液力驱动工程机械牵引性能的计算机辅助分析

　　工程车辆主要的性能指标有动力性、经济性及行驶性能,要求车辆工作时发动机功率充分发挥且有最好的燃料经济性,传动系统有最好的效率, 整个车辆有最好的作业生产率。这些最终决定因素跟传动系的合理设计是分不开的。对于液力驱动来说, 液力变矩器与发动机的合理匹配是决定整车性能的重要因素。液力变矩器与发动机匹配涉及到两者之间的各种特性曲线, 在确定发动机和液力变矩器的共同工作区域和共同工作点后就可以得到共同工作时的输入特性, 由共同工作时的输入特性即可求得输出特性, 最后由输出特性数值来计算车辆的牵引性能。

　　1 车辆牵引特性的计算

　　1.1 发动机特性曲线

　　发动机速度特性指发动机功率、转矩M_e随发动机曲轴转速n_e变化的函数关系。由于发动机在驱动液力变矩器前还需驱动一些辅助装置, 包括风扇、发电机、供油油泵等, 对于装载机、推土机等机械发动机还要驱动工作装置油泵。在研究发动机与液力变矩器共同工作性能时使用发动机的净扭矩特性曲线, 即扣除辅助装置和工作装置油泵消耗之后的扭矩特性。工程机械用柴油机其其扭矩特性曲线包含外特性段和调速特性段, 如图1 所示。其中: M'_e为扣除损耗后的净扭矩, n'_e为调速特性段和直线段交点对应的转速。外特性段为单凹曲线, 可近似为二次曲线, 而调速特性段为直线段。

　　1.2 液力变矩器特性曲线

　　液力变矩器原始特性曲线是指液力变矩器变矩比K、泵轮转矩系数λ_B、变矩器效率η 随变矩器速比i 的变化关系, 分别用函数k_(i)、λ_B(i)、η_(i)表示, 变矩器原始特性曲线如图2 所示。变矩器的负荷特性是指泵轮转矩M_B与泵轮转速n_B之间的关系, 即M_B=λ_BγD⁵n_B, 对于确定的变矩器D 已知, γ 也是已知的, 由原始特性对应于每一个确定的i 可得一变矩器负荷特性抛物线, 最后得一簇抛物线。

　　1.3 发动机与变矩器共同工作特性

　　发动机和液力变矩器组合在一起可以看作一个新的工作装置, 有自己的特性。发动机与液力变矩器共同工作特性包括输入输出特性, 是研究传动系牵引性能的基础。共同工作特性是根据发动机的速度特性和液力变矩器的原始特性及负荷输入特性确定的。

　　( 1 ) 输入特性

　　发动机与变矩器共同工作输入特性是指变矩器在不同工况时, 二者共同工作时转矩和转速的变化关系, 即寻求 M'e(ne)曲线与MB(nB)曲线的一系列交点。当发动机与变矩器直接相连时, 共同工作的必要条件是; M'_e=M_B; n_e=n_B。将发动机净特性曲线与变矩器负荷特性抛物线以相同的坐标比例绘制在同一图纸上, 即得二者共同工作输入特性曲线, 如图3 所示。