液力变矩器在工程机械上的应用和发展.docx

文章编号 :100920193 (2001) 0420084204液力变矩器在工程机械上的应用和发展陈海虹(贵州工业大学 机械工程与自动化学院 ,贵州 贵阳 550003)摘要 :介绍目前应用于工程机械上的液力变矩器的几种类型 ,以及新型双泵轮液力变矩器的 性能特点 。关键词 :液力变矩器 ;应用 ;发展中图分类号 : T H137 . 332文献标识码 :B引言0由于液力变矩器具有如下优点 :1) 改善了发动机的输出特性 ,使车辆具有良好的自动适应性能 ; 2) 具有防振隔振作用 ,从而提高了机械的使用寿命 ; 3) 提高车辆的通过性能 ; 4) 提高车辆的舒适性能 ; 5) 简化车辆 操纵 ;6) 提高机械的使用可靠性 ;7) 简化维修工作 ,所以广泛地应用于工程机械上 。随着近代对工程机械的 性能要求不断提高以及工艺技术的进步 ,使得变矩器取得了较大的发展 。1 液力变矩器在工程机械上的应用1 . 1 单级液力变矩器目前采用最广泛的变矩器是单级向心涡轮液力变矩器 。其构造简单 ,工艺性好 ,具有较高的最高效率 值 ,透穿性可在较大范围内选择 ,且能容量大 ,在涡轮空载时的损失小 。该型变矩器还可根据不同车辆的工 况要求而选用简单式或二相 、三相综合式 。国内已研制出的单级向心涡轮液力变矩器的型号有 YB355 - 2 、 P21 、工程机械基本型 、381 、SH - 32 、214 型 。目前国内山东山推公司生产的 T Y160 E 型推土机以及美国卡特彼勒公司生产的 966D 型装载机采用的 液力变矩器便是属于该型的三元件单级单相 。这种变矩器虽然具有较高的最高效率和较大的涡轮转速为 零时的变矩比 ,但当传动比较高或较低时 ,效率很低 ,容易发热 ,通常采用档数较多的变速箱与之配合使用 (如图 1) .图 1图 2此外 ,国产 CL 7 型自行式铲运机采用的液力变矩器也是属于该型的四元件单级三相 。它具有两个导轮 ,可实现两个导轮固定 ;或一个导轮固定 ,另一个空转 ; 或两个导轮空转三种工作状态 。这种变矩器的效 率曲线由三段组成 ,如图 2 ,当传动比 i 较低时 , 变矩比 K 变化较快 , 效率较低 , 这是铲运机起步和低速时的收稿日期 :2001 - 05 - 31第 4 期陈海虹 :液力变矩器在工程机械上的应用和发展85工况 ; 当传动比 i 增加到某值范围内时 , 第一导轮空转 , 效率提高 , 效率按曲线 2 变化 ; 当传动比继续增大 , 两个导轮均空转 , 效率进一步提高 , 按曲线 3 变化 。这种变矩器的特性相当于两个变矩器和一个耦合器的特性 的综合 , 扩展了允许的工作范围 。1 . 2双涡轮液力变矩器该型液力变矩器属内功率分流式 ,近年来在轮式装载机上应用得较广泛 ,如 我国柳工和厦工生产的 ZL 50 型装载机和日本神钢生产的 CM200 型装载机均 采用该型变矩器 。它的两个涡轮分别与变速箱中的两个齿轮相连 ,从而扩大了 变速范围 。其特性曲线如图 3 ,当变矩器传动比较低时 ,两个涡轮由单向离合器 楔紧 ,像一个整体一样 ,效率按曲线 1 变化 ;随外阻力减小 ,第二涡轮的转速逐渐 增高 ,单向离合器分离 ,动力只经第二涡轮传出 ,效率按曲线 2 变化 。1 . 3双流差速式液力变矩器该型液力变矩器属外功率分流式 ,其机械元件为双行星差速器 ,液力元件是图 3三级液力变矩器 。它虽然综合了液力传动与机械传动的优点 ,如最大效率高 、高效区宽 、结构紧凑 、可以减少随后变速箱排档数 ,但其结构非常复杂 ,同时对动负荷的吸收和保护作用相应较弱 。与其它类型变矩器相比 ,并未显示出更多的优越性 。美国卡特彼勒公司系列产品履带推土机 D4D 、D5 、D6C 、D7 F 、D8 H 、D9 G 采用了该型变矩器 。2 液力变矩器的发展2 . 1工程机械对液力变矩器性能的基本要求自行式工程机械的发动机动力 ,经传动系传到车轮后 ,借助于地面的反作用力所产生的驱动力来行驶 和进行作业 。当行驶阻力一定时 ,驱动力越大 ,所产生的作业牵引力也越大 。为提高作业效率 ,必需提高发 动机传到驱动轮的驱动转矩 。因此 ,在发动机转矩不变的条件下 ,如何提高传动部件的效率显得非常重要 。工程机械的驱动力大小由如下两个条件决定 :(1) 按发动机输出扭矩决定 : M e KiΣηm( 1)Pk1 =rd式中 :M e ———发动机输出扭矩 ;K ———液力变矩器的变矩系数 ;iΣ ———从液力变矩器涡轮到驱动轮机械传动系统总传动比 ;ηm ———传动系统效率 ;rd ———驱动轮动力半径 。( 2) 按附着条件决定 :Pk2 = GM( 2)式中 :GM ———机械附着重量 ; ———附着系数