液力变矩器循环圆的修正

　　液力变矩器的循环圆是工作轮内外环旋转曲面与轴截面的交线,它概括地表示了液力变矩器内工作轮的排列顺序、相互位置、所处的部位及形式,叶片的位置以及它们的几何尺寸[1].液力变矩器的循环圆多由一圆弧或三圆弧组成.从设计的角度看,其他类型的循环圆可以视为它的特例.液力变矩器循环圆的内环和设计流线的设计结果通常需要进行修正,在靶场瞎弹处理车的液力变矩器设计中,采用了导数修正法[2],发现它的不足之处.本文以三圆弧循环圆为例,进一步完善循环圆的修正设计.

　　1　循环圆外环设计

　　研究表明,三圆弧循环圆的外环是由三段相切的圆弧组成.循环圆的第一段和第三段圆弧的圆心多在循环圆轴面图的中心轴线上.三段圆弧的圆心坐标[3]分别如下:

　　由此即可确定循环圆外环形状.

　　图1为循环圆参数示意图.

　　2　循环圆内环、设计流线的确定及修正

　　进行初步设计时,以外环上的分点和其所在圆弧圆心的连线作为过该点的截面线,如图2所示.外环上截面线i的截面角为Ai,则外环与各截面线交点坐标为

　　由圆锥体旋转面计算公式求得内环、设计流线与截面线交点坐标为

　　由于在初步设计时,只确定了外环尺寸,为此不能保证截面线与设计流线垂直,需要对内环坐标进行修正.修正的方法很多,常用的有作图法、多段圆弧逼近法、导数修正法等等[4～6].其中导数修正法算法简单,精度较高,应用较为广泛.但导数修正法在计算结果处理上也有不足之处,有必要进一步完善.

　　将式(1)和式(2)对A求偏导数,有

　　如果按照导数修正法,将修正后的截面角H代回式(1)中,可得外环上M点坐标,通过M点坐标进行修正.如图3所示,过O1点作法线n-n的平行线O1M,与外环的交点即为M点.设法线n-n与外环的交点为N,显然M点与N点之间存在偏差,而N点为法线上的点,因此用N点坐标进行修正,其精度比用M点修正要高.

　　联立式(4)、(5),求出N点坐标(Zsik,Rsik),将坐标值和角度值H代入式(2)和(3)中,即可计算出修正后的设计流线和内环的坐标.

　　依据上述内环修正设计的方法进行程序设计,程序框图如图4所示.

　　3　修正结果及结论

　　在靶场瞎弹处理车的液力变矩器设计中,对YB375液力变矩器的循环圆进行了重新设计,设计结果如图5所示.

　　在保证工作轮进、出口角不变的情况下,将新设计的变矩器与原型号的变矩器进行流场数值分析,结果见表1.结果表明:采用新方法设计的变矩器,其流场过流面积变化比较均匀,流场分布合理.