[发明专利]一种高效向心涡轮式液力变矩器

说明书

本发明公开了一种高效向心涡轮式液力变矩器，采用贝塞尔曲线分别对液力变矩器的泵轮、涡轮、导轮的叶片内、外环骨线与厚度分布进行参数化设计，对叶片骨线与厚度、叶片数等设计参数进行DOE试验设计并利用流体仿真软件进行三维仿真计算，对计算结果进行响应曲面分析、构建优化模型，获得一种高效向心涡轮式液力变矩器。具有大牵引力、高效率、宽高效区间等优点，可广泛适用于不同类型的工程机械、农业机械等产品。

技术领域

本发明涉及液力传动机械领域，具体为一种高效向心涡轮式液力变矩器。

背景技术

液力变矩器以其具有无级变矩变速、自动适应性、振动冲击小等优良特性广泛应用于工程机械、农业机械、汽车等设备的传动装置中。反映液力变矩器性能特征的技术参数主要包括起动变矩比、起动泵轮扭矩、最高效率以及高效区间等。不同的机械产品具有各自特殊的工况特性，如平地机在各档位都较常使用，这就要求液力变矩器具有较宽的高效区间以提高燃油经济性，装载机一般低档位使用工况较多，要求具备大牵引力与低速工况高效率。

液力变矩器的传统设计方法为基于一维束流理论或环量分配法的半经验式设计方法，设计出来的液力变矩器产品在性能表现与加工工艺上往往存在不足，需要大量的试验进行验证与迭代。近年来，已逐步发展出新一代的液力变矩器全参数化设计方法，结合流体仿真软件、优化算法软件实现全流程自驱动优化设计，对于液力变矩器的性能提升与缩短研发周期有很大的促进。

专利CN103277481B提供了一种单涡轮液力变矩器，为解决现有单涡轮液力变矩器失速工况的公称转矩高、变矩比小、最高效率低的缺点，提供了一种单涡轮液力变矩器。

专利CN103899727B提供了一种大吨位装载机用液力变矩器，通过对涡轮、泵轮、导轮的设计，使整机不仅能获得大牵引力、实现高效率铲装，而且燃油成本低。

专利CN103277481B采用传统设计方法设计的单涡轮液力变矩器，存在高效区间窄，低速比工况效率低等问题。专利CN103899727B提供的变矩器最高效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种高效向心涡轮式液力变矩器，显著提升最高效率值和高效区间。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种高效向心涡轮式液力变矩器，包括若干片泵轮叶片、涡轮叶片和导轮叶片，其特征在于，泵轮叶片的参数为：

表中m1’表示泵轮叶片内环归一化子午坐标系下叶片的位置，m2’表示泵轮叶片外环归一化子午坐标系下叶片的位置；θ1表示泵轮叶片内环转过的角度，θ2表示泵轮叶片外环转过的角度；h1表示泵轮叶片内环厚度，h2表示泵轮叶片外环厚度；

涡轮叶片的参数为：

表中m3’表示涡轮叶片内环归一化子午坐标系下叶片的位置，m4’表示涡轮叶片外环归一化子午坐标系下叶片的位置；θ3表示涡轮叶片内环转过的角度，θ3表示涡轮叶片外环转过的角度；h3表示涡轮叶片内环厚度，h4表示涡轮叶片外环厚度；

导轮叶片的参数为：

表中m5’表示导轮叶片内环归一化子午坐标系下叶片的位置，m6’表示导轮叶片外环归一化子午坐标系下叶片的位置；θ5表示导轮叶片内环转过的角度，θ6表示导轮叶片外环转过的角度；h5表示导轮叶片内环厚度，h6表示导轮叶片外环厚度。

进一步地，所述泵轮叶片数量为22～30片。

进一步地，所述涡轮叶片数量为14～22片。

进一步地，所述导轮叶片数量为11～16片。