基于Matlab的液力变矩器热平衡分析

　　随着液力传动装置在现代工程车辆中的广泛应用以及传动功率的大幅提高，经常会有因为液力传动系统中的油温过高，而导致传动油变质、容积效率降低、密封件失效漏油、部分机件损坏或传动系统的传动特性恶化。而液力变矩器作为液压传动系统中十分重要的元件之一，其本身发热量占整个系统的相当大的比例，因此，如何控制其实际工作过程中的油温，对其进行热平衡分析评估是很有必要的。

　　1　液力变矩器工作过程中的能量损失

　　液力传动过程由于不断进行能量的转换，加之传动油本身存在粘性，在传动的过程中会因克服各种阻力而损耗一部分能量，通常这部分能量损失指的是传动油的流动损失，主要包括摩擦阻力损失和局部阻力损失。摩擦阻力损失是指液力变矩器内部的机械摩擦损失和克服传动油粘性阻力的损失 ;局部阻力损失是流体质点与质点以及与局部装置之间发生碰撞、产生漩涡，使流体的流动受到阻碍，为了克服这些阻碍而损失的能量。除了流动损失，传动油在内部循环传递动力的过程中还伴随着机械损失，主要包括了轴承和密封损失、圆盘摩擦损失以及容积损失等。所有这些能量损失通常都转化为热量，使传动油的温度升高。变矩器油液在传递能量的过程中处于一个循环回路内，油液所接收的能量等于油液传递的能量与在此过程中的能量损失之和。如前所述，这部分散失的的能量可以分为三部分：液力损失、机械损失和容积损失。将这些能量损失用效率来表示则有相应的液力效率η_Y、机械效率η_j和容积效率η_r。这样液力变矩器的工作效率 可以表达为η_T：

　　2　液力变矩器的热平衡

　　液力变矩器工作过程的发热量Q_T由变矩器的效率和泵轮轴的输入功率η_T来决定：

　　液力变矩器功率损失产生的热量的确定，需要考虑到部件壳体的表面散热、散热器散热以及装配部件材料吸收的热量，即由整个系统热量的平衡情况来确定。其热平衡方程为：

式中：Q_B—壳体表面散热量Q_B=K·F(t₀- t_a)，其中，K 是壳体的散热系数，F是壳体表面的散热面积，t₀是壳体内部油温，ta是外界空气温度;

　　Q_W—散热器的散热量 ;

　　Q_M—部件之间相互接触的导热量。

　　一般情况下的变矩器的体积不是很大，与散热器的冷却效果相比较，另外两方面因素的影响效果相对来说小得多，因此可按Q_W≈ Q_T来简化计算，以完全保证散热器的使用要求，并根据Q_W来设计冷却系统的具体参数即可。