本發(fā)明涉及一種工程機械用液力變矩器，更具體地說，涉及一種工程機械用單渦輪液力變矩器。

背景技術：

裝載機作為一種以土方施工為主的工程裝備機械，它工作靈活、應用廣泛，在國家基礎經(jīng)濟建設中有著重要的作用。而裝載機又屬于高能耗裝備，對我國的能源保障形成了巨大的挑戰(zhàn)。對于輪式裝載機而言，發(fā)動機與液力變矩器的合理匹配直接決定了整車工作燃油消耗。國外進口液力變矩器不能根據(jù)國內(nèi)裝載機實際工況實現(xiàn)與發(fā)動機的合理匹配，不能使發(fā)動機的功率得到有效利用，從而造成了能量的無效損耗。故開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權、高效率的裝載機液力變矩器對于我國工程機械行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

我國大功率裝載機傳動件，特別是液力變矩器長期依賴進口德國、美國產(chǎn)品，制約我國產(chǎn)大型裝載機產(chǎn)品的發(fā)展?，F(xiàn)有7、8噸大型裝載機配用的液力變矩器為德國進口產(chǎn)品，但由于該變矩器失速工況的公稱轉(zhuǎn)矩MBg₀偏高，最大變矩比K₀偏小，最高效率η_max偏低，與發(fā)動機匹配不合理，使用時存在以下三個問題，導致整機動力性及燃油經(jīng)濟性差，制約我國大型裝載機的推廣。

1、失速工況的公稱轉(zhuǎn)矩MBg₀較高，為240～250Nm，當失速工況的公稱扭矩Mbg₀偏大時，會出現(xiàn)如下問題：根據(jù)功率計算公式P＝MBg₀·N/比例常數(shù)(P為功率、MBg₀為公稱扭矩、N為泵輪轉(zhuǎn)速，泵輪與發(fā)動機直接相連，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速即為泵輪轉(zhuǎn)速)，在保證液力變矩器能完全吸收發(fā)動機額定功率的前提下(即P為定值)，失速工況公稱扭矩Mbg₀與轉(zhuǎn)速N成反比，如MBg₀過高，則N變低，這也就意味著液力變矩器與發(fā)動機的匹配轉(zhuǎn)速點偏低，導致推土機的車速低，雖然滿足了整機的牽引力要求，但是滿足不了整機的車速要求，即綜合性能差；

2、失速工況的變矩比K₀較小，為2.38～2.64，當變矩器失速變矩比K₀值較小時，變矩器效率曲線右偏，導致整機燃油利用率低、能耗偏高；

3、最高效率較低，一般在83％以下，最高效率值作為評價一款變矩器的重要指標，當最高效率值偏低時，也就意味著液力變矩器不能充分利用發(fā)動機的功率，不能獲得較好的燃油經(jīng)濟性。導致整機綜合性能差、發(fā)動機燃油消耗量高等問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是針對現(xiàn)有7、8噸裝載機用進口液力變矩器與發(fā)動機匹配不合理，導致整機生產(chǎn)效率低、作業(yè)油耗高的問題。而根據(jù)發(fā)動機的功率要求，定制設計液力變矩器葉柵，提供與額定功率200～250kW發(fā)動機匹配更合理的單渦輪液力變矩器，打破國外對大功率裝載機液力變矩器產(chǎn)品技術的壟斷，提升我國工程機械行業(yè)的國際競爭力。

本發(fā)明為實現(xiàn)其目的的技術方案是這樣的：提供一種單渦輪液力變矩器，包括依次安裝在同一軸線上的泵輪、渦輪和導輪，泵輪出口與渦輪入口相對、渦輪出口與導輪入口相對、導輪出口與泵輪入口相對組成循環(huán)封閉的葉柵系統(tǒng)，其葉柵循環(huán)圓直徑D＝380±5mm；其特征在于：所述葉柵系統(tǒng)中各工作輪葉片中間流線的進、出口角分別如下：

泵輪葉片中間流線進口角β_P1＝102°±5°；

泵輪葉片中間流線出口角β_P2＝119°±5°；

渦輪葉片中間流線進口角β_T1＝17°±5°；

渦輪葉片中間流線出口角β_T2＝30°±5°；

導輪葉片中間流線進口角β_S1＝81°±5°；

導輪葉片中間流線出口角β_S2＝23°±5°；

所述泵輪、渦輪葉片中間環(huán)面進、出口邊厚度分別如下：

泵輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_P1＝4.08mm±1mm；

泵輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_P2＝4.19mm±1mm；

渦輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_T1＝4.88mm±1mm；

渦輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_T2＝2.47mm±1mm；

所述導輪葉片中間環(huán)面進、出口邊圓頭半徑分別如下：

導輪葉片中間環(huán)面進口邊圓頭半徑R_S1＝4.35mm±1mm；

導輪葉片中間環(huán)面出口邊圓頭半徑R_S2＝0.73mm±1mm。

上述單渦輪液力變矩器中，優(yōu)選葉柵循環(huán)圓直徑D＝375mm，各工作輪葉片中間流線的進、出口角優(yōu)選值分別如下：

泵輪葉片中間流線進口角β_P1＝102°；

泵輪葉片中間流線出口角β_P2＝119°；

渦輪葉片中間流線進口角β_T1＝17°；

渦輪葉片中間流線出口角β_T2＝30°；

導輪葉片中間流線進口角β_S1＝81°；

導輪葉片中間流線出口角β_S2＝23°；

所述泵輪、渦輪葉片中間環(huán)面進、出口邊厚度優(yōu)選值分別如下：

泵輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_P1＝4.08mm；

泵輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_P2＝4.19mm；

渦輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_T1＝4.88mm；

渦輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_T2＝2.47mm；

所述導輪葉片中間環(huán)面進、出口邊圓頭半徑優(yōu)選值分別如下：

導輪葉片中間環(huán)面進口邊圓頭半徑R_S1＝4.35mm；

導輪葉片中間環(huán)面出口邊圓頭半徑R_S2＝0.73mm。

或者單渦輪液力變矩器中優(yōu)選葉柵循環(huán)圓直徑D＝380mm，各工作輪葉片中間流線的進、出口角優(yōu)選值分別如下：

泵輪葉片中間流線進口角β_P1＝103°；

泵輪葉片中間流線出口角β_P2＝115°；

渦輪葉片中間流線進口角β_T1＝17°；

渦輪葉片中間流線出口角β_T2＝26°；

導輪葉片中間流線進口角β_S1＝83°；

導輪葉片中間流線出口角β_S2＝23°；

所述泵輪、渦輪葉片中間環(huán)面進、出口邊厚度優(yōu)選值分別如下：

泵輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_P1＝3.96mm；

泵輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_P2＝4.19mm；

渦輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_T1＝4.65mm；

渦輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_T2＝2.57mm；

所述導輪葉片中間環(huán)面進、出口邊圓頭半徑優(yōu)選值分別如下：

導輪葉片中間環(huán)面進口邊圓頭半徑R_S1＝4.28mm；

導輪葉片中間環(huán)面出口邊圓頭半徑R_S2＝0.82mm。

上述根據(jù)發(fā)動機功率要求定制設計的單渦輪液力變矩器，該單渦輪液力變矩器的最高效率值為0.85～0.87，失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩為200～240Nm，失速變矩器比為2.65～2.85。該單渦輪液力變矩器與額定轉(zhuǎn)速為2000rpm、額定功率為200～250kW的發(fā)動機匹配更合理，使液力變矩器的高效率區(qū)間匹配在發(fā)動機的經(jīng)濟油區(qū)，確保整車遇到較大工作阻力時，可以自動輸出更大的扭矩來克服裝載機鏟裝阻力，從而提升整車的工作效率，降低鏟裝同等物料所需要的燃油量。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有的有益效果：本發(fā)明單渦輪液力變矩器與額定轉(zhuǎn)速為2000rpm、額定功率200～250KW的發(fā)動機匹配更為合理，具有如下優(yōu)勢：

1、在滿足整車牽引力的前提下，整機車速提高了10％，提高整車的綜合性能；

2、液力變矩器最高效率值提高且使變矩器效率曲線左偏，液力變矩器的高效率區(qū)間匹配在發(fā)動機的經(jīng)濟油區(qū)，確保整車遇到較大工作阻力時，可以自動輸出更大的扭矩來克服裝載機鏟裝阻力，從而提升整車的工作效率，降低鏟裝同等物料所需要的燃油量。經(jīng)測試，整機燃油消耗降低10％左右。

附圖說明

圖1為單渦輪液力變矩器裝配圖。

圖2為泵輪葉片軸面圖和正投影圖。

圖3為泵輪葉片進出口角度、進出口邊厚度圖。

圖4為渦輪葉片軸面圖和正投影圖。

圖5為渦輪葉片進出口角度、進出口邊厚度圖。

圖6為導輪葉片軸面圖和正投影圖。

圖7為導輪葉片進出口角度、進出口圓頭半徑圖。

圖8為本發(fā)明實施例2單渦輪液力變矩器效率曲線圖。

圖9為本發(fā)明與現(xiàn)有產(chǎn)品應用于整機的生產(chǎn)油耗對比圖

圖中零部件名稱及序號：

泵輪1、渦輪2、導輪3；泵輪葉片中間流線P_Ml，泵輪葉片中間環(huán)面P_Mh，泵輪葉片中間流線進口角β_P1，泵輪葉片中間流線出口角β_P2，泵輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_P1，泵輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_P2；渦輪葉片中間流線T_Ml，渦輪葉片中間環(huán)面T_Mh，渦輪葉片中間流線進口角β_T1，渦輪葉片中間流線出口角β_T2，渦輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_T1，渦輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_T2；導輪葉片中間流線S_Ml，導輪葉片中間環(huán)面S_Mh，導輪葉片中間流線進口角β_S1，導輪葉片中間流線出口角β_S2，導輪葉片中間環(huán)面進口邊圓頭半徑R_S1，導輪葉片中間環(huán)面進口邊圓頭半徑R_S2。

具體實施方式

下面結合附圖說明具體實施方案。

實施例1.

如圖1所示，本實施例中的單渦輪液力變矩器包括依次安裝在同一軸線上的泵輪1、渦輪2和導輪3，泵輪1出口與渦輪2入口相對、渦輪2出口與導輪3入口相對、導輪3出口與泵輪1入口相對，組成循環(huán)封閉的葉柵系統(tǒng)，該葉柵循環(huán)圓直徑D＝375mm；葉柵系統(tǒng)中各工作輪葉片中間流線的進、出口角分別如下：

如圖2圖3所示，泵輪葉片中間流線進口角β_P1＝102°；泵輪葉片中間流線出口角β_P2＝119°；泵輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_P1＝4.08mm；泵輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_P2＝4.19mm。

如圖4圖5所示，渦輪葉片中間流線進口角β_T1＝17°；渦輪葉片中間流線出口角β_T2＝30°；渦輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_T1＝4.88mm；渦輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_T2＝2.47mm。

如圖6圖7所示，導輪葉片中間流線進口角β_S1＝81°；導輪葉片中間流線出口角β_S2＝23°；導輪葉片中間環(huán)面進口邊圓頭半徑R_S1＝4.35mm；導輪葉片中間環(huán)面出口邊圓頭半徑R_S2＝0.73mm。

本實施例根據(jù)發(fā)動機功率要求定制設計的單渦輪液力變矩器，該單渦輪液力變矩器的最高效率值為0.862，失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩為235Nm，失速變矩器比為2.65。該單渦輪液力變矩器與額定轉(zhuǎn)速為2000rpm、額定功率為230kW的發(fā)動機匹配更合理，使液力變矩器的高效率區(qū)間匹配在發(fā)動機的經(jīng)濟油區(qū)，確保整車遇到較大工作阻力時，可以自動輸出更大的扭矩來克服裝載機鏟裝阻力，從而提升整車的工作效率，降低鏟裝同等物料所需要的燃油量。本實施例中液力變矩器應用于7、8噸裝載機，經(jīng)測試，其液力變矩器的效率要高于現(xiàn)有液力變矩器。如圖8所示，與同類進口裝載機相比，整機燃油消耗降低10％。

實施例2。

本實施例中的單渦輪液力變矩器與實施例1相比，其不同點在于：

單渦輪液力變矩器的葉柵循環(huán)圓直徑D＝380mm；

泵輪葉片中間流線進口角β_P1＝103°；泵輪葉片中間流線出口角β_P2＝115°；泵輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_P1＝3.96mm；泵輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_P2＝4.19mm。

渦輪葉片中間流線進口角β_T1＝17°；渦輪葉片中間流線出口角β_T2＝26°；渦輪葉片中間環(huán)面進口邊厚度H_T1＝4.65mm；渦輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度H_T2＝2.57mm。

導輪葉片中間流線進口角β_S1＝83°；導輪葉片中間流線出口角β_S2＝23°；導輪葉片中間環(huán)面進口邊圓頭半徑R_S1＝4.28mm；導輪葉片中間環(huán)面出口邊圓頭半徑R_S2＝0.82mm。

本實施例根據(jù)發(fā)動機功率要求定制設計的單渦輪液力變矩器，該單渦輪液力變矩器的最高效率值為0.865，失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩為227Nm，失速變矩器比為2.8。該單渦輪液力變矩器與額定轉(zhuǎn)速為2000rpm、額定功率為250kW的發(fā)動機匹配更合理，使液力變矩器的高效率區(qū)間匹配在發(fā)動機的經(jīng)濟油區(qū)，確保整車遇到較大工作阻力時，可以自動輸出更大的扭矩來克服裝載機鏟裝阻力，從而提升整車的工作效率，降低鏟裝同等物料所需要的燃油量。本實施例中液力變矩器應用于7、8噸級別的裝載機，經(jīng)測試，與同類進口裝載機相比，整機燃油消耗降低10.5％。