專利名稱：低速大能容雙渦輪液力變矩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于工程機(jī)械的雙渦輪液力變矩器，特別是涉及一種應(yīng)用于裝 載機(jī)的低速大能容雙渦輪液力變矩器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，國(guó)外工程機(jī)械以電子、信息技術(shù)為先導(dǎo)，在計(jì)算機(jī)故障診斷與監(jiān)控、精確 定位與作業(yè)、柴油機(jī)燃料燃燒控制和人機(jī)工程學(xué)等方面，進(jìn)行大量的研究。柴油柴油機(jī)自動(dòng) 控制噴油系統(tǒng)、變速箱自動(dòng)控制換檔、性能參數(shù)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)均取得重大進(jìn)展。其中一項(xiàng)重要 措施是降低柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速，使其在低油耗區(qū)工作。這些研究工作的突破性進(jìn)展使裝載機(jī) 性能改善、可靠性提高、生產(chǎn)率提高，燃油消耗降低，取得了重大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國(guó)各項(xiàng)建設(shè)事業(yè)的飛速發(fā)展，各種工程機(jī)械的需求量急劇增加。尤其是由 于裝載機(jī)具有操作使用方便快捷，移動(dòng)自由快速，價(jià)格便宜，維修容易，已成為重要土方施 工機(jī)械，其產(chǎn)量不斷地創(chuàng)造奇跡。目前我國(guó)80%的裝載機(jī)應(yīng)用雙渦輪液力變矩器。隨著裝載 機(jī)對(duì)動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性、舒適性要求的不斷提高，特別是提高燃油經(jīng)濟(jì)性以節(jié)能降耗， 開(kāi)發(fā)節(jié)能型裝載機(jī)成為當(dāng)前的首要任務(wù)，相應(yīng)的作為裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)核心部件的雙渦輪液 力變矩器必然也隨之進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和研發(fā)。在雙渦輪液力變矩器中，包括有匯流機(jī)構(gòu)和葉柵機(jī)構(gòu)，其功率的分流和傳遞是通 過(guò)兩個(gè)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的渦輪來(lái)實(shí)現(xiàn)，最后通過(guò)匯流機(jī)構(gòu)，將各個(gè)渦輪的輸出功率匯流輸出，屬于 功率內(nèi)分流液力機(jī)械變矩器。我國(guó)目前5噸級(jí)裝載機(jī)一般都采用額定轉(zhuǎn)速為2200轉(zhuǎn)/分，額定功率約為162kw 左右的柴油機(jī)(簡(jiǎn)稱高轉(zhuǎn)速柴油機(jī))，與之匹配的高速小能容雙渦輪液力變矩器的匯流機(jī)構(gòu) I級(jí)渦輪軸齒輪副傳動(dòng)&Α=52/20，II級(jí)渦輪軸齒輪副傳動(dòng)比/2=33/39，其失速工況(渦輪 轉(zhuǎn)速為零)的公稱轉(zhuǎn)矩(能容)為116. 87Ν · m左右。中國(guó)專利公開(kāi)了專利號(hào)為200920245535. X的實(shí)用新型專利，該專利公開(kāi)了一種 低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)用液力變矩器，其中液力變矩器循環(huán)圓直徑為338 342mm，而該液力變矩器 的葉柵系統(tǒng)與循環(huán)圓直徑為338 342mm配合時(shí)將導(dǎo)致液力變矩器與低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)的匹配 位置非常不合理。由于額定轉(zhuǎn)速為1800 2000轉(zhuǎn)/分，額定功率仍為162KW左右的低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)具 有低噪音和低油耗的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在各裝載機(jī)生產(chǎn)商正用其替代2200轉(zhuǎn)/分的高轉(zhuǎn)速柴油機(jī)。 如果仍然繼續(xù)使用現(xiàn)有的高速小能容的雙渦輪液力變矩器與之匹配，泵輪的負(fù)荷拋物線族 遠(yuǎn)離柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速，如圖8所示，匹配位置非常不合理，裝載機(jī)的整機(jī)性能將惡化，特別 是動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性將會(huì)大大降低，因此，開(kāi)發(fā)一款低速大能容雙渦輪液力變矩器與 低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配，匹配后與高速小能容的雙渦輪液力變矩器輸出參數(shù)比較，可以實(shí)現(xiàn)降 低燃油消耗，如圖9所示。但由于輸出轉(zhuǎn)速下降，從而導(dǎo)致整車生產(chǎn)率會(huì)降低；同時(shí)輸出扭 矩增大，其失速工況的公稱扭矩為153Ν·πι左右，較原來(lái)提高了 30. 9%左右，扭矩的上升會(huì) 增加輸入到變速箱、中間傳動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋等傳動(dòng)元件的負(fù)載而使傳動(dòng)元件的可靠性降低。因此，通過(guò)優(yōu)化變矩器的葉輪葉柵系統(tǒng)與循環(huán)圓直徑，同時(shí)結(jié)合優(yōu)化匯流機(jī)構(gòu)的速比組合，可 以開(kāi)發(fā)一款低速大能容雙渦輪液力變矩器與低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配，使得裝載機(jī)的整機(jī)可靠性 能優(yōu)良，特別是動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良具有重要的實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容就是提供一種通過(guò)改進(jìn)低速大能容的雙渦輪液力變矩器的匯流機(jī) 構(gòu)傳動(dòng)比組合，可以有效解決上述問(wèn)題，使整車車速不降低而提高生產(chǎn)率，使整車牽引力降 低而提高傳動(dòng)元件的可靠性；通過(guò)改進(jìn)葉柵系統(tǒng)與循環(huán)圓，泵輪的負(fù)荷拋物線族在柴油機(jī) 額定轉(zhuǎn)速附近，匹配位置合理，獲得了良好的整機(jī)性能，特別是獲得了優(yōu)良的動(dòng)力性能和燃 油經(jīng)濟(jì)性的低速大能容雙渦輪液力變矩器。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明包括有I級(jí)渦輪、II級(jí)渦輪、泵輪、導(dǎo)輪、I級(jí)渦輪輸出軸齒輪、II級(jí)渦輪輸出 軸齒輪、超越離合器左端齒輪、超越離合器右端齒輪，構(gòu)成包括葉柵系統(tǒng)、與葉柵系統(tǒng)配合 的循環(huán)圓、與渦輪相連的匯流機(jī)構(gòu)的液力變矩器。所述的匯流機(jī)構(gòu)中，I級(jí)渦輪輸出軸齒輪 6與超越離合器右端齒輪8的傳動(dòng)比10 2. 60，II級(jí)渦輪輸出軸齒輪5與超越離合 器左端齒輪7的傳動(dòng)比i2=0. 80 0. 98。以上兩對(duì)齒輪同時(shí)組成雙渦輪液力變矩器的匯流 機(jī)構(gòu)。通過(guò)改進(jìn)匯流機(jī)構(gòu)的兩對(duì)齒輪的傳動(dòng)比，使裝載機(jī)低速大能容雙渦輪液力變矩器并 沒(méi)有因?yàn)樽兙仄髂苋莸脑龃蠖沟米兙仄鬏斎氲阶兯傧涞葌鲃?dòng)元件的轉(zhuǎn)矩增大，而使得變 速箱的強(qiáng)度不滿足安全要求，也沒(méi)有使輸入到變速箱等傳動(dòng)元件的轉(zhuǎn)速降低，而使得車速 及生產(chǎn)率降低；同時(shí)保證裝載機(jī)具有良好的整機(jī)性能，特別是具有優(yōu)良的動(dòng)力性能和燃油 經(jīng)濟(jì)性。為了使本發(fā)明具有更好的性能，本發(fā)明還對(duì)葉柵系統(tǒng)和循環(huán)圓進(jìn)行改進(jìn)， 即在所述的循環(huán)圓直徑為330 337mm;所述的葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片中間流線進(jìn)口 角為βρ1=112° 120°，中間流線出口角為βρ2=70° 80°，中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度 Ηρ1=2. 5 3. 5mm，中間環(huán)面出口邊厚度Ηρ2=2. 8 3. 8mm;I級(jí)渦輪葉片的進(jìn)口角為β !=90° 100°，出口角為β ι2=155° 160°，進(jìn)口邊圓頭半徑R1 7 5. 7mm，出口邊 圓頭半徑Ri2=O. 4 0.8mm ;11級(jí)渦輪葉片中間流線進(jìn)口角為β π 1=50° 60°，中間流線 出口角為βΠ2=145° 155°，中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度Hn產(chǎn)2. 5 3. 5mm，中間環(huán)面出口邊 厚度Hii 2=1.5 2. 5匪；導(dǎo)輪葉片的進(jìn)口角為i3sl=75° 85°，出口角為3s2=28° 38°， 進(jìn)口邊圓頭半徑Rsl=5. 1 7. Imm,出口邊圓頭半徑Rs2=O. 3 0. 6mm。通過(guò)改進(jìn)循環(huán)圓直徑 調(diào)節(jié)液力變矩器的能容，使液力變矩器與低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配位置合理，保證裝載機(jī)具有良 好的整機(jī)性能，特別是具有優(yōu)良的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性；通過(guò)改進(jìn)葉柵系統(tǒng)調(diào)節(jié)液力變 矩器變矩比和能容，使液力變矩器與低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配位置合理，保證裝載機(jī)具有良好的 整機(jī)性能，特別是具有優(yōu)良的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是改進(jìn)低速大能容雙渦輪液力變矩器的輸出傳動(dòng)比Y1與/2組 合，在節(jié)能降耗的同時(shí)，解決提高整車生產(chǎn)效率及提高傳動(dòng)元件可靠性的問(wèn)題；并應(yīng)用新改 進(jìn)的葉輪技術(shù)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)整車在節(jié)能降耗的目的；同時(shí)匹配輸入到變速箱、中間傳動(dòng) 軸、驅(qū)動(dòng)橋等傳動(dòng)系統(tǒng)的最大扭矩值為2200 2297N · m,小于變速箱的安全強(qiáng)度2300 2333N · m，沒(méi)有由于雙渦輪液力變矩器能容的增大而使得變矩器輸入到傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩值 小于安全強(qiáng)度要求，提高了傳動(dòng)系統(tǒng)元件的可靠性。


附圖1為雙渦輪液力變矩器裝配圖； 附圖2為泵輪葉片附圖3為泵輪葉片中間流線進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖； 附圖4為I級(jí)渦輪葉片進(jìn)出口角度、進(jìn)出口圓頭半徑圖； 附圖5為II級(jí)渦輪葉片圖的軸面投影圖； 附圖6為II級(jí)渦輪葉片圖的正投影附圖7為II級(jí)渦輪葉片中間流線進(jìn)出口角度、進(jìn)出口邊厚度圖； 附圖8為導(dǎo)輪葉片進(jìn)出口角度、進(jìn)出口圓頭半徑圖； 附圖9為高速小能容雙渦輪液力變矩器與低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配位置圖； 附圖10為低速大能容雙渦輪液力變矩器與低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配位置圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括I級(jí)渦輪1、II級(jí)渦輪2、泵輪3、導(dǎo)輪4、11級(jí)渦輪輸出軸右軸端齒輪 5、I級(jí)渦輪輸出軸右軸端齒輪6、II級(jí)渦輪輸出軸右軸端齒輪配對(duì)齒輪7、I級(jí)渦輪輸出 軸右軸端齒輪配對(duì)齒輪8。pMl為泵輪中間流線，pMh為泵輪中間環(huán)面，IIMl為II級(jí)渦輪中間流線，IIMh為 II級(jí)渦輪中間環(huán)面，Te為柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩，TB為泵輪各個(gè)工況轉(zhuǎn)矩(泵輪負(fù)荷拋物線族)，βρ1為 泵輪葉片中間流線進(jìn)口角，β ρ2為泵輪中間流線出口角，Hpl為泵輪中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度，Hp2
為泵輪中間環(huán)面出口邊厚度，β :1為1級(jí)渦輪葉片進(jìn)口角，Rll為I級(jí)渦輪進(jìn)口邊圓頭半徑， β 為I級(jí)渦輪出口角，Rl2為1級(jí)渦輪出口邊圓頭半徑，β ::工為II級(jí)渦輪葉片中間流線 進(jìn)口角，β :: 2為11級(jí)渦輪葉片中間出口角，H;: iSlI級(jí)渦輪葉片中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度，Η::
2為11級(jí)渦輪葉片中間環(huán)面出口邊厚度，β sl為導(dǎo)輪葉片進(jìn)口角，Rsl為導(dǎo)輪葉片進(jìn)口邊圓頭
半徑，β s2為導(dǎo)輪葉片出口角，Rs2為導(dǎo)輪葉片出口邊圓頭半徑，丄為1級(jí)渦輪輸出軸齒輪 6與超越離合器右端齒輪8的傳動(dòng)比，i2為II級(jí)渦輪輸出軸齒輪5與超越離合器左端齒輪 7的傳動(dòng)比。低速大能容雙渦輪液力變矩器由泵輪3、1級(jí)渦輪UII級(jí)渦輪2、導(dǎo)輪4以及與渦 輪相連的匯流機(jī)構(gòu)等組成。所述的匯流機(jī)構(gòu)中，I級(jí)渦輪輸出軸齒輪6與超越離合器右端齒輪8的傳動(dòng)比 i,=2. 10 2. 60，II級(jí)渦輪輸出軸齒輪5與超越離合器左端齒輪7的傳動(dòng)比i2=0. 80 0. 98。
匯流機(jī)構(gòu)可以優(yōu)化為所述的匯流機(jī)構(gòu)中I級(jí)渦輪輸出軸齒輪6與超越離合器右 端齒輪8的傳動(dòng)比 λ:2. 10 2. 43，II級(jí)渦輪輸出軸齒輪5與超越離合器左端齒輪7的傳 動(dòng)比 i2=0. 80 0. 85。與葉柵系統(tǒng)配合的循環(huán)圓的直徑為330 337mm ；葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片中間流 線進(jìn)口角為βρ1=112° 120°，中間流線出口角為βρ2=70°、0°，中間環(huán)面進(jìn)口邊厚
度Ηρ1=2. 5 3. 5mm，中間環(huán)面出口邊厚度Hp2=2. 8 3. 8mm ；I級(jí)渦輪葉片的進(jìn)口角為β t ^90° 100°，出口角為β 2=155° 160°，進(jìn)口邊圓頭半徑R1廠4. 7 5. 7mm，出口邊圓 頭半徑Rl2=O. 4 0.8mm ;11級(jí)渦輪葉片中間流線進(jìn)口角為β =嚴(yán)50° 60°，中間流線出 口角為β 2=145° 155°，中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度H13產(chǎn)2. 5 3. 5mm，中間環(huán)面出口邊厚
度H:: 2=1.5 2. 5mm;導(dǎo)輪葉片的進(jìn)口角為i3sl=75° 85°，出口角為β《=28° 38°，進(jìn)
口邊圓頭半徑Rsl=5. 1 7. Imm,出口邊圓頭半徑Rs2=O. 3 0. 6mm。葉柵系統(tǒng)和循環(huán)圓可優(yōu)化為循環(huán)圓直徑為332 334mm;泵輪葉片中間流線 進(jìn)口角為βρ1=113° 116°，中間流線出口角為βρ2=70° 73° ；I級(jí)渦輪葉片的進(jìn)口
角為3^=97° 101°，出口角為β ι 2=155° 157 ° ；II級(jí)渦輪葉片中間流線進(jìn)口
角為βΠι=52° 56°，中間流線出口角為β D 2=147° 152° ；導(dǎo)輪葉片的進(jìn)口角為
β3 =78° 82°，出 口角為 3s2=32° 36°。以下為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例
所述的匯流機(jī)構(gòu)中I級(jí)渦輪輸出軸齒輪6與超越離合器右端齒輪8的傳動(dòng)比/產(chǎn)日。/〗〗， II級(jí)渦輪輸出軸齒輪5與超越離合器左端齒輪7的傳動(dòng)比/2=32/40 ；循環(huán)圓直徑為334mm， 泵輪葉片中間流線進(jìn)口角為βρ1=113° 116°，中間流線出口角為βρ2=70° ^73° ；I級(jí)渦
輪葉片的進(jìn)口角為β I 101°，出口角為β Ι2=155° 157° ；II級(jí)渦輪葉片中間流
線進(jìn)口角為β ； i=52° 56°，中間流線出口角為β ::2=147° 152° ；導(dǎo)輪葉片的進(jìn)口角 為 3sl=78° 82°，出 口角為 3s2=32° 36°。本實(shí)施例與2000轉(zhuǎn)/分的低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配，如圖9所示，匹配位置合理；與2000 轉(zhuǎn)/分的低轉(zhuǎn)速柴油機(jī)匹配輸出的整車動(dòng)力性能結(jié)果如下
權(quán)利要求
一種低速大能容雙渦輪液力變矩器，包括有I級(jí)渦輪(1)、 II級(jí)渦輪(2)、泵輪(3)、導(dǎo)輪(4)、II級(jí)渦輪輸出軸齒輪(5)、 I級(jí)渦輪輸出軸齒輪(6)、 超越離合器左端齒輪(7)、超越離合器右端齒輪(8)，構(gòu)成包括葉柵系統(tǒng)、與葉柵系統(tǒng)配合的循環(huán)圓、與渦輪相連的匯流機(jī)構(gòu)的液力變矩器，其特征在于所述的匯流機(jī)構(gòu)中，I級(jí)渦輪輸出軸齒輪6與超越離合器右端齒輪8的傳動(dòng)比i1=2.10～2.60，II級(jí)渦輪輸出軸齒輪5與超越離合器左端齒輪7的傳動(dòng)比i2=0.80～0.98。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速大能容雙渦輪液力變矩器，其特征在于所述的匯流機(jī)構(gòu) 中I級(jí)渦輪輸出軸齒輪6與超越離合器右端齒輪8的傳動(dòng)比 λ:2. 10 2. 43，II級(jí)渦輪輸 出軸齒輪5與超越離合器左端齒輪7的傳動(dòng)比i2=0. 80 0. 85。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低速大能容雙渦輪液力變矩器，其特征在于所述的匯流機(jī) 構(gòu)中I級(jí)渦輪輸出軸齒輪6與超越離合器右端齒輪8的傳動(dòng)比1=50/22，II級(jí)渦輪輸出軸 齒輪5與超越離合器左端齒輪7的傳動(dòng)比i2=32/40。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低速大能容雙渦輪液力變矩器，其特征在于所述 的循環(huán)圓直徑為330 337mm ；所述的葉柵系統(tǒng)中，泵輪葉片中間流線進(jìn)口角 為βρ1=112° 120°，中間流線出口角為βρ2=70° 80°，中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度 Ηρ1=2. 5 3. 5mm，中間環(huán)面出口邊厚度Ηρ2=2. 8 3. 8mm;I級(jí)渦輪葉片的進(jìn)口角為β ι !=90° 100°，出口角為β ι2=155° 160°，進(jìn)口邊圓頭半徑R1 7 5. 7mm，出口邊 圓頭半徑Ri2=O. 4 0.8mm ;11級(jí)渦輪葉片中間流線進(jìn)口角為β n「50° 60°，中間流線 出口角為βΠ2=145° 155°，中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度Hn產(chǎn)2. 5 3. 5mm，中間環(huán)面出口邊 厚度H11 2=1.5 2. 5匪；導(dǎo)輪葉片的進(jìn)口角為i3sl=75° 85°，出口角為3s2=28° 38°， 進(jìn)口邊圓頭半徑Rsl=5. 1 7. Imm,出口邊圓頭半徑Rs2=O. 3 0. 6mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低速大能容雙渦輪液力變矩器，其特征在于其循環(huán)圓直 徑為332 334mm;泵輪葉片中間流線進(jìn)口角為βρ1=113° 116°，中間流線出口角為 βρ2=70° 73° ；I級(jí)渦輪葉片的進(jìn)口角為β “=97° 101°，出口角為β 2=155° 157° ； II級(jí)渦輪葉片中間流線進(jìn)口角為β π產(chǎn)52° 56°，中間流線出口角為βΠ2=147° 152° ； 導(dǎo)輪葉片的進(jìn)口角為3sl=78° 82°，出口角為β =32° 36°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低速大能容雙渦輪液力變矩器，其特征在于其循環(huán)圓的直徑 為 334mm0
全文摘要
一種低速大能容雙渦輪液力變矩器。特點(diǎn)是I級(jí)渦輪輸出軸右軸端齒輪與齒輪的傳動(dòng)比i1=2.10～2.60，II級(jí)渦輪輸出軸右軸端齒輪與齒輪的傳動(dòng)比i2=0.80～0.98；對(duì)循環(huán)圓直徑，泵輪葉片中間流線進(jìn)口角，中間流線出口角,中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度，中間環(huán)面出口邊厚度；I級(jí)渦輪葉片的進(jìn)口角、出口角，進(jìn)口邊圓頭半徑，出口邊圓頭半徑；II級(jí)渦輪葉片中間流線進(jìn)口角，中間流線出口角,中間環(huán)面進(jìn)口邊厚度，中間環(huán)面出口邊厚度；導(dǎo)輪葉片的進(jìn)口角，出口角，進(jìn)口邊圓頭半徑，出口邊圓頭半徑進(jìn)行改進(jìn)。優(yōu)點(diǎn)是使整車車速不降低而提高生產(chǎn)率，使整車牽引力降低而提高傳動(dòng)元件的可靠性，泵輪的匹配位置合理，獲得了良好的整機(jī)性能，有優(yōu)良的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號(hào)F16H41/26GK101994810SQ201010517950
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者仵曉強(qiáng), 初長(zhǎng)祥, 王松林, 王永權(quán), 陳禮光, 馬文星 申請(qǐng)人:廣西柳工機(jī)械股份有限公司;吉林大學(xué)