降；反之，當(dāng)外載荷力減小時(shí)，其牽引力下降，速度增大。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)基本上是恒功率工作。2)

35、能提高裝載機(jī)的使用壽命，由于液力傳動(dòng)系的介質(zhì)是液體，可以吸收振動(dòng)和沖擊，從而提高了各零部件的使用壽命。3) 能改善裝載機(jī)的通過性。液力機(jī)械式傳動(dòng)，可以采用降低行駛速度以輸出最大的牽引力，從而提高了裝載機(jī)的通過性，有利于通過泥濘沼澤地。4) 能提高裝載機(jī)的舒適性。采用液力機(jī)械式傳動(dòng)，啟動(dòng)平穩(wěn)，并可以在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，同時(shí)，變速時(shí)無沖擊，因液體介質(zhì)可以吸收振動(dòng)和沖擊，所以，提高了裝載機(jī)的舒適性。5) 能簡化裝載機(jī)的操縱。液力變矩器是一個(gè)無極變速箱，它可以使齒輪變速箱的變速檔數(shù)減少。并且液力變速時(shí)換擋的操作簡單，所以，可以大大減輕駕駛員操縱的勞動(dòng)強(qiáng)度。 液力機(jī)械式傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：有液力損

36、失，牽引效率低，制造成本高。目前，在露天和井下的裝載機(jī)上，廣泛采用液力機(jī)械式傳動(dòng)方式。(3) 液壓機(jī)械式傳動(dòng)系液壓機(jī)械式傳動(dòng)系是指從原動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪之間，動(dòng)力是經(jīng)過泵，油馬達(dá)和機(jī)械傳動(dòng)件而傳遞的，其傳動(dòng)系統(tǒng)如圖所示：為了使原動(dòng)機(jī)保持恒功率工作，傳動(dòng)系統(tǒng)必須能進(jìn)行恒功率調(diào)節(jié)。油泵和油馬達(dá)都具備容積式調(diào)速系統(tǒng)，它是通過改變油泵或油馬達(dá)的排量，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速或扭矩的，從而調(diào)節(jié)裝載機(jī)的速度和牽引力。一般是采用調(diào)節(jié)油泵不調(diào)油馬達(dá)或調(diào)節(jié)油馬達(dá)不調(diào)節(jié)油泵的辦法，兩者都進(jìn)行無級(jí)調(diào)速。由于大容量低速大扭矩的油馬達(dá)尚不完善，所以，這種傳動(dòng)方式是很少被采用，僅在小型裝載機(jī)上有時(shí)采用。WJ-76電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的傳動(dòng)系數(shù)。外電源

37、經(jīng)電纜將電能送給電動(dòng)機(jī)1，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵2，油泵驅(qū)動(dòng)油馬達(dá)3傳動(dòng)，由分動(dòng)箱4把動(dòng)力傳至前橋6和后橋8，驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)行駛。(四)全液壓傳動(dòng)系 全液壓傳動(dòng)系是由液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，省去了復(fù)雜的中間傳動(dòng)件。如圖為全液壓傳動(dòng)的原理圖。 與機(jī)械式傳動(dòng)相比，全液壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，能夠無級(jí)調(diào)速，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)好。這是最近幾年發(fā)展起來的新型裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，但由于成本高，傳動(dòng)效率低，目前，尚沒有被廣泛使用。(五)電力傳動(dòng)系電力傳動(dòng)系是指從原動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪之間，采用了電力傳動(dòng)系統(tǒng)。是用電力系統(tǒng)代替了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。圖中所示為電動(dòng)輪裝載機(jī)的傳動(dòng)系，由柴油機(jī)1帶動(dòng)交流和直流發(fā)電機(jī)。直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的直流電，輸

38、送到裝載機(jī)行走裝置的直流電動(dòng)機(jī)中，使裝載機(jī)運(yùn)行。交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的交流電，輸送到裝載機(jī)的其它輔助機(jī)構(gòu)的交流電動(dòng)機(jī)中，實(shí)現(xiàn)其它的輔助動(dòng)作。圖示的是電動(dòng)輪的示意圖，直流電動(dòng)機(jī)與減速器在一起，布置在驅(qū)動(dòng)輪之間，稱此部分為電動(dòng)輪。電動(dòng)輪的傳動(dòng)過程為：直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子4，帶動(dòng)齒輪7，齒輪7帶動(dòng)齒輪8,9，齒輪9把動(dòng)力傳到齒輪圈6上，由于內(nèi)齒輪圈6和車輪固定在一起，所以，車輪和內(nèi)齒輪圈6一起轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)輪還能起差速作用，可以省去機(jī)械式差速器。在電動(dòng)輪內(nèi)的直流電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速可以隨外界阻力的大小的變化。當(dāng)裝載機(jī)轉(zhuǎn)向時(shí)，內(nèi)側(cè)車輪的阻力增大，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降；而外側(cè)車輪阻力減小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大，于是形成了轉(zhuǎn)向時(shí)裝載機(jī)的

39、內(nèi)外車輪轉(zhuǎn)速差。電動(dòng)輪還有能耗制動(dòng)的作用。當(dāng)裝載機(jī)下陡坡時(shí)，切斷柴油機(jī)的動(dòng)力，裝載機(jī)靠自身的慣性行駛，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)反過來帶動(dòng)輪內(nèi)的電動(dòng)機(jī)，使電動(dòng)輪內(nèi)的電動(dòng)機(jī)變成了發(fā)電機(jī)。用其所發(fā)的電能供給制動(dòng)電阻，產(chǎn)生制動(dòng)作用，這種制動(dòng)方法成為能耗制動(dòng)。以上所介紹的各種傳動(dòng)系中，目前，工程機(jī)械上大多采用柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置。柴油機(jī)具有結(jié)構(gòu)較緊湊，燃料經(jīng)濟(jì)性較高和機(jī)動(dòng)性較好等優(yōu)點(diǎn)，但是，它的扭矩適應(yīng)性系數(shù)較小，僅為1.051.20，故超載能力有限。對(duì)于采用機(jī)械傳動(dòng)的車輛，其發(fā)動(dòng)機(jī)的符合取決于外阻力，希望發(fā)動(dòng)機(jī)能經(jīng)常在額定工況工作，使之功率利用最大，經(jīng)濟(jì)性也較好，機(jī)械生產(chǎn)率也最高。但當(dāng)車輛在外阻力的變化幅度較大的情況

40、下作業(yè)時(shí)，如外阻力超過發(fā)動(dòng)機(jī)的最大負(fù)荷，而駕駛員有未及時(shí)換入低檔或采取減小工作阻力的措施，則柴油機(jī)將熄火。因此，柴油機(jī)的超載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)工程機(jī)械工作阻力劇烈波動(dòng)的要求。為了避免柴油機(jī)熄火，傳動(dòng)系只能設(shè)計(jì)成使柴油機(jī)在較低的負(fù)荷下工作，此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用程度降低，因而生產(chǎn)率降低，經(jīng)濟(jì)性也下降。柴油機(jī)超載能力不足的解決方法是，傳動(dòng)系采取一個(gè)自動(dòng)無級(jí)變速裝置，即和傳動(dòng)裝置的輸入軸相連的發(fā)動(dòng)機(jī)的工況能基本上保持不變，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在額定工況工作，而和車輪相連的傳動(dòng)裝置的輸出軸的工況則可自動(dòng)適應(yīng)外阻力的變化。這樣既避免了發(fā)動(dòng)機(jī)的熄火，又充分發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)功率。液力傳動(dòng)中的液力變矩器正是這樣的自動(dòng)無極變

41、速裝置。因此，在工程機(jī)械上正日益廣泛地采用業(yè)力傳動(dòng)裝置。典型的輪胎式裝載機(jī)液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)路線是發(fā)動(dòng)機(jī)液力變矩器變速箱傳動(dòng)軸主傳動(dòng)裝置輪邊減速輪輞輪胎。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)除沒有變矩器外，其他部件與液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)形同。3.2 液力變矩器的結(jié)構(gòu)及工作原理 單級(jí)液力變矩器通常由泵輪1、渦輪2以及與液力變矩器殼體相連的導(dǎo)輪3三個(gè)元件組成。泵輪、渦輪和導(dǎo)輪上都有均勻分布在圓周上的葉片。這三個(gè)工作輪組成一個(gè)封閉的環(huán)形空間，通常叫做循環(huán)圓，循環(huán)圓內(nèi)充滿了工作液體。泵輪和發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸相連，渦輪通過渦輪軸經(jīng)變速器，主傳動(dòng)等和車輪相連。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過泵輪的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成工作液體的動(dòng)能。從泵輪流出的工作液體

42、高速地流入渦輪，它在渦輪葉片中的運(yùn)動(dòng)推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使工作液體的動(dòng)能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過渦輪軸經(jīng)變速器，主傳動(dòng)等驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。導(dǎo)輪和變矩器固定殼體相連，其作用是使渦輪上的力矩和泵輪上的力矩不等，以實(shí)現(xiàn)變矩和變速的目的。液力變矩器之所以能夠改變力矩是由于導(dǎo)輪的作用。從能量傳遞的角度分析，發(fā)動(dòng)機(jī)通過泵輪作用于工作液體的力矩迫使液體在泵輪葉片的流道中高速流動(dòng)，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能通過泵輪轉(zhuǎn)換為液體的動(dòng)能。當(dāng)高速液流沖擊渦輪時(shí)，液體給渦輪一個(gè)力矩,方向和相同。液體從渦輪流出后，沖擊導(dǎo)輪，由于渦輪玩去葉片的導(dǎo)向，使流入導(dǎo)輪的液流給導(dǎo)輪一個(gè)與方向相反的力矩，但因?qū)л喪枪潭ú粍?dòng)的，因此固定導(dǎo)輪的殼體則有和其大

43、小相等，方向相反的反力矩產(chǎn)生，此反力矩和力矩一起作用在渦輪上，因此增加了作用在渦輪上的力矩?；蛘咭部梢哉f，由于導(dǎo)輪葉片的導(dǎo)向，增加了導(dǎo)輪的力矩，即增加了傳遞給渦輪的力矩。因此，在液力變矩器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，工作液體作用于各工作輪的力矩應(yīng)相平衡。即=+=0 -=+上式表明作用于渦輪的力矩等于泵輪和導(dǎo)輪力矩的向量和。前得負(fù)號(hào)是表示渦輪作用于工作液體的力矩和大小相等，方向相反。此外，式中-也可以理解為外載荷作用在渦輪軸上的阻力矩。由此可知，液力變矩器改變力矩的原理，在于固定導(dǎo)輪給液體產(chǎn)生一反作用力矩，此反力矩和都傳給了渦輪。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速為零或很小時(shí)，和的方向相同，則-；當(dāng)作用在渦輪上的力矩大于其阻力矩時(shí)

44、，車輛開始起步，渦輪轉(zhuǎn)速由零逐漸增加。由于渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)而改變了液流從渦輪沖擊導(dǎo)輪的方向，當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增加到某一數(shù)值，即當(dāng)沖向?qū)л喌囊毫魉俣扰c導(dǎo)輪的葉片骨線相重合時(shí)，則=0，此時(shí)=-；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)增大，渦輪出口處的液流將沖擊導(dǎo)輪的背面時(shí)，和的方向相反，則-；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速相等時(shí)，在循環(huán)圈中不再有液體的流動(dòng)，故不傳遞動(dòng)力，-=0。因此，液力變矩器的渦輪力矩可以大于，等于或小于泵輪力矩，輸出力矩值是隨渦輪轉(zhuǎn)速即外載荷的變化而自動(dòng)改變的。3.3 液力變矩器的基本特性參數(shù)通常用以下兩個(gè)參數(shù)來反映液力變矩器的一般性能：1) 變矩系數(shù)K: 即渦輪軸上力矩與泵輪軸上力矩之比。 式中、分別為泵輪軸及渦輪軸上力

45、矩。此處，取K=4.7。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 K 0表示。K 0 大表示液力變矩器起動(dòng)能力大，克服超載能力大。2) 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功率之比。 式中 泵輪軸上的輸入功率； 渦輪軸上的輸出功率； i 變矩器的傳動(dòng)比，即渦輪軸轉(zhuǎn)速與泵輪軸轉(zhuǎn)速之比： 式中 、 分別為泵輪軸及渦輪軸的轉(zhuǎn)速。工程機(jī)械上0.750.8。，此處取=0.8，所以可得到i=0.17。3.4 液力變矩器設(shè)計(jì) 液力變矩器的設(shè)計(jì)比較麻煩，工作量大，而按相似原理設(shè)計(jì)比較簡單和易于掌握，新設(shè)計(jì)的變矩器只要泵輪轉(zhuǎn)速n1不小于模型變矩器泵輪轉(zhuǎn)速的40%，則誤差在2%3%之內(nèi)，所以

46、具有足夠的精確度。目前，液力變矩器的設(shè)計(jì)，一般多采用按相似理論為依據(jù)的仿形法設(shè)計(jì)。按照相似理論的設(shè)計(jì)方法，首先是根據(jù)工程機(jī)械的使用要求，選擇一個(gè)性能良好的模型液力變矩器，然后實(shí)驗(yàn)測(cè)定模型變矩器的原始特性；再根據(jù)原始特性及力矩計(jì)算方程，進(jìn)行變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配計(jì)算，確定所設(shè)計(jì)變矩器的有效直徑D；最后根據(jù)相似原則，將模型變矩器循環(huán)圓各部分尺寸，按照模型和設(shè)計(jì)的變矩器有效直徑的比值進(jìn)行放大或縮小，并保持葉片數(shù)及葉片角不變，即可確定設(shè)計(jì)的變矩器循環(huán)圓的各部分尺寸。根據(jù)相似理論仿形設(shè)計(jì)的變矩器，只要嚴(yán)格按照相似原則，且設(shè)計(jì)，制造，裝配，試驗(yàn)正確，則其試驗(yàn)測(cè)定的變矩器原始特性和模型變矩器的原始特性應(yīng)該是很

47、相近的。實(shí)踐表明，變矩器仿形設(shè)計(jì)的過程，也是不斷改進(jìn)和完善變矩器性能的過程。3.4.1 變矩器的力矩計(jì)算方程 在選擇液力變矩器的型式或確定液力變矩器的有效直徑D時(shí)，需要知道液力變矩器傳遞大小。為了得到變矩器的力矩計(jì)算方程，需要研究一組幾何相似的液力變矩器在等傾角工況下工作。 兩幾何相似的變矩器，在同一等傾角工況，則傳動(dòng)比i必相等。現(xiàn)在來研究等傾角工況，兩幾何相似變矩器傳遞力矩M和r， ，D之間的關(guān)系。 顯然，對(duì)于等傾角工況可知： 為了研究Q和，D的關(guān)系，我們可以把分解為兩個(gè)互相垂直的分量和。是得圓周分速度，它決定液流的旋轉(zhuǎn)程度，即液體給工作輪的能量；是得徑向分速度，位于軸截面內(nèi)，它決定液流流量

48、的多少。顯然， Q=*式中 F1泵輪出口處和Vm1相垂直的液流通道的斷面面積。 泵輪出口處的液流通道面積可按下式確定： F1=2r1b1式中 b1泵輪出口處和Vm1相垂直的液流通道斷面寬度； 排擠系數(shù)，考慮葉片厚度占去一部分液流通道面積的修正系數(shù)，1。 Q=F1VM1=2r1b1VM1又 r1D,b1D,VM1D 顯然， Qn1*D3 設(shè)泵輪傳遞力矩的比例常數(shù)為1，渦輪傳遞力矩的比例常數(shù)為2，則得變矩器的力矩計(jì)算方程： 1,2分別叫做泵輪力矩系數(shù)和渦輪力矩系數(shù)。在同一等傾角工況，即同一傳動(dòng)比i值，它們是常數(shù)，當(dāng)傳動(dòng)比i不同時(shí)，則1, 2可變化，即對(duì)一組幾何相似的變矩器來說，1,=f1（i），

49、2=f2（i）。這兩根曲線又叫做這組幾何相似的變矩器的原始特性。試驗(yàn)證明，上述公式具有足夠的精確度，只要所設(shè)計(jì)的變矩器和模型變矩器的泵輪轉(zhuǎn)速相差不超過40%，則其誤差不超過5%。3.5 液力變矩器形式的選擇3.5.1 變矩器性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)由于各類變矩器的基本特性充分反映在它的原始特性上，故根據(jù)原始特性評(píng)價(jià)變矩器的性能。評(píng)價(jià)變矩器性能的主要指標(biāo)是：（1）變矩器系數(shù)K：制動(dòng)工況的變矩系數(shù)k0表示變矩器克服短期超載的能力，當(dāng)然K0大些較好，但如增加K0，則將減小最大效率max情況下的傳動(dòng)比i*，且當(dāng)i*愈小時(shí)，max值也降低，這是因?yàn)镵0增加時(shí)，液力損失也增加，因此，液力變矩器在其它性能相同時(shí)，可用

50、制動(dòng)工況下的變矩系數(shù)K0與最大效率值相應(yīng)的傳動(dòng)比i*的乘積B=K0i*來評(píng)價(jià)，參數(shù)B叫做變矩器的變換性能。B值大的變矩器可認(rèn)為是良好的。采用雙導(dǎo)輪綜合式變矩器可以提高變矩器的變換性能，擴(kuò)大高效率區(qū)得范圍。 由于綜合式變矩器的正常工況是ip-im，故ip時(shí)的變矩系數(shù)kp也很重要，它表示正常工作范圍時(shí)變矩器的超載能力。 （2）傳動(dòng)效率：希望最高效率max高，同時(shí)希望變矩器高效率范圍ip-im，區(qū)段寬廣。 （3）透過性：變矩器的透過性是研究1(M1)=f(i)的變化關(guān)系。當(dāng)泵輪轉(zhuǎn)速n1不變而渦輪轉(zhuǎn)速n2變化時(shí)1（M1）=f（i）的曲線有如下四種情況：（1） 當(dāng)i變化時(shí)而1不變，這種變矩器叫做不可透的

51、。（2） 1隨i的增加而減少，這種變矩器叫做正可透的。（3） 1隨i的增加而增加，這種變矩器叫做負(fù)可透的。（4） 1開始隨i的增加而增加，隨后隨i的增加而減少，這種變矩器叫做混合透的。對(duì)于不可透的變矩器，由于i變化時(shí)，1不變，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷拋物線M1只有一根，它和發(fā)動(dòng)機(jī)外特性的交點(diǎn)也就只有一點(diǎn)。因而不論外界阻力如何變化，發(fā)動(dòng)機(jī)的工況不變，亦即外界阻力的變化不可能透過變矩器傳給發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)于可透的變矩器，由于1隨i的變化而改變，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷拋物線M1將是一束，與發(fā)動(dòng)機(jī)外特性，調(diào)速特性的交點(diǎn)將是一個(gè)區(qū)段，故由外界阻力引起渦輪轉(zhuǎn)速的變化可以透過變矩器傳給發(fā)動(dòng)機(jī)引起發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化。由此可知，變矩

52、器的透過性其物理意義是渦輪輸出軸負(fù)荷透過變矩器而影響發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作點(diǎn)的程度，亦即輸出軸負(fù)荷對(duì)變矩器輸入特性的影響程度。(4)泵輪力矩系數(shù)1：通常以最大泵輪力矩系數(shù)1max作為1的代表值。因?yàn)榻?jīng)過泵輪傳遞的功率N1=1n13D5,故1值表示變矩器傳遞能量的能力大小，故希望1大。上述指標(biāo)中，評(píng)價(jià)變矩器性能最主要的指標(biāo)是K0, MAX,KP,IP,TP等。3.5.2 液力變矩器的類型變矩器的類型及其分類方法較多，現(xiàn)就工程機(jī)械常用的變矩器簡述如下。(1)單級(jí)和多級(jí)液力變矩器液力變矩器按照布置在其它兩個(gè)工作輪之間的渦輪數(shù)，可分為單級(jí)變矩器和多級(jí)變矩器。多級(jí)變矩器的各級(jí)渦輪彼此剛性連接，以提高渦輪輸出軸的

53、輸出力矩。如圖所示是兩級(jí)變矩器簡圖和三級(jí)變矩器簡圖。 有時(shí)渦輪數(shù)為兩個(gè)或兩個(gè)以上，但每個(gè)渦輪并不安置在其它兩個(gè)工作輪之間，則仍為單級(jí)液力變矩器，可按其渦輪數(shù)稱之為雙渦輪或三渦輪單級(jí)液力變矩器。圖中所示為雙渦輪單級(jí)液力變矩器。 單級(jí)變矩器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，變矩系數(shù)K0也較大，一般為34。多級(jí)變矩器雖然K0較大，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，故應(yīng)用不廣而逐漸為單級(jí)變矩器所取代。.（2）液力變矩器的渦輪形式 單級(jí)變矩器按照渦輪在循環(huán)圓中的布置位置可分為向心式渦輪，軸流式渦輪和離心式渦輪三種。a向心式渦輪 b軸流式渦輪 c離心式渦輪 對(duì)于任何一種帶有徑向葉片的工作輪，當(dāng)它轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，工作液體的質(zhì)點(diǎn)將具有離心力，其大小與工作輪轉(zhuǎn)速的平方成正比。如果工作輪出口處的外來阻力或壓力不大時(shí)，則其工作液體質(zhì)點(diǎn)將由中心被甩向邊緣。如果工作輪出口處的外來壓力較大時(shí)，則工作液體質(zhì)點(diǎn)不能由中心甩向邊緣，甚至將由邊緣流向中心。因此，對(duì)于向心式渦輪，由于泵輪和渦輪為相互對(duì)稱的布置，故二者的工作液體質(zhì)點(diǎn)的離心趨勢(shì)是相反的，渦輪內(nèi)工作液體質(zhì)點(diǎn)的離心趨勢(shì)將成為泵輪內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)離心趨勢(shì)的阻力。因此，其循環(huán)圓內(nèi)