动力匹配实例资料课件.ppt
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- 动力 匹配 实例 资料 课件
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1、一、动力匹配的用途一、动力匹配的用途 1.1.研究变矩器与柴油机共同工作的目的在于检查变矩器的型研究变矩器与柴油机共同工作的目的在于检查变矩器的型式与有效直径的选择是否合适,如何配合才能使整机获得良好式与有效直径的选择是否合适,如何配合才能使整机获得良好的性能。的性能。一台装有变矩器的运输车辆或工程机械,其性能的好坏并一台装有变矩器的运输车辆或工程机械,其性能的好坏并不单纯决定于液力变矩器的性能。它既与车辆的柴油机、机械不单纯决定于液力变矩器的性能。它既与车辆的柴油机、机械传动和行驶装置等本身的性能有关,又与和它们之间匹配的是传动和行驶装置等本身的性能有关,又与和它们之间匹配的是否合理有关。否
2、合理有关。2.2.车辆的牵引性能和经济性,在很大程度上取决于柴油机车辆的牵引性能和经济性,在很大程度上取决于柴油机与变矩器的配合。与变矩器的配合。3.3.确定液力机械传动系统中变速箱的排挡数目。确定液力机械传动系统中变速箱的排挡数目。车辆上安装的液力变矩器其工作条件是复杂的,对它的力车辆上安装的液力变矩器其工作条件是复杂的,对它的力矩要求和转速要求也是多样的。液力变矩器特性曲线工作范围矩要求和转速要求也是多样的。液力变矩器特性曲线工作范围的宽度,将影响液力机械传动系统中变速箱的排挡数目。的宽度,将影响液力机械传动系统中变速箱的排挡数目。二、动力匹配研究的对象和已知条件二、动力匹配研究的对象和已
3、知条件 1.1.发动机性能参数定义:发动机性能参数定义:发动机的主要性能指标有动力性指标(有效转矩、有效功发动机的主要性能指标有动力性指标(有效转矩、有效功率、转速等),经济性指标(燃油消耗率),运转性能指标率、转速等),经济性指标(燃油消耗率),运转性能指标(排气品质、噪声和启动性能等)。(排气品质、噪声和启动性能等)。(1 1)有效转矩)有效转矩 发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩,以发动机通过飞轮对外输出的转矩称为有效转矩,以TeTe表示,表示,单位单位N.mN.m,有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。,有效转矩与外界施加于发动机曲轴上的阻力矩相平衡。(2 2)有效功率
4、)有效功率 发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率,用发动机通过飞轮对外输出的功率称为有效功率,用PePe表示,表示,它等于有效转矩与曲轴角速度乘积。发动机产品铭牌上标明的它等于有效转矩与曲轴角速度乘积。发动机产品铭牌上标明的功率及相应转速,称为额定功率和额定转速。功率及相应转速,称为额定功率和额定转速。(3 3)燃油消耗率)燃油消耗率 发动机每发出发动机每发出1kW1kW有效功率,在有效功率,在1h1h内所消耗的燃油质量(以内所消耗的燃油质量(以g g为单位),称为燃油消耗率,用为单位),称为燃油消耗率,用bebe表示,燃油消耗率越低,经济表示,燃油消耗率越低,经济性越好。发动机的性能是随
5、着许多因素而变化的,其变化规律称性越好。发动机的性能是随着许多因素而变化的,其变化规律称为发动机特性。为发动机特性。(4 4)怠速)怠速 柴油机的不带负载最低稳定转速,一般称为怠速。柴油机的不带负载最低稳定转速,一般称为怠速。(5 5)最高转速)最高转速 柴油机在最大油门下不带负载转速,一般称为最高转速,一柴油机在最大油门下不带负载转速,一般称为最高转速,一般为额定转速的般为额定转速的1.071.11.071.1倍。倍。(6 6)调速率)调速率 柴油机调速区段的转速范围,调速率计算公式为:柴油机调速区段的转速范围,调速率计算公式为:调速率调速率=(最高转速(最高转速-额定转速)额定转速)/额定
6、转速额定转速*100%100%2.2.发动机性能参数及性能曲线发动机性能参数及性能曲线 发动机的性能参数即发动机的速度特性,指发动机的功发动机的性能参数即发动机的速度特性,指发动机的功率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。这个特率、转矩和燃油消耗率三者随曲轴转速变化的规律。这个特性是通过发动机在试验台架上进行试验求得,试验时,先保性是通过发动机在试验台架上进行试验求得,试验时,先保持一定的发动机节气门开度,同时用测功器对发动机曲轴施持一定的发动机节气门开度,同时用测功器对发动机曲轴施加一定的阻力矩,当发动机运转稳定后,即阻力矩与发动机加一定的阻力矩,当发动机运转稳定后,即阻力矩与发动机
7、发出的有效转矩相等时,用转速表测出此时的稳定转速发出的有效转矩相等时,用转速表测出此时的稳定转速n n,同,同时在测功器上测出该转速下发动机有效转矩时在测功器上测出该转速下发动机有效转矩TeTe,根据下式计,根据下式计算出有效功率算出有效功率PePe:Pe=Te.n/9550 Pe=Te.n/9550 式中,式中,TeTe有效转矩(有效转矩(N.mN.m););nn曲轴转速(曲轴转速(r/minr/min)。)。燃油消耗率:在上述试验燃油消耗率:在上述试验台上测出消耗一定量燃料台上测出消耗一定量燃料所经历的时间,用以换算所经历的时间,用以换算发动机每小时消耗油量发动机每小时消耗油量B B,按下
8、式计算燃油消耗率按下式计算燃油消耗率bebe。be=B/Pebe=B/Pe*10103 3 发动机最小燃油消耗发动机最小燃油消耗率的相应转速一般是介于率的相应转速一般是介于最大转矩时转速和最大功最大转矩时转速和最大功率时转速之间。率时转速之间。从上图看,当发动机转速为从上图看,当发动机转速为15001500时,发动机曲轴输出扭矩最时,发动机曲轴输出扭矩最大,当发动机转速低于大,当发动机转速低于15001500时,燃油燃烧不良,转速降低,每个时,燃油燃烧不良,转速降低,每个工作循环的时间增长,燃烧气体与气缸壁接触时间也增长,因而,工作循环的时间增长,燃烧气体与气缸壁接触时间也增长,因而,转矩变小
9、。转矩变小。转速高于转速高于15001500转增加时,由于工作循环时间缩短,进气时间变短,转增加时,由于工作循环时间缩短,进气时间变短,气流速度增高,阻力加大,充气量减小,而且摩擦损失也增大,气流速度增高,阻力加大,充气量减小,而且摩擦损失也增大,故输出扭矩也减小。故输出扭矩也减小。当转速达到当转速达到19001900时,有效功率达到最大值。功率是转矩与转时,有效功率达到最大值。功率是转矩与转速的乘积。速的乘积。在怠速和最大转矩转速范围内,在怠速和最大转矩转速范围内,TeTe和和n n都是逐渐增加,其乘积都是逐渐增加,其乘积也增加,故在此范围内,也增加,故在此范围内,PePe也随也随n n增加
10、而增加;增加而增加;在最大转矩和最大功率转速范围内,转速在最大转矩和最大功率转速范围内,转速n n增加,功率增加,功率PePe虽虽然增大,但然增大,但TeTe却逐渐降低,不过降低较缓慢,却逐渐降低,不过降低较缓慢,PePe增加也缓慢。增加也缓慢。超过最大功率转速时,超过最大功率转速时,n n增加,增加,TeTe下降较快,下降较快,PePe也逐渐下降。也逐渐下降。3.3.变矩器变矩器 液力变矩器的作用:液力变矩器的作用:a.a.使车辆能够自动适应外界载荷的变化。使车辆能够自动适应外界载荷的变化。当外界载荷突然增大时,车辆自动地减速,同时自动增大牵当外界载荷突然增大时,车辆自动地减速,同时自动增大
11、牵引力,以克服增大的外载荷;反之,当外界载荷变小时,自动提引力,以克服增大的外载荷;反之,当外界载荷变小时,自动提高车辆车速,同时,自动减小牵引力。高车辆车速,同时,自动减小牵引力。b.b.提高车辆的使用寿命。提高车辆的使用寿命。变矩器利用液体作为工作介质,故能吸收并消除来自发动机和外变矩器利用液体作为工作介质,故能吸收并消除来自发动机和外载荷的震动与冲击,因而提高了车辆的使用寿命。载荷的震动与冲击,因而提高了车辆的使用寿命。c.c.提高车辆的通过性能。提高车辆的通过性能。液力变矩器可以使车辆以任意小的速度行驶,牵引力可在附液力变矩器可以使车辆以任意小的速度行驶,牵引力可在附着条件容许限度内得
12、到很好地利用,从而提高了车辆的通过性能。着条件容许限度内得到很好地利用,从而提高了车辆的通过性能。d.d.提高了车辆的舒适性。提高了车辆的舒适性。采用液力传动的车辆,起步平稳,并在较大的速度范围内实采用液力传动的车辆,起步平稳,并在较大的速度范围内实现无级变速,可以吸收和消除变速行驶时的振动与冲击,从而提现无级变速,可以吸收和消除变速行驶时的振动与冲击,从而提高了车辆的舒适性。高了车辆的舒适性。e.e.简化了车辆的操纵。简化了车辆的操纵。因为液力变矩器本身就是一个无级自动变速器,相当于扩大了发因为液力变矩器本身就是一个无级自动变速器,相当于扩大了发动机的动力范围,故变速器的档数可以显著减少。动
13、机的动力范围,故变速器的档数可以显著减少。进行动力匹配即变矩器与发动机的匹配计算,必须先了解液进行动力匹配即变矩器与发动机的匹配计算,必须先了解液力变矩器的特性,液力变矩器的特性包括原始特性、输入特性和力变矩器的特性,液力变矩器的特性包括原始特性、输入特性和输出特性。输出特性。(1 1)原始特性)原始特性 变矩器的原始特性是研究变矩器的原始特性是研究11、2=f2=f(i i)的变化关系。)的变化关系。匹配中用到的几个参数:匹配中用到的几个参数:1.1.循环圆直径循环圆直径D D:由泵轮、涡轮和导轮组成封闭的环形空间,通常叫做循环圆,由泵轮、涡轮和导轮组成封闭的环形空间,通常叫做循环圆,它的直
14、径就是循环圆直径。它的直径就是循环圆直径。2.2.变矩系数变矩系数K K:涡轮轴输出力矩与泵轮轴输入力矩之比。即涡轮轴输出力矩与泵轮轴输入力矩之比。即 K=M2/M1K=M2/M1式中,式中,M1M1泵轮轴上的输入力矩;泵轮轴上的输入力矩;M2M2涡轮轴上的输出力矩。涡轮轴上的输出力矩。(1 1)当制动工况时,涡轮停止转动,此时,变矩系数最大,)当制动工况时,涡轮停止转动,此时,变矩系数最大,用用K K0 0表示表示 ,表示液力变矩器启动能力,克服超载能力。,表示液力变矩器启动能力,克服超载能力。3.3.变矩器的传动效率变矩器的传动效率 变矩器的传动效率变矩器的传动效率:即涡轮轴上输出功率与泵
15、轮轴上输入:即涡轮轴上输出功率与泵轮轴上输入功率之比。功率之比。=N2/N1=M2=N2/N1=M2*n2/M1/n1=Kn2/M1/n1=K*i i式中,式中,N1N1泵轮轴上的输入功率;泵轮轴上的输入功率;N2N2涡轮轴上的输出功率;涡轮轴上的输出功率;4.4.变矩器的传动比变矩器的传动比i i 涡轮轴输出转速与泵轮轴转速之比,即涡轮轴输出转速与泵轮轴转速之比,即 i=n2/n1i=n2/n1式中,式中,n1n1泵轮轴输入转速;泵轮轴输入转速;n2n2涡轮轴输出转速。涡轮轴输出转速。5.5.能容能容 表示变矩器传递能量的能力,我国用泵轮力矩系数表示变矩器传递能量的能力,我国用泵轮力矩系数1
16、1表示表示变矩器传递能量的能力大小。变矩器传递能量的能力大小。6.6.变矩器的原始特性变矩器的原始特性 变矩器的原始特性是研究变矩器的原始特性是研究11、2=f2=f(i i)的变化关系。)的变化关系。泵轮传递力矩的比例常数为泵轮传递力矩的比例常数为1 1,涡轮传递力矩的比例常数,涡轮传递力矩的比例常数为为22,它们也被分别叫做泵轮力矩系数和涡轮力矩系数。,它们也被分别叫做泵轮力矩系数和涡轮力矩系数。泵轮力矩和涡轮力矩方程为:泵轮力矩和涡轮力矩方程为:M1=1nM1=1n1 12 2D D5 5 M2=2n M2=2n1 12 2D D5 5 泵轮力矩系数泵轮力矩系数11和涡轮力矩系数和涡轮力
17、矩系数22是在试验台测得数据求是在试验台测得数据求得的。得的。右图为变矩器右图为变矩器特性试验装置。特性试验装置。试验时,保持试验时,保持泵轮转速恒定,改泵轮转速恒定,改变变M2M2,测得,测得M1M1、n2n2,再根据上述力矩方再根据上述力矩方程,即可求得程,即可求得发动机发动机 或或测功器测功器变矩器变矩器测功器测功器泵轮力矩系数和涡轮力矩系数。泵轮力矩系数和涡轮力矩系数。用以上测得的用以上测得的M1M1、M2M2、n2n2即可绘制变矩器的外特性曲线。即可绘制变矩器的外特性曲线。在上图(在上图(a a)中任取一点)中任取一点n n2 2=1 1n n2 2,可得,可得1 1M M1 1及及
18、2 2M M2 2,根据力矩方,根据力矩方程可得:程可得:1 11 1=1 1M M1 1/(nn1 12 2D D5 5)1 12 2=1 1M M2 2/(nn1 12 2D D5 5)而,而,i=i=1 1n n2 2/n/n1 1,这样即得,这样即得=f=f(i i)曲线上两个点()曲线上两个点(1 1i i、1 11 1)及(及(1 1i i、1 12 2),同样得方法类推,即可得变矩器原始特性曲线),同样得方法类推,即可得变矩器原始特性曲线1 1、2 2=f=f(i i),如图(),如图(b b)所示。)所示。变矩器的原始特性曲线除了给出变矩器的原始特性曲线除了给出11、2=f2=
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