动力传动系统变矩器输入转矩测定方法研究

　　针对具有液力变矩器的装甲履带车辆动力传动系统,在具有液力变矩器特性及结构参数的前提下,通过采集液力变矩器的泵轮与涡轮转速,计算得到发动机输入到液力变矩器泵轮上转矩的方法,可以实现装甲履带车辆动力传动系统中液力变矩器输入转矩(即泵轮转矩)的测量。

　　1　液力变矩器泵轮负荷转矩的计算

　　车辆传动系统中发动机输入到变速箱中的转矩与液力变矩器泵轮上的负荷转矩相等或成固定的比例关系,且这一关系不随档位而改变,所以可用泵轮上的负荷转矩代表发动机转矩。液力变矩器泵轮负荷转矩计算公式为

　　Tp=γλpn2pD5                         (1)

　　式中,Tp为泵轮负荷转矩,N·m;γ为液力变矩器中工作液体的密度,kg/m3;λp为液力变矩器泵轮转矩系数;np为泵轮转速,r/min;D为液力变矩器循环圆有效工作直径,m。上述参数中γ与D对于某型号的液力变矩器是已知的,而λp和np则随工况不同而变化。λp可以表示为

　　λp=f(i,Re)                               (2)

　　式中,i为涡轮与泵轮的传动比,i=nt/np;nt为液力变矩器涡轮转速;Re为液流雷诺数。

　　根据流体力学粘性液体在圆管中流动的分析可知,当雷诺数Re大于某一值后,液体的流动进入“自动模型区”,根据多种液力变矩器的试验表明,当雷诺数Re值超过(5～8)×105后,Re对变矩器泵轮的转矩系数λp的影响就很小了,可以认为λp只是涡轮与泵轮转速比i的函数[1],即

　　λp=f(i)                                    (3)

　　由以上的分析可知,只要能测得工作过程中液力变矩器泵轮和涡轮的转速,就可以得到两者的传动比i,根据液力变矩器转矩系数与涡轮泵轮传动比的关系进而得到泵轮转矩系数λp,再结合式(1)就可以得到泵轮负荷转矩Tp

　　Tp=Cλpnp2

　　C=γD5                                     (4)

　　进一步还可以根据下式得到涡轮输出转矩:

　　Tt=KTp                                   (5)

　　式中,Tt为涡轮输出转矩;K为液力变矩器变矩系数,随工况不同取值不同。

　　2　实验台架

　　图1为实验台架示意图。图1中,发动机经转速转矩传感器(美国Eaton产品,测量范围0～5000 N·m)与变速箱相联并把动力传给变速箱液力变矩器的泵轮,在转速转矩传感器与液力变矩器泵轮之间有两对联接法兰盘与一套橡胶联轴器,每一对法兰盘间用套有橡胶套的销子联接。涡轮经一对齿轮将动力传给装有两个离合器的第1轴,动力再经处于接合状态的一个离合器将动力由第1轴传给输出轴,输出轴端有加载系统对测试系统进行加载。液力变矩器泵轮与涡轮转速信号经两个磁电式转速传感器输出并传给采集与控制系统。泵轮转速信号为直接与泵轮相联的测速齿盘转速信号,涡轮转速信号为第1轴上齿轮的转速信号(见图1)。实车上采用磁电式转速传感器的方法易于实现。磁电式转速传感器的直径可以做到10 mm或更小,易于布置安装。泵轮涡轮转速的测点可以方便地选择与泵轮或涡轮有固定传动关系的齿轮,或者在相应的轴上加装轴向尺寸不大于5 mm的测速齿盘可使测量结果更准确。发动机与加载系统均由采集与控制系统进行监测与控制。