液力变矩器评价指标及与发动机共同工作特性

1、液力变矩器评价指标反映液力变矩器主要特征的性能有如下一些：变矩性能，自动适应性能，经济性能（效率特性），负荷特性，透穿特性和容能特性。一、变矩性能变矩性能是指液力变矩器在一定范围内，按一定规律无级地改变由泵轮轴传至涡轮轴的转矩值的能力。变矩性能主要用无因次的变矩比特性曲线来表示。作为评价液力变矩器变矩性能好坏的指标是如下两种工况的K值：一是i=0时的变矩比值，通常称之为起动变矩比（或失速变矩比）；二是变矩比K=1时的转速比i值，以表示，通常称作偶合器工况点的转速比，它表示液力变矩器增矩的工况范围。一般认为值和值大者，液力变矩器的变矩性能好。但实际上不可能两个参数同时都高，一般值高的液力变矩器，

2、值小。因此，在比较两个液力变矩器的变矩性能时，应该在值大致相同的情况下，来比较值；或者在近似相等的情况下，来比较值。二、自动适应性自动适应性是指液力变矩器在发动机工况不变或变化很小情况下，随着外部阻力的变化，在一定范围内自动地改变涡轮轴上的输出力矩和转速，并处于稳定工作状态的能力。液力变矩器由于变矩性能均可获得单值下降的的曲线，而具有自动适应性。自动适应性是液力变矩器最重要的性能之一，因为利用液力变矩器的这一性能，就可以制造自动的液力机械变速箱。三、经济性能（或效率特性）经济性能是指液力变矩器在传递能量过程中的效率。它可以用无因次效率特性来表示。一般评价液力变矩器经济性能有两个指标：最高效率值

3、和高效率区范围的宽度。后者一般用液力变矩器效率不低于某一数值（如对对工程机械取，对汽车取）时所对应的转速比i的比值来表示。、分别为不小于某一值的最低和最高转速比。通常认为，高效率范围越宽，最高效率值的值越高，则液力变矩器的经济性能越好。但实际上，对各种液力变矩器来说，这两个要求往往是矛盾的。四、负荷特性液力变矩器的负荷特性是指它以一定的规律对发动机施加负荷的性能。由于发动机与液力变矩器的泵轮相连，并驱动泵轮旋转，因此，液力变矩器施加于发动机的负荷性能完全可由泵轮的转矩变化特性决定。在工作油一定，有效直径一定时，液力变矩器在任一工况时为常数，因此，泵轮的转矩与其转速的平方成正比。即 这是一条通过

4、原点的抛物线，通常称之为液力变矩器泵轮的负荷抛物线。负荷抛物线比较清楚地表明随着泵轮的不同所能施加于发动机的负荷。五、透穿性能液力变矩器的透穿性能是指液力变矩器涡轮轴上的转矩和转速变化时，泵轮轴上的扭转和转速相应变化的能力。当涡轮轴上转矩变化时，泵轮负荷抛物线不变，泵轮的转矩和转速均不变，称这种变矩器具有不透穿的性能。当发动机与这种变矩器共同工作时，不管外界负荷如何变化，当油门一定时，发动机将始终在同一工况下工作。当涡轮轴上的转矩变化时，泵轮负荷抛物线也变化，引起泵轮的转矩和转速变化，称这种变矩器具有透穿性。发动机与这种变矩器共同工作时，油门不变，而外界负荷变化时，发动机工况也变化。透穿的液力

5、变矩器根据透穿的情况不同，可分为具有正透穿性的、负透穿性（或反透穿性）的和混合透穿性的。液力变矩器是否透穿，什么性质的透穿，可以由的曲线形状来判断。当曲线随增大而单值下，负荷抛物线由到，按顺时针作扇形散布。当涡轮负荷增大，减小时，泵轮上的负荷也增大，液力变矩器具有正透穿性。当曲线随增大，而单值增大时，负荷抛物线由到，按反时针作扇形散布。当涡轮负荷增大，减小时，泵轮上的负荷减小，液力变矩器具有负（反）透穿性。当曲线随增大，先增大后减小时，负荷抛物线由到，先逆时针后顺时针展开。这种液力变矩器具有混合透穿性。当曲线随增大是一条平直线时，负荷抛物线在不同工况时均为一条线。在实际上，可能是一发布很窄的一

6、组抛物线。这种变矩器为不透穿的。车辆上所应用的液力变矩器具有正透穿、不透穿和混合透穿的特性。由于负（反）透穿特性的液力变矩器，使车辆的经济性和动力性变坏，因此在车辆上不用。可透穿液力变矩器的透穿程度，以透穿性系数来评价。常用的透穿性系数的计算公式如下：式中起动工况下泵轮轴上的转矩系数；偶合器工况点泵轮轴上的转矩系数。当液力变矩器具有正透穿特性。当液力变矩器具有不透穿特性。当液力变矩器具有负（反）透穿特性。当时，液力变矩器是完全不可透穿的。但实际上这种液力变矩器是不存在的。一般就可认为是不透穿的液力变矩器。当时，液力变矩器可认为是具有正透穿性的。在液力变矩器的设计时，为了方便，有时透穿系数应用如

7、下公式： 式中 最大效率工况时泵轮的转矩系数。六、液力变矩器的容能性能液力变矩器的容能性能是指在不同工况下，液力变矩器由泵轮轴所能吸收功率的能力。对于两个尺寸D相同的液力变矩器，容能量大的液力变矩器传递的功率大。液力变矩器的容能性能可以用功率系数来评价。由于功率系数 而，所以功率系数与转矩系数具有一定的比例关系。因此，液力变矩器的容能量也可以用转矩系数的数值来评价。转矩系数越大，则液力变矩器的容能量也越大，在相同的尺寸，工作液体和泵轮转速下，能够传递更大的功率。几种典型工况是：起动工况，最高效率工况，高效区工况和偶合器的工况。在这些工况下获得的具体评价参数是：1起动工况：；。在此工况下能够作为

8、评价的参数是起动变矩比和转矩系数。2最高效率工况：，可作为评价指标的参数。此外，尚包括转速比值，以及此工况下的转矩系数。3高效区工况：限定在此区域内工作的效率值高于，相应此效率时，可以得到两个最大和最小的变矩比值和两个对应的转速比值。取作评价指标的参数是高效区的最大变矩比，以及高效区最大和最小转速比和的比值。4偶合器工况：，一般取此时的转速比作为评价参数。另外，转矩系数值也是一个评价参数。因此，全面评价一个液力变矩器的参数共有十个，即、和T。这些参数虽然都可作为独立评价液力变矩器一种性能的指标，但有些参数是彼此相互有关的。例如：；等。液力变矩器与发动机共同工作的传动特性共同工作的输入特性一、发

9、动机与液力变矩器共同工作的输入特性定义发动机与液力变矩器共同工作的输入特性是指液力变矩器不同传动比时，变矩器与发动机共同工作的转矩和转速的变化特性。它是研究发动机与液力变矩器匹配的基础，也是研究发动机与液力变矩器共同工作输出特性的基础。二、共同工作输入特性的确定1.需要下列已知条件：（1）液力变矩器的原始特性及发动机的净转矩外特性。（2）工作液体的密度和液力变矩器的有效直径。2.确定步骤：（1） 在液力变矩器的原始特性曲线图上，给定若干液力变矩器的工况(即转速比)。对于普通的单级液力变矩器，可选择起动工况；高效区的转速比(等于7580) 和；最高效率工况和最大转速比工况(空载工况) 等。对综合

10、式液力变矩器应增加液力变矩器转入偶合器工作时的转速比。（2） 根据给定的转速比，由液力变矩器原始特性曲线的转矩系数曲线分别定出转矩系数值、和等。为了作图精确，可以根据需要增加转速比的数目，并确定相应的的数值。（3） 根据所确定的不同时的转矩系数值及液力变矩器的有效直径D，应用液力变矩器泵轮的转矩计算公式，计算并绘制液力变矩器泵轮的负荷抛物线。当工作液体选定后，为已知的数值。因此，在某个时，、均为常数，于是可写为 式中，是一个随不同而变化的系数。当随的变化规律不同时，即液力变矩器的透穿性不同时，将得到一条或一组负荷抛物线。（4） 将发动机的净转矩外特性与液力变矩器的负荷抛物线，以相同的坐标比例绘

11、制在一起，即得发动机与液力变矩器共同工作的输入特性。三、发动机与变矩器共同工作输入特性匹配分析1共同工作的稳定点负荷抛物线与发动机转矩外特性的一系列交点就是最大油门开度时，发动机与液力变矩器共同工作的稳定点。其对应的转速和转矩为共同工作时发动机与泵轮轴的转速和传递的转矩。2共同工作的范围由最小转矩系数和最大转矩系数所确定的两条负荷抛物线所截取的转矩外特性的曲线部分，即为处于发动机外特性下工作，两者共同工作的范围。由最小转矩系数和最大转矩系数所确定的两条负荷抛物线与转矩部分特性的交点所确定的曲线范围，为在发动机部分供油时，发动机与液力变矩器共同工作的范围。3理想匹配1) 在液力变矩器的整个工作范

12、围内，应能充分利用发动机的最大有效功率，因为功率利用率高，就能保证车辆有较高的平均速度。最高效率点工况对应的负荷抛物线，最好通过发动机的最大功率点。高效区所对应的速比在最大功率点附近，充分利用发动机的最大净功率。2) 为使车辆在起步工况或爬最大坡度的工况下能够获得最大的输出转矩，希望液力变矩器在低转速比时的负荷抛物线(特别是时的负荷抛物线)能通过发动机的最大转矩点。3) 为使车辆具有良好的燃料经济性，希望共同工作的整个范围能够在发动机的比燃料消耗量最低值的工况附近。这样就可以使车辆的燃料消耗量较小。4不同透穿性的变矩器与发动机匹配特性影响共同工作范围宽度的主要因素是液力变矩器的透穿性。具有不透

13、穿、正透穿、负透穿、混合透穿性的液力变矩器与发动机共同工作的特性形状见幻灯片。如果高效区范围相同，共同工作时所获的高效区工作范围以正透穿的最大、负透穿的最小、不透穿居中。四、改善发动机与变矩器匹配的方法1. 调整有效直径在液力变矩器型式一定的情况下，调整有效直径来改变共同工作的输入特性。由图4-4可以看出，当有效直径增大时，即，整个工作范围向左方移动；当有效直径减小时，整个工作范围向右方移动。因此，可以根据使用的要求，选择液力变矩器的不同有效直径，来达到较好的匹配性能。2. 在发动机和变矩器间安装中间传动发动机经过中间传动后，输出的转矩和转速发生变化，转矩；转速。当时，输出的转矩增大，转速降低

14、，即转矩外特性曲线向左上方移动，相对地，共同工作范围向右下方移功；当时，输出的转矩降低，转速增大，即转矩外特性曲线向右下方移动，相对地，共同工作范围向左上方移动。因此，通过调整中间传动的传动比，可达到较好的匹配性能。共同工作的输出特性一、发动机与液力变矩器共同工作的输出特性定义共同工作的输出特性，是指发动机与液力变矩器共同工作时，输出转矩,输出功率,每小时燃料消耗量和比燃料消耗量和发动机(泵轮)转速等与涡轮轴转速之间的关系。当发动机与液力变矩器组合后，其输出特性与发动机特性完全不同了，如同形成一种新的动力装置。发动机和液力变矩器共同工作的输出特性是进行液力传动车辆牵引计算的基础。二、共同工作输

15、出特性的确定1.需要下列已知条件：（1） 液力变矩器的原始特性。（2） 发动机与变矩器共同工作的输入特性。2.确定步骤：（1） 根据共同工作的输入特性，确定在不同转速比时，液力变矩器负荷抛物线与发动机转矩外特性相交点的转矩和转速，由发动机的外特性上，确定对应的每小时燃料消耗量或比燃料消耗量。一般选择、和等有代表性的工况，但为了作图准确，也可以多选一些工况。（2） 根据选定的传动比值，在液力变矩器原始特性曲线上，确定对应的变矩比值和效率值。（3） 根据选定的传动比及此传动比时负荷抛物线与发动机外特性交点的转速值，计算涡轮转速。根据有关公式，分别计算在上述涡轮转速下的有关参数：、和等。根据对应的转

16、速在动机外特性上确定。将上述计算所得数据列表，并以涡轮转速为横坐标，其他参数为纵坐标，进行绘图，即得发动机与液力变矩器共同工作的输出特性，见幻灯片。 三、发动机与变矩器共同工作输出特性匹配分析1. 理想的共同工作输出特性（1） 在高效区工作范围或整个工作范围内，应保证获得最高的平均输出功率、较低的平均油耗量。（2） 高效区的工作范围应较宽。（3） 起动工况输出转矩越大越好。当发动机功率一定时，共同工作输出特性的好坏，取决于发动机调速器的型式、液力变矩器的尺寸和原始特性以及共同工作的输入特性。2. 发动机串联变矩器后优点（1） 扩大了发动机工作的范围。（2） 共同工作后的适应性系数远比发动机适应

17、性系数高。（3） 大大提高发动机可以稳定工作的转速范围。缺点：效率低、比燃料消耗量上升。四、液力变矩器有效直径的确定工作轮内环与外环两个回转曲面之间的整个空间为工作腔，循环圆是工作腔的轴截面之一。循环圆的最大直径定义为有效直径D。以变矩器最高效率时的传动比来传递发动机最大净功率式中最大净功率所对应的转矩。1. 发动机到液力变矩器的传动比匹配（1）（已知D确定）对于坦克装甲车辆，为缩小尺寸和减轻重量，希望以较小尺寸的液力变矩器来传递大功率柴油机的最大净功率。因此，往往在发动机和液力变矩器间采用增速传动，提高液力变矩器的泵轮转速。但是泵轮转速提高后，必须从强度上考虑泵轮的最大切线速度是否超过材料容许的极限。此外，还必须考虑泵轮转速提高后，为了防止汽蚀应相应提高补偿压力，同时油压增大后要考虑到各种密封的可靠性。泵轮转速也不能过高，否则会由于工作液体流速过大，易产生涡漩，损失增大，将使液力变矩器性能恶化。（2）有效直径 （已知确定D）如果发动机和变矩器之间采用减速传动，>1，则液力变矩器的有效直径要比直接相连时大；反之，若采用