轿车用液力变矩器建模及分析【含cad图纸+文档全套资料】
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外文资料翻译液力变矩器的理论与试验研究Adriana SidaS.MANEAa,EugenV.DOBANDAa, and MilunJ.BABIba.机械工程学院，蒂米什瓦拉，罗马尼亚b.机械工程学院、克拉古耶瓦茨大学，克拉古耶瓦茨，塞尔维亚原创科学论文 UDC: 621.224.7.004DOI: 10.2298/TSCI100328018M摘要：Lysholm-Smith 变矩器有着特殊的重要性。因为该变矩器能够在输出轴实现一个转矩和转速不断变化的抗扭矩作用，同时，还能 缓冲振动和冲击。这种类型的液力变矩器有三级涡轮、两级导轮（具有固定叶片）。本文提出的理论和实验结果是从罗马尼亚蒂米什瓦拉大学液压机械 部实验室的一个CHC-380型Lysholm-Smith变矩器上获得的。理论 上，研究了变矩器的性能，并用特征曲线进行表示。在实验上，研究了液力变矩器内部有无冷却系统时的温度变化，以及填充度对特性曲线的影响。本文同时讨论了该液力变矩器透明度的定义和变化。关键词：液力变矩器，Lysholm-Smith，温度，效率， 透明度简介液力变矩器大面积应用在汽车工业，重型土木工程机械，采矿，船舶和铁路机车 等。液力变矩器是由结构相同的泵轮和涡轮组成的传动装置。Lysholm-Smith chc-380液力变矩器有四个转子和三个定子，放置涡轮转子之间。主液压回路的绘制在图1中， 泵轮（P）-第一级涡轮（T1）-第一级导轮（Re1）-第二级涡轮（T2）-第二级导轮（Re2）-第三级涡轮（T3）。对于Lysholm-Smith液力变矩器，在入口转速恒定，入口转矩i和阻力转矩 e不断增加的同时，会降低比率nT/nP2,5。液力变矩器的这种特性叫做“透明度”。出口阻力矩的变化使得出口力矩成比例变化。图 1.变矩器的液压回路理论模型本文提出一种准静态数学模型来估计变矩器（Lysholm-Smith 型）的性能。理论比能量对于泵轮，根据定义，理论能头由下式给出：对于第一级涡轮，根据特征方程得到特征能量，在其入口处的动量由下式给出：涡轮总能头由以下规则划分：因此，第一级涡轮获得的能头：对于第三级涡轮，速度和角度元素看做泵轮的入口函数：在第二级导轮和第三级涡轮之间，动量的传递为：第二级导轮入口处的切向速度为：第二级涡轮出口和第二级导轮入口之间的动量传递为：且第二级涡轮的比能量将会是：第一级涡轮出口和第一级导轮入口之间的动量传递为：第一级涡轮出口处的切向速度为：并且在第一级导轮的出口处有：从以下结果：并从动量方程得到导轮出口处的切线速度为：特征角为：容积损失流道内的损失通过下式计算：工作轮内压力变化值Pet由以下式子计算：对于泵轮而言：对于涡轮而言：液压损失液压损失的形式为：其中特征速度v为相应叶片的出口速度。转子中的液压损失也可以用下式计算：中“s”由以下定义：（其中“i”是转速的速比） 考虑到叶片的入口处的冲击损失，在转子的入口处：对于各级导轮：将每个阶段的液压损失的总和与比能（能头）相除，将获得实际比能。工作轮之间的转速关系由速比计算出。泵轮和涡轮转矩的计算公式为：二者之间的关系为：液力变矩器的总效率为：数值结果基于先前的关系，使用个人代码计算 Lysholm-Smith 型变矩器的特性曲线。一些获得的结果示于图2-图8中。图2 第一级涡轮中的液压损失的变化图3 第二级涡轮中的液压损失的变化图4 第二级涡轮中的液压损失的变化图5 变矩器中损耗的变化图6 泵轴处的扭矩动量的变化图7 涡轮轴处的扭矩动量的变化图8 效率与涡轮转速的相关性实验结果1 试验台测试装置（图 9）包括：1-扭矩转换器 Lysholm-Smith，2-多速感应电动机，3-用于负载的发电机，4-WardLeonard能量再生系统，5-用于励磁的附加电动总成，6-用于耦合制动回路的闭合回路，7-齿轮泵，8-散热器，9-起动设备，10-用于扭矩的量规，11-数据采集系统：FC-变频器，12-数据采集设备和计算机1，4，5。在两种不同的情况下进行实验：连接和不连接冷却系统。在两种情况下，针对不同的填充度：100，95和 75，测量 CHC-380 变矩器内部的温度变化。为了测量油温，使用直径为1.5mm的K型铬-铝电极探针和DS1820传感器。使用热电偶的优点是：与油直接接触，与测量设备直接连接的可能性，对冲击和振动的低敏感性，在压力变化下的高阻力，耐腐蚀性。 从热电偶获得的信号以mV为单位，并用电压表测量; 温度的值从热电偶的特性曲线获得。对于DS1820传感器，温度在电子显示屏上读取。两种仪器的特性列于表1。图9 测试台图 9.2 冷却系统 图 9.3 液力变矩器定子叶片视图表1温度探头温度范围精度铬镍合金 K 型0 1000 0C0.75%传感器 DS 1820-55 1250C0.50C2 实验结果在图10中给出了在耦合的冷却系统中填充度为100事温度的测量结果，以及在图11中，没有冷却系统，填充度为95和75事的温度变化。在第一种情况下，温度达到63的恒定值。在第二种情况下，温度具有连续的时间上升趋势。对于泵转速的不同值，考虑到ABB 550 转换器，图9中的位置11，并且转换器取为常数，测量以下值：泵轴处的扭矩，由ABB550转换器给出;涡轮轴上的扭矩，使用HBMT22/200Nm型扭矩传感器测量，扭矩传感器的额定扭矩为Nm，精度等级为0.5，输出信号为-5 . 5V或108mA，涡轮轴的转速用槽盘式传感器测量。使用NationalInstrumentsNI6212设备，使用LabView8.6软件获得数据。图 10.具有冷却系统的变矩器中油的温度变化从该数据，使用机械功率的关系P=M，获得角速度。液力变矩器的效率由下式给出：图11 无冷却系统的变矩器中油温的变化图12 与冷却系统耦合的变矩器效率的变化分析图12中的曲线，结果表明，当冷却系统耦合时，液力变矩器的效率随泵转速的增大而增大。在同一时间，对于泵的轴的相同的旋转速度，例如为NP=1000rot/min，如图13所示，不耦合冷却系统的情况下，效率降低了高达20%。Lysholm-Smith型变矩器的特征在于，入口轴处的转速恒定时，扭矩随着出口轴处 的阻力矩的增加而增加，同时降低转速比。变矩器的这种特性称为“透明度”。 出口轴处的扭矩的变化导致入口轴处的旋转速度的变化。图13 nP=1000 转/分时液力变矩器效率的变化3 透明度作为其建设性解决方案的功能，“透明度”可以具有更大或更小的值，这个 事实表征了 Lysholm-Smith型转换器。透明度定义为：为了更完整地分析变矩器在不同工作状态下的行为，需要知道不同工作状态下透明度的变化。图14 泵轴处的扭矩变化图15 透明度的变化透明度作为功能衡量制度的原因定义如下：对于所分析的液力变矩器，泵轴的变化与涡轮轴变化的相关性在图14中给出。在图15中给出了透明度的变化。结论所获得的结果允许在设计过程中估计变矩器的行为并且评估几个参数对特性曲线的影响。以预测此变矩器性能。所提出的模型可用于多种条件。例如，流体的性质特点，两相流体机器的运作行为。同时，施加某些参数的时间行为，可以预期机器的时间行为。在冷却系统失效的情况下，不管填充度的值是多少，在转换器中的油的温度具有连续的增加趋势。但是如果冷却系统耦合，则温度稳定到一定值。阻力矩的变化引起入口旋转速度的变化，Lysholm-Smith类型的扭矩转换器的特性被称为“透明度”。致谢这项工作得到了CNCSISUEFISCSU的支持，项目号679/2009 PNIIIDEI 代码929/2008 director dr.ing.Adriana Sida MANEA.参考文献1 Bai, L., Fiebing, M., Mitra, N. K., Numerical Analysis of Turbulent Flow in Fluid Couplings, Journal of Fluids Engineering, 119 (1997), 3, pp. 569-5762 Barglazan, A., Dobanda, V., Transmisiile Hidraulice. Construcia, Calculul, Exploatarea si Incercarea lor, Editura Tehnica, Bucharest, 19573 Barglazan, M., Transmisii Hidrodinamice, Editura Politehnica, Timisoara, Romania, 20024 Backstorm T. W., Lakshminarayama B., Perspective: Fluid Dynamics and Performance of AutomotiveTorque Converters: An Assessment, Journal of Fluids Engineering, 118 (1996), 4, pp. 665-6765 Dong Y., Lakshminarayama B., Experimental Investigation of the Flow Field in a Au
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