高楊 張宏超（萊陽(yáng)市疾病預(yù)防控制中心，山東 萊陽(yáng) 265200）

在諸多工業(yè)建造領(lǐng)域當(dāng)中，采用工程機(jī)械設(shè)備來(lái)作為輔助產(chǎn)業(yè)管理運(yùn)作的核心設(shè)備，因其以特有的技術(shù)性能，為實(shí)踐領(lǐng)域帶來(lái)強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，極大地提升了產(chǎn)業(yè)運(yùn)作及其管理的能效。與此同時(shí)，為了更好地提升工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，則需要采用液力機(jī)械傳動(dòng)的形式來(lái)與之匹配，憑借相關(guān)技術(shù)來(lái)強(qiáng)化液力變矩器裝置與工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)二者的適應(yīng)能力，對(duì)于降低機(jī)械設(shè)備所受振動(dòng)沖擊以及維系發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)良特性都有著重要的作用。

1 淺析工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)和液力變矩器的特性

現(xiàn)階段，在國(guó)內(nèi)外的諸多工業(yè)生產(chǎn)及管理領(lǐng)域當(dāng)中，變矩器的應(yīng)用十分廣泛，隨著各類型項(xiàng)目的興建與發(fā)展，對(duì)于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)性能的要求有所提高。通過(guò)研究工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配原理，結(jié)合程機(jī)械液力傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力匹配計(jì)算的復(fù)雜特性，應(yīng)用Visual Basic編寫(xiě)了動(dòng)力匹配計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算軟件，并提出了用Matrix VB編寫(xiě)軟件的新方法。這一過(guò)程是對(duì)工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)和液力變矩器的特性的最佳驗(yàn)證。[1]

1.1 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的特性分析

通常情況下，工程機(jī)械設(shè)備是以能源為主要?jiǎng)恿?lái)維持設(shè)備運(yùn)行的。將柴油機(jī)作為動(dòng)力裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能主要包括啟動(dòng)特性、速度特性、通用特性、空轉(zhuǎn)特性、使用特性等多個(gè)方面。

發(fā)動(dòng)機(jī)的速度特性指的是發(fā)動(dòng)機(jī)在供油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)保持不變的前提下，發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩、功率燃料消耗量、排氣溫度隨著轉(zhuǎn)速的變化而發(fā)生變化的關(guān)系。在柴油機(jī)中，如果將油門(mén)固定在標(biāo)定的位置，此時(shí)的速度特性就是發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，主要反映的是發(fā)動(dòng)機(jī)的最高動(dòng)力特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性是發(fā)動(dòng)機(jī)總體特性評(píng)價(jià)中的重要指標(biāo)之一，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速率進(jìn)行表示。[2.3]調(diào)速率分為兩種類型，一種是穩(wěn)定調(diào)速率，另一種是瞬時(shí)調(diào)速率，兩者都通過(guò)柴油機(jī)突變負(fù)荷測(cè)試來(lái)進(jìn)行測(cè)定。在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速器性能進(jìn)行考核的過(guò)程中，不僅包含調(diào)速率這一個(gè)因素，而且包括不靈敏度、轉(zhuǎn)速波動(dòng)率等因素。

1.2 液力變矩器的特性分析

液力變矩器是一種以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性扭矩變換器，是液力傳動(dòng)中的基本元件之一。液力變矩器的性能參數(shù)變化規(guī)律主要通過(guò)外特性、原始特性、全特性、動(dòng)態(tài)特性等進(jìn)行表示。

液力變矩器工作的原理為通過(guò)葉輪內(nèi)動(dòng)量矩的變化實(shí)現(xiàn)能量的傳遞與改變。液力變矩器的主要組成部分包括泵輪、渦輪與導(dǎo)輪，這三個(gè)部分組成了封閉的液力循環(huán)系統(tǒng)。液力變矩器啟動(dòng)之后，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)泵輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)將能量傳遞到工作液中，帶動(dòng)工作液的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后通過(guò)工作液將能量傳遞給渦輪，渦輪通過(guò)力矩形式實(shí)現(xiàn)功率輸出。[3]

液力變矩器的原始特性指的是幾何相似、運(yùn)動(dòng)相似、動(dòng)力相似等變矩器泵輪力矩系數(shù)、變距系數(shù)、效率隨著鉆速比而變化的函數(shù)關(guān)系的總稱。當(dāng)液力變矩器在車輛加速、制動(dòng)等非穩(wěn)定的狀態(tài)下，所呈現(xiàn)出來(lái)的原始特性就是動(dòng)態(tài)原始特性。液力變矩器的輸入特性指的是依據(jù)泵輪力矩系數(shù)繪制的泵輪力矩與轉(zhuǎn)速之間的函數(shù)關(guān)系曲線。

1.3 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)和液力變矩器二者相匹配的重要性

液力變矩器與發(fā)動(dòng)機(jī)裝置的合理匹配對(duì)于提升機(jī)械設(shè)備本身的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性有著積極的影響，在以往的實(shí)踐過(guò)程中了解到，二者的匹配結(jié)果需要根據(jù)機(jī)械設(shè)備的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化處理，進(jìn)而獲得相對(duì)優(yōu)良的設(shè)備性能。對(duì)于工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配方案的設(shè)計(jì)而言，需要借助計(jì)算機(jī)軟件及相應(yīng)技術(shù)來(lái)加以完善，并在具體的實(shí)施過(guò)程中，對(duì)二者的匹配結(jié)果進(jìn)行測(cè)評(píng)，以備后續(xù)進(jìn)一步優(yōu)化工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)性能做足準(zhǔn)備。

2 剖析工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配方法

2.1 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配方法的基本思路分析

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖曲線數(shù)據(jù)很難利用的問(wèn)題，研究如何讀取發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖以快速準(zhǔn)確地得到發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性，得到比較準(zhǔn)確的發(fā)動(dòng)機(jī)外特性數(shù)據(jù)，并利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，為以后的相關(guān)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供一個(gè)有效的工具。[4]

發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配指的是兩者在共同工作的過(guò)程中為獲得理想性能而采用的配合方式。一般情況下，會(huì)依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性對(duì)液力變矩器進(jìn)行選擇。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配效果最佳，提供給車輛良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，兩者在匹配的過(guò)程中應(yīng)該滿足的原則包括：第一，在液力變矩器的工作范圍之內(nèi)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)最大有效功率的充分利用；第二，發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的共同工作范圍處于燃油消耗量的最低值，在同等功率條件下實(shí)現(xiàn)尾氣排放最少；第三，車輛在起步的過(guò)程中應(yīng)盡量實(shí)現(xiàn)輸出扭矩的最大化。

2.2 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配方法的具體操作過(guò)程

在以往所架設(shè)的工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備性能指標(biāo)測(cè)算的基本框架上，編寫(xiě)實(shí)用的動(dòng)力匹配軟件。針對(duì)動(dòng)力匹配程序開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性，本文提出了利用Matrix VB輔助編寫(xiě)動(dòng)力匹配計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算軟件的新方法，使軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程更加簡(jiǎn)捷高效。新方法同樣適用于其它的涉及復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的軟件編制。[5]軟件的編制思路為：第一，在ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入所有型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器數(shù)據(jù)，按照不同的字段對(duì)其進(jìn)行分別命名，為程序調(diào)用奠定基礎(chǔ)。第二，在實(shí)事求是的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)程序曲線的繪制，發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線采用二次擬合，液力變矩器原始特性曲線采用五次擬合。第三，實(shí)現(xiàn)軟件通用性的增強(qiáng)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)界面可輸入液力傳動(dòng)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)重要參數(shù)，從而確保在大多數(shù)的液力傳動(dòng)車輛中實(shí)現(xiàn)軟件的應(yīng)用。第四，某些發(fā)動(dòng)機(jī)只有萬(wàn)有特性圖，缺乏相應(yīng)的具體數(shù)據(jù)，軟件中必須開(kāi)發(fā)萬(wàn)有特性圖讀圖模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性數(shù)據(jù)的讀取工作，第五，軟件中開(kāi)發(fā)力矩系數(shù)計(jì)算模塊，實(shí)現(xiàn)液力變矩器泵輪力矩系數(shù)的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)液力變矩器數(shù)據(jù)利用的最大化。

3 工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配優(yōu)化策略最終結(jié)果呈現(xiàn)

經(jīng)研究分析可知，構(gòu)建一種較為快速且有效的發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器的匹配方式對(duì)于實(shí)踐操作的價(jià)值較高，能夠明顯改進(jìn)工程機(jī)械設(shè)備的性能。實(shí)質(zhì)上，優(yōu)化方案的提出是建立在高功率扭矩點(diǎn)位發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備模型測(cè)算的基礎(chǔ)上而來(lái)的，憑借理論上的公式計(jì)算，以及針對(duì)實(shí)例的優(yōu)化分析結(jié)果，總結(jié)出一套極佳的工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配的方法，為實(shí)踐操作提供有價(jià)值的依據(jù)。[6]經(jīng)測(cè)評(píng)后，能夠確定基于該匹配方法的工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配結(jié)果科學(xué)、合理，且具備一定的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，通過(guò)研究工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配方法，能夠更加明確優(yōu)化工程機(jī)械動(dòng)力特性的可行性技術(shù)手段，并結(jié)合工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配策略的構(gòu)建模型的設(shè)計(jì)，得到一種最佳的工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器匹配的方案，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械最大輸出轉(zhuǎn)矩以及低能源消耗的目標(biāo)，極大地改善了工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能，為實(shí)踐領(lǐng)域注入新的動(dòng)能。無(wú)論從理論研究還是從實(shí)踐測(cè)試中都能夠了解到，基于多目標(biāo)匹配優(yōu)化的工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)項(xiàng)目及其實(shí)際應(yīng)用具備一定的可行性與經(jīng)濟(jì)性，值得在同類型產(chǎn)業(yè)管理過(guò)程中借鑒實(shí)施。

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