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液力变矩器热平衡研究和冷却系统设计

作　者: 成龙
导　师: 过学迅
学　校: 武汉理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 液力变矩器 热平衡计算 冷却系统
分类号: TH137.332
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 149次
引　用: 2次
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内容摘要


液力变矩器是以液体为介质的液力传动机械装置,对负载变化有良好的自动适应能力。它能简化车辆的操纵,使车辆起步平稳,加速迅速、柔和,在工程机械行业得到了广泛应用,不过其热特性对整个工作能力的影响尤为显著。如果液力传动系统油温过高,产生的热量不能及时散去,传动油就会变质,容积效率降低,而且整个传动系统的传动特性也可能降低,部分机件甚至会损坏,密封件也可能会失效漏油。相反,如果传动系统的冷却系统散热能力太强,就会使系油温过低,无法达到最好的传动性能。因此车辆设计阶段准确估算整个系统的产热量、需要的散热量,配置合理的相关参数,从而设计最合理有效的冷却系统对提高系统性能是十分重要的。本文以传热学为理论基础,对液力变矩器工作过程中的能量损失产热进行了分析,得出液力变矩器的产热计算公式。在这个过程中,运用Matlab软件建立数学模型,计算不同工况下发动机与液力变矩器共同工作的输入特性,本质就是发动机净转矩特性曲线与液力变矩器泵轮转矩特性曲线的一系列交点。得到不同工况下液力变矩器泵轮的转矩和转速,即可得到对应输入功率,再根据产热计算公式计算不同工况下液力变矩器的发热量,最后由热平衡方程得出需要的冷却系统散热量。文章中以某D400液力变矩器为例,输入发动机与液力变矩器相关参数,计算出了该液力变矩器的发热量,分析各典型工况(不同转速比)：起动工况,转速比为0时；高效区,效率在0.75～0.8；最高效率工况；空载工况,转速比为最大时；偶合工况等的具体情况,最终选取了一特定工况下的发热量作为设计冷却系统的基础。在冷却系统的设计过程中,分析了传统方案的不足以及目前对传统冷却系统的改进,设计了某D400液力变矩器冷却系统方案。然后由计算得出的散热器的散热量,通过所需冷却空气的循环量、风扇消耗功率、散热器面积和电机功率等热参数的计算,对冷却系统主要部件进行选型,完成整体设计。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 液力变矩器的结构与工作原理  10-12
  1.3 液力变矩器的发热与散热  12-13
    1.3.1 液力传动油发热的原因  12
    1.3.2 液力传动油油温变化的原因  12
    1.3.3 目前常用的散热系统  12-13
  1.4 目前国内外液力传动系统的热平衡研究状况  13-14
  1.5 课题研究的目标及内容  14-15
  1.6 本章小结  15-16
第2章 传热学理论基础  16-22
  2.1 热量传递  16-17
  2.2 热传导基本理论  17-20
    2.2.1 热传导的几个基本概念  17-18
    2.2.2 热传导的基本方程  18-20
  2.3 本章小结  20-22
第3章 液力变矩器能量损失与热平衡计算  22-34
  3.1 液力变矩器的能量损失  22-24
    3.1.1 流动损失  22-23
    3.1.2 机械损失  23-24
    3.1.3 容积损失  24
  3.2 液力变矩器的产热  24
  3.3 液力变矩器的热平衡方程  24-25
  3.4 液力变矩器的产热计算  25-28
    3.4.1 发动机和液力变矩器的共同工作输入特性  25-26
    3.4.2 在Matlab软件环境下的数学模型  26-28
  3.5 实例计算  28-32
  3.6 本章小结  32-34
第4章 冷却系统方案设计  34-41
  4.1 传统冷却系统的缺点  34-35
  4.2 目前冷却风扇驱动方式的改进  35-39
    4.2.1 离合器式风扇  36
    4.2.2 电动风扇  36-37
    4.2.3 液压驱动风扇  37-39
  4.3 本文液力变矩器冷却系统设计方案  39-40
  4.4 本章小结  40-41
第5章 冷却系统参数计算与部件选型  41-51
  5.1 冷却空气循环量  41
  5.2 风扇参数计算与选型  41-43
    5.2.1 风扇压力  41-42
    5.2.2 风扇消耗功率  42
    5.2.3 风扇的选型  42-43
  5.3 散热器参数计算与选型  43-46
    5.3.1 散热器的正面积  43
    5.3.2 散热器的高度和宽度  43
    5.3.3 散热器散热表面积  43-44
    5.3.4 散热器实际散热面积  44-45
    5.3.5 散热器芯部的厚度  45
    5.3.6 散热器的选型  45-46
  5.4 电动机参数计算与选型  46-50
    5.4.1 电动机的功率  46-47
    5.4.2 电动机的选定功率  47
    5.4.3 电动机的选型  47-50
  5.5 本章小结  50-51
第6章 总结与展望  51-53
  6.1 论文总结  51
  6.2 研究与展望  51-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
附录  57

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 液压传动 > 传动装置 > 动力式液压传动 > 液力变矩器
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