單渦輪液力變矩器的制作方法

本發(fā)明涉及一種液力變矩器，更具體地說，涉及一種單渦輪液力變矩器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有3噸系列液力叉車使用的液力變矩器為沖焊式結(jié)構(gòu)，泵輪和渦輪的葉片為等厚度葉片，內(nèi)環(huán)、外環(huán)及葉片都是采用鋼板沖壓焊接而成。根據(jù)液力變矩器三維流場瞬態(tài)數(shù)值模擬的結(jié)果，得到?jīng)_焊式液力變矩器內(nèi)部流場的分布特性。由于沖焊式液力變矩器泵輪和渦輪的葉片為等厚度葉片，使得泵輪和渦輪流道中部液流的流動沒有得到充分發(fā)揮，并且在流道中部葉片曲率變化最大區(qū)域附近出現(xiàn)一定范圍的低速流區(qū)、脫流以及較大的速度梯度，速度的不規(guī)則分布能夠消耗主流區(qū)的能量傳遞，是影響液力變矩器效率的主要因素之一。現(xiàn)有沖焊式液力變矩器最高效率理論設(shè)計值為0.8，但實際測量值為0.73～0.75，差異率達(dá)6％～8％，效率偏低。

現(xiàn)有沖焊式液力變矩器是基于3噸系列液力叉車額定轉(zhuǎn)速2500rpm、額定功率36.5kw的發(fā)動機(jī)進(jìn)行匹配設(shè)計的，同時應(yīng)用于1.5噸系列、2噸系列及3噸系列液力叉車。但在實際工作中，現(xiàn)有沖焊式液力變矩器與1.5噸系列叉車(發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速2450rpm、額定功率30kw)、2噸系列叉車(發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速2650rpm、額定功率32.3kw)匹配失速工況的公稱轉(zhuǎn)矩(能容)偏高，當(dāng)失速工況的公稱轉(zhuǎn)矩(能容)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為公稱轉(zhuǎn)矩(能容)、N為泵輪轉(zhuǎn)速，泵輪與發(fā)動機(jī)直接相連，發(fā)動機(jī)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(jī)額定功率的前提下(即P為定值)，失速工況公稱轉(zhuǎn)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(jī)的匹配轉(zhuǎn)速點偏低，導(dǎo)致液力叉車的車速低，雖然滿足了整機(jī)的牽引力要求，但是滿足不了整機(jī)的車速要求，即綜合性能差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有1.5噸系列、2噸系列及3噸系列液力叉車用沖焊式液力變矩器效率偏低，與發(fā)動機(jī)匹配不合理，整機(jī)綜合性能差，導(dǎo)致整機(jī)生產(chǎn)效率低、作業(yè)油耗高的問題，而提供一種單渦輪液力變矩器。

本發(fā)明為實現(xiàn)其目的的技術(shù)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(1)、渦輪(2)、和導(dǎo)輪(3)、泵輪出口與渦輪入口相對、渦輪出口與導(dǎo)輪入口相對、導(dǎo)輪出口與泵輪入口相對組成封閉循環(huán)腔，其特征在于：

該液力變矩器的循環(huán)圓直徑D＝260～270mm；

泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝57°～67°，外環(huán)出口角為β_P2＝61°～78°，外環(huán)進(jìn)口邊厚度H_P1＝0.84～2.84mm，外環(huán)出口邊厚度H_P2＝4.33～6.33mm，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝58°～68°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～64°,內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊厚度H_P3＝1.04～3.04mm，內(nèi)環(huán)出口邊厚度H_P4＝3.78～5.78mm；

渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝42°～62°，外環(huán)出口角為β_T2＝146°～151°，外環(huán)進(jìn)口邊厚度H_T1＝2.97～4.97mm，外環(huán)出口邊厚度H_T2＝3.98～5.98mm，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝58°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝140°～150°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊厚度H_T3＝3.37～5.37mm，內(nèi)環(huán)出口邊厚度H_T4＝1.77～3.77mm；

導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝94°～100°，外環(huán)出口角為β_S2＝30°～35°，外環(huán)進(jìn)口邊圓頭半徑R_S1＝0.51～1.31mm，出口邊圓頭半徑R_S2＝0.51～1.41mm，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝84°～90°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝21°～27°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊圓頭半徑R_S3＝1.67～3.67mm，內(nèi)環(huán)出口邊圓頭半徑R_S4＝0.66～1.46mm。

進(jìn)一步的：所述循環(huán)圓直徑為265mm；

泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝60°～64°，外環(huán)出口角為β_P2＝63°～68°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝60°～67°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝52°～62°；

渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝53°～57°，外環(huán)出口角為β_T2＝148°～150°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝60°～65°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝142°～149°；

導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝96°～97°，外環(huán)出口角為β_S2＝31°～33°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝86°～89°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝22°～25°。

進(jìn)一步的：所述的循環(huán)圓直徑為260mm；

泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝57°～60，外環(huán)出口角為β_P2＝73°～78°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝58°～60°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝60°～64°；

渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝42°～48°，外環(huán)出口角為β_T2＝149°～151°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝58°～64°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝145°～150°；

導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝97°～100°，外環(huán)出口角為β_S2＝30°～32°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝88°～90°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝21°～24°。

進(jìn)一步的：所述的循環(huán)圓直徑為262mm；

泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝60°～65°，外環(huán)出口角為β_P2＝68°～73°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝60°～64°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～60°；

渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝48°～53°，外環(huán)出口角為β_T2＝149°～151°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝64°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝145°～150°；

導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝97°～100°，外環(huán)出口角為β_S2＝30°～32°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝88°～90°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝21°～24°。

進(jìn)一步的：所述的循環(huán)圓直徑為268mm；

泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝62°～65°，外環(huán)出口角為β_P2＝61°～64°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝60°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～60°；

渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝55°～60°，外環(huán)出口角為β_T2＝147°～148°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝60°～64°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝141°～143°；

導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝94°～96°，外環(huán)出口角為β_S2＝33°～35°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝84°～87°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝25°～27°。

進(jìn)一步的：所述的循環(huán)圓直徑為270mm；

泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝63°～67°，外環(huán)出口角為β_P2＝61°～64°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝61°～65°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～53°；

渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝58°～62°，外環(huán)出口角為β_T2＝146°～147°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝62°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝140°～142°；

導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝94°～96°，外環(huán)出口角為β_S2＝33°～35°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝84°～87°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝25°～27°。

上述單渦輪液力變矩器中，與之匹配的發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2450～2650rpm、額定功率為30～45kW。失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩(能容)為27～39.5Nm，失速變矩器比為2.52～3.43。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明單渦輪液力變矩器與額定轉(zhuǎn)速為2450～2650rpm、額定功率為30～45kW發(fā)動機(jī)匹配更為合理，具有如下優(yōu)勢：液力變矩器最高效率值提高且使液力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(jī)的經(jīng)濟(jì)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叉車鏟裝阻力，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)匹配計算，整機(jī)燃油消耗降低5％～10％左右。

附圖說明

圖1為本發(fā)明單渦輪液力變矩器圖；

圖2為本發(fā)明泵輪葉片圖；

圖3為本發(fā)明泵輪葉片外環(huán)進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖；

圖4為本發(fā)明泵輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖；

圖5為本發(fā)明渦輪葉片圖；

圖6為本發(fā)明渦輪葉片外環(huán)進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖；

圖7為本發(fā)明渦輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖；

圖8為本發(fā)明導(dǎo)輪葉片圖；

圖9為本發(fā)明導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖；

圖10為本發(fā)明導(dǎo)輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖；

圖11為本發(fā)明單渦輪液力變矩器效率曲線圖；

圖中零部件名稱及序號：

泵輪1、渦輪2、導(dǎo)輪3；PM1為泵輪外環(huán)，PM2為泵輪內(nèi)環(huán)，β_P1為泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角，β_P2為泵輪葉片外環(huán)出口角，H_P1為泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口邊厚度，H_P2為泵輪葉片外環(huán)出口邊厚度，β_P3為泵輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)口角，β_p4為泵輪葉片內(nèi)環(huán)出口角，H_P3為泵輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊厚度，H_P4為泵輪葉片內(nèi)環(huán)出口邊厚度；TM1為渦輪外環(huán)，TM2為渦輪內(nèi)環(huán)，β_T1為渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角，β_T2為渦輪葉片外環(huán)出口角，H_T1為渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口邊厚度，H_T2為渦輪葉片外環(huán)出口邊厚度，β_T3為渦輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)口角，β_T4為渦輪葉片內(nèi)環(huán)出口角，H_T3為渦輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊厚度，H_T4為渦輪葉片內(nèi)環(huán)出口邊厚度；SM1為導(dǎo)輪外環(huán)，SM2為導(dǎo)輪內(nèi)環(huán)，β_S1為導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角，β_S2為導(dǎo)輪葉片外環(huán)出口角，R_S1為導(dǎo)輪葉片外環(huán)出口邊厚度，R_S2為導(dǎo)輪葉片外環(huán)出口邊厚度，β_S3為導(dǎo)輪葉片內(nèi)環(huán)進(jìn)口角，β_S4為導(dǎo)輪葉片內(nèi)環(huán)出口角，R_S3為導(dǎo)輪葉片內(nèi)環(huán)出口邊厚度，R_S4為導(dǎo)輪葉片內(nèi)環(huán)出口邊厚度。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖說明具體實施方案。

本實施例用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(dǎo)輪3、泵輪出口與渦輪入口相對、渦輪出口與導(dǎo)輪入口相對、導(dǎo)輪出口與泵輪入口相對組成封閉循環(huán)腔，構(gòu)成包括葉柵系統(tǒng)、與葉柵系統(tǒng)配合的循環(huán)圓的液力變矩器，與之匹配的發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2450～2650rpm、額定功率為30～45kW，單渦輪液力變矩器失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩MBg0＝27～39.5Nm，失速變矩比K0＝2.52～3.43，液力變矩器的最高效率值為0.800～0.835。

該單渦輪液力變矩器的循環(huán)圓直徑D＝260～270mm，葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝57°～67°，外環(huán)出口角為β_P2＝61°～78°,外環(huán)進(jìn)口邊厚度H_P1＝0.84～2.84mm，外環(huán)出口邊厚度H_P2＝4.33～6.33mm，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝58°～68°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～64°,內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊厚度H_P3＝1.04～3.04mm，內(nèi)環(huán)出口邊厚度H_P4＝3.78～5.78mm；渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝42°～62°，外環(huán)出口角為β_T2＝146°～151°，外環(huán)進(jìn)口邊厚度H_T1＝2.97～4.97mm，外環(huán)出口邊厚度H_T2＝3.98～5.98mm，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝58°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝140°～150°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊厚度H_T3＝3.37～5.37mm，內(nèi)環(huán)出口邊厚度H_T4＝1.77～3.77mm；導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝94°～100°，外環(huán)出口角為β_S2＝30°～35°，外環(huán)進(jìn)口邊圓頭半徑R_S1＝0.51～1.31mm，出口邊圓頭半徑R_S2＝0.51～1.41mm，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝84°～90°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝21°～27°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口邊圓頭半徑R_S3＝1.67～3.67mm，內(nèi)環(huán)出口邊圓頭半徑R_S4＝0.66～1.46mm。

本發(fā)明的實施例如下：

實施例1：

所述的循環(huán)圓直徑為265mm：所述的葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝60°～64°，外環(huán)出口角為β_P2＝63°～68°,內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝60°～67°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝52°～62°；渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝53°～57°，外環(huán)出口角為β_T2＝148°～150°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝60°～65°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝142°～149°，導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝96°～97°，外環(huán)出口角為β_S2＝31°～33°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝86°～89°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝22°～25°。

通過測試，得到本實施例的單渦輪液力變矩器失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩MBg₀＝32～34.5Nm，失速變矩比K₀＝2.88～3.06，液力變矩器的最高效率值為0.81～0.825。

實施例2：

所述的循環(huán)圓直徑為260mm：所述的葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝57°～60，外環(huán)出口角為β_P2＝73°～78°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝58°～60°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝60°～64°；渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝42°～48°，外環(huán)出口角為β_T2＝149°～151°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝58°～64°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝145°～150°，導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝97°～100°，外環(huán)出口角為β_S2＝30°～32°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝88°～90°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝21°～24°。

通過測試，得到本實施例的單渦輪液力變矩器失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩MBg₀＝27～29.5Nm，失速變矩比K₀＝3.24～3.43，液力變矩器的最高效率值為0.800～0.81。

實施例3：

所述的循環(huán)圓直徑為262mm：所述的葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝60°～65°，外環(huán)出口角為β_P2＝68°～73°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝60°～64°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～60°；渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝48°～53°，外環(huán)出口角為β_T2＝149°～151°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝64°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝145°～150°，導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝97°～100°，外環(huán)出口角為β_S2＝30°～32°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝88°～90°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝21°～24°。

通過測試，得到本實施例的單渦輪液力變矩器失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩MBg₀＝29.5～32Nm，失速變矩比K₀＝3.06～3.24，液力變矩器的最高效率值為0.805～0.815。

實施例4：

所述的循環(huán)圓直徑為268mm：所述的葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝62°～65°，外環(huán)出口角為β_P2＝61°～64°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝60°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～60°；渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝55°～60°，外環(huán)出口角為β_T2＝147°～148°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝60°～64°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝141°～143°，導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝94°～96°，外環(huán)出口角為β_S2＝33°～35°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝84°～87°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝25°～27°。

通過測試，得到本實施例的單渦輪液力變矩器失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩MBg₀＝34.5～37Nm，失速變矩比K₀＝2.70～2.88，液力變矩器的最高效率值為0.82～0.83。

實施例5：

所述的循環(huán)圓直徑為270mm：所述的葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_P1＝63°～67°，外環(huán)出口角為β_P2＝61°～64°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_P3＝61°～65°，內(nèi)環(huán)出口角為β_P4＝50°～53°；渦輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_T1＝58°～62°，外環(huán)出口角為β_T2＝146°～147°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_T3＝62°～66°，內(nèi)環(huán)出口角為β_T4＝140°～142°，導(dǎo)輪葉片外環(huán)進(jìn)口角為β_S1＝94°～96°，外環(huán)出口角為β_S2＝33°～35°，內(nèi)環(huán)進(jìn)口角為β_S3＝84°～87°，內(nèi)環(huán)出口角為β_S4＝25°～27°。

通過測試，得到本實施例的單渦輪液力變矩器失速工況下的泵輪公稱轉(zhuǎn)矩MBg₀＝37～39.5Nm，失速變矩比K₀＝2.52～2.70，液力變矩器的最高效率值為0.82～0.835。