基于AMESIM分析变矩器泵轮角度对效率的影响

　　20 世纪 60 年代以来，液力变矩器被广泛应用在我国的工程机械领域. 液力机械传动，以其冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节而深受设计师们的青睐，但其传动效率较低的问题，又一直困扰着很多设计人员[1-3]. 本研究利用 AMESIM 软件研究了改变液力变矩器泵轮、涡轮的出射角、入射角对效率的影响.

　　1 变矩器工作原理

　　单级单项单涡轮变矩器由 1 个泵轮、1 个涡轮、1 个导轮构成. 发动机带动泵轮转动，泵轮把发动机传过来的机械能转换为液体的动能和压能. 液体冲击涡轮带动涡轮转动，涡轮将能量传出. 从涡轮流出的液体打入导轮，被导轮改变方向后再次流入泵轮构成了一个循环，即泵轮→涡轮→导轮→泵轮. 液体不断循环，将机械能转化为液体能，又将液体能转化为机械能传给后面的工作装置.

　　2 一维束流理论

　　2. 1 束流理论及其假定

　　在液力变矩器中，工作液体在工作腔中的流动是三维的复杂流动. 由于目前对复杂三维空间流动的理论和研究都不够，对其速度场和压力场的规律把握得不是很准确，因此为了对这种运动进行理论研究必须加以简化和假设. 首先将空间的立体流动简化为平面的二维流动，再进一步简化成单一的流线运动，这种将三维流动简化成一维流线运动的理论被称之为一维束流理论[4-6]. 由于该理论由欧拉所提出，又称之为欧拉束流理论.

　　2. 2 变矩器的能量平衡方程及效率方程

　　由一维束流理论与变矩器工作原理综合分析可以得出变矩器在3 个工作状态下的能量平衡方程.

　　1) MT= MB+ MD. 其中 MT为涡轮的扭矩，MB为泵轮的扭矩，MD为导轮的扭矩. 该阶段为起步阶段，液体反向冲击导轮，此时导轮给涡轮提供一个正向的扭矩，由于发动机为恒功率元件，扭矩与转速成反比，所以，使变矩器在起步阶段达到减速增扭的目的是为整个系统提供较大的启动力矩.

　　2) MT= MB. 随着变矩器涡轮转速的不断提高，液体反向冲击导轮的角度不断提高，从而使得提供给涡轮方向上的正向扭矩不断减小，最后，有一个时刻，涡轮转速达到某一特定值时，液体从导轮的两个叶片中间穿过，不再冲击导轮，使导轮不再参与能量的转化，此时涡轮的输出扭矩等于泵轮输入的扭矩，这种现象又叫做变矩器的击穿现象.

　　3) MT= MB- MD. 随着变矩器涡轮转速的继续升高，液体开始正向冲击导轮，此时导轮给涡轮提供一个反向的扭矩，这时变矩器涡轮的扭矩进一步下降，而转速进一步提高，这是变矩器的减扭增速阶段.

　　4) η = ( MT× VT) /( MB× VB) 为效率方程，其中，VT为涡轮转速，VB为泵轮转速.