本文關(guān)鍵詞：液力變矩器泵輪離合器及其在裝載機(jī)上的應(yīng)用研究　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 裝載機(jī) 泵輪離合器 液力變矩器 變功率匹配

【摘要】：輪式裝載機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工程建設(shè)的多功能鏟土運(yùn)輸機(jī)械。發(fā)動機(jī)作為輪式裝載機(jī)的動力來源,其產(chǎn)生的功率除了少部分用于驅(qū)動散熱風(fēng)扇等附件外,其余大部分功率主要有兩個流向,一部分功率用于驅(qū)動工作裝置液壓系統(tǒng)工作,另一部分功率流經(jīng)液力機(jī)械傳動系統(tǒng)傳遞到車輪以驅(qū)動裝載機(jī)行走。液力變矩器與發(fā)動機(jī)之間的匹配是否合理,直接關(guān)系著輪式裝載機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)效率。但是目前輪式裝載機(jī)上使用的液力變矩器性能單一,不能同時滿足行駛和鏟裝兩種典型工作狀態(tài)下的理想匹配性能要求。為了解決發(fā)動機(jī)輸出功率在液力機(jī)械傳動系統(tǒng)和工作裝置液壓系統(tǒng)之間動態(tài)合理分配的問題,以某7噸輪式裝載機(jī)為應(yīng)用對象,設(shè)計了帶有泵輪離合器的液力變矩器,并研究其特性對輪式裝載機(jī)性能的影響。主要研究內(nèi)容如下。(1)設(shè)計了帶有泵輪離合器的液力變矩器,用以解決發(fā)動機(jī)輸出功率的動態(tài)合理分配問題。采用相似設(shè)計方法設(shè)計了有效直徑為370mm的液力變矩器循環(huán)圓,應(yīng)用等傾角射影法分別設(shè)計了液力變矩器的泵輪葉片、渦輪葉片和導(dǎo)輪葉片�；谝毫ψ兙仄鹘Y(jié)構(gòu),設(shè)計了泵輪離合器及其他輔助零部件,最終得到液力變矩器加裝泵輪離合器的整體結(jié)構(gòu)。采用CFD數(shù)值計算方法分析了液力變矩器的原始特性和側(cè)腔壓力分布情況。通過建立泵輪離合器的受力平衡方程,分析了泵輪離合器不同控制壓力下的轉(zhuǎn)矩特性,建立了控制壓力與轉(zhuǎn)速比、滑差率的關(guān)系,求解了液力變矩器與泵輪離合器的共同工作特性。(2)基于某7噸輪式裝載機(jī)動力傳動系統(tǒng)組成和整機(jī)參數(shù),詳細(xì)分析了輪式裝載機(jī)V型鏟裝作業(yè)循環(huán)各階段的工作狀態(tài)。根據(jù)發(fā)動機(jī)與帶有泵輪離合器的液力變矩器的特性,構(gòu)建了數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行了靜態(tài)變功率匹配計算,得到了行駛工作狀態(tài)和鏟裝工作狀態(tài)下的共同工作輸入特性、輸出特性。根據(jù)共同工作匹配特性分析了裝載機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性以及鏟裝作業(yè)效率。分析表明,泵輪離合器具有調(diào)節(jié)液力機(jī)械傳動系統(tǒng)與工作裝置液壓系統(tǒng)之間功率分配的作用,有助于提高發(fā)動機(jī)的功率利用率;泵輪離合器有助于加快工作裝置的動作響應(yīng)速度,提高鏟裝作業(yè)效率;裝載機(jī)工作在附著系數(shù)較小的路面時,泵輪離合器可減少輪胎打滑情況。(3)為了使泵輪離合器的滑差率無級可調(diào),設(shè)計了變功率控制系統(tǒng)并提出了變功率控制方法。運(yùn)用MATLAB/Simulink構(gòu)建了基于變功率控制系統(tǒng)的動態(tài)匹配仿真模型,為了獲得動態(tài)匹配仿真模型的輸入信號及相關(guān)數(shù)據(jù),對某7噸輪式裝載機(jī)V型鏟裝作業(yè)循環(huán)進(jìn)行了試驗測試。運(yùn)用構(gòu)建的仿真模型,對液力變矩器加裝泵輪離合器后與發(fā)動機(jī)的匹配性能進(jìn)行了一個V型鏟裝作業(yè)循環(huán)下的仿真分析,將仿真得到的發(fā)動機(jī)功率、泵輪輸入功率、渦輪輸出功率、工作裝置液壓系統(tǒng)消耗功率和整機(jī)燃油消耗量等性能參數(shù)與原機(jī)進(jìn)行了對比分析。研究表明,設(shè)計的帶有泵輪離合器的液力變矩器及其變功率控制系統(tǒng),有效解決了發(fā)動機(jī)輸出功率的合理分配問題,使輪式裝載機(jī)鏟裝工作狀態(tài)下的性能顯著提高。
[Abstract]:Wheel loader is a kind of multi-function shovelling machine which is widely used in modern engineering construction. The power source of the engine as the wheel loader, the power generated in addition to a small part for driving cooling fan and other accessories, most of the remaining power has two main flow driven hydraulic system working for a part of power, the other part of the power flow through the hydraulic mechanical transmission system is transmitted to the wheels to drive loader walking. Whether the matching between the torque converter and the engine is reasonable is directly related to the power, economy and operation efficiency of the wheel loader. But at present, the torque converter used on wheel loaders is single, which can not satisfy the ideal matching performance requirements of two typical working conditions of driving and shovel. In order to solve the engine output power between the hydraulic mechanical transmission system and working device system dynamic allocation problem, a 7 ton loader as the application object, designed with the pump wheel clutch torque converter, and study its influence on the performance characteristics of wheel loader. The main research contents are as follows. (1) a hydraulic torque converter with a pump wheel clutch is designed to solve the problem of dynamic and rational distribution of engine output power. A circular ring of hydrodynamic torque converter with an effective diameter of 370mm is designed by using the similar design method. The pump impeller blades, turbine blades and guide vanes of the torque converter are designed by using the equal inclination projection method. Based on the structure of hydraulic torque converter, the pump wheel clutch and other auxiliary parts are designed, and the overall structure of the clutch of the pump wheel is obtained by the hydraulic torque converter. The CFD numerical method is used to analyze the original characteristics of the torque converter and the pressure distribution in the side cavity. By establishing the force balance equation of the pump wheel clutch, the torque characteristics of the pump wheel clutch under different control pressures are analyzed, and the relationship between the control pressure and speed ratio and slip ratio is established, and the working characteristics of the torque converter and the pump wheel clutch are solved. (2) based on the composition and parameters of a 7 ton wheeled loader's power transmission system, the working condition of wheel loader V operation cycle is analyzed in detail. According to the characteristics of the torque converter of the engine and the pump wheel clutch, a mathematical model is built, and the static variable power matching calculation is carried out. The common working input characteristics and output characteristics of the driving working state and the working condition of the shovel are obtained. According to the characteristics of the common work matching, the power, economy and the efficiency of the loader are analyzed. Analysis shows that the pump wheel clutch has the power distribution between the regulation of hydraulic system of hydraulic mechanical transmission system and device, helps to improve the utilization rate of the power of the engine; the pump wheel clutch speed help to speed up the work device action response, increase loading efficiency; loader working in smaller road adhesion coefficient the pump wheel, the clutch can reduce tire slipping. (3) in order to make the slip difference of the clutch of the pump wheel stepless, the variable power control system is designed and the variable power control method is put forward. A dynamic matching simulation model based on variable power control system is built by using MATLAB/Simulink. In order to get input signal and related data of dynamic matching simulation model, V type shovel operation cycle of a 7 ton wheel loader is tested. By using the simulation model, the torque converter pump wheel installed after the clutch and the matching performance of engine is analyzed under cyclic loading simulation operation of a V type shovel, engine power, pump wheel input power performance simulation of hydraulic system, the output power of the turbine, the working device of the power consumption and the fuel consumption the parameters were compared with the original machine. The research shows that the design of torque converter and variable power control system with pump wheel clutch effectively solve the problem of reasonable distribution of engine output power, and improve the performance of wheel loader under shovel loading.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH137.332;TH243

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