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        工程車(chē)輛柴油機(jī)與液力變矩器的功率匹配及優(yōu)化分析

        2016-11-24 13:48:34關(guān)春光
        科學(xué)與財(cái)富 2016年15期
        關(guān)鍵詞:匹配優(yōu)化

        關(guān)春光

        摘要:目前,工程車(chē)輛通常采用柴油機(jī)為動(dòng)力源的液力傳動(dòng),柴油機(jī)與液力變矩器的合理匹配對(duì)各自性能的發(fā)揮有著重要的影響。

        關(guān)鍵詞:工程車(chē)輛 匹配 優(yōu)化

        4.2 最高平均牽引功率原則

        如果變矩器渦輪的轉(zhuǎn)矩MT的概率密度函數(shù)為p(MT),則可以按照以下步驟確定變矩器的有效直徑D:

        (1)預(yù)定變矩器的有效直徑D,作其與柴油機(jī)共同工作的輸出特性,并得出渦輪的功率NT與渦輪轉(zhuǎn)矩MT的函數(shù)關(guān)系;

        NT=NT(MT)

        (2)按照下式計(jì)算渦輪的平均輸出功率

        (3)按照最優(yōu)化理論,調(diào)整變矩器的有效直徑D,以 最大為目標(biāo)函數(shù),求得最優(yōu)的變矩器有效直徑D。

        5 柴油機(jī)與變矩器的匹配優(yōu)化

        上述匹配原則都是以充分發(fā)揮柴油機(jī)的功率為著眼點(diǎn)提出的,在機(jī)器實(shí)際工作中,柴油機(jī)一方面驅(qū)動(dòng)液力變矩器為行走裝置提供動(dòng)力,另一方面驅(qū)動(dòng)液壓油泵為工作裝置提供動(dòng)力以及為轉(zhuǎn)向和變速操作提供動(dòng)力。如何進(jìn)行匹配優(yōu)化,合理分配功率必須要考慮的問(wèn)題。

        當(dāng)裝載機(jī)處于運(yùn)輸工況時(shí),匹配凈轉(zhuǎn)矩M3為柴油機(jī)外特性轉(zhuǎn)矩Me減去變速油泵滿(mǎn)載、轉(zhuǎn)向油泵和工作裝置油泵空載轉(zhuǎn)矩,如圖(6)。即:

        H為柴油機(jī)額定工作點(diǎn),A2為柴油機(jī)全功率匹配額定工作點(diǎn)。過(guò)A2作液力變矩器i=i*時(shí)的負(fù)荷拋物線(xiàn)A1A2,可求得液力變矩器的有效直徑D1。

        此時(shí),柴油機(jī)在額定點(diǎn)工作并發(fā)出最大功率,變矩器效率最高,裝載機(jī)動(dòng)力性最佳,經(jīng)濟(jì)性也較好。但當(dāng)裝載機(jī)滿(mǎn)載鏟掘作業(yè)時(shí),柴油機(jī)的凈轉(zhuǎn)矩特性曲線(xiàn)變?yōu)镸4,它們的交點(diǎn)為A1,可以看出此時(shí)A1點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離理想工作點(diǎn),此時(shí)裝載機(jī)的動(dòng)力性比較差,造成行走速度低,工作裝置動(dòng)作緩慢。

        同理,如果用裝載機(jī)處于鏟掘工況的凈轉(zhuǎn)矩M4進(jìn)行匹配,當(dāng)裝載機(jī)處于運(yùn)輸工況時(shí),因?yàn)閷?shí)際工作點(diǎn)偏離理想工作點(diǎn),裝載機(jī)的動(dòng)力性比較差。

        上述兩種匹配方法得到的變矩器有效直徑為兩個(gè)極限值,理想的有效直徑D的范圍應(yīng)該在兩者之間,即:D1>D>D2。進(jìn)行匹配優(yōu)化時(shí),應(yīng)首先把液力變矩器的有效直徑作為設(shè)計(jì)變量,建立以功率為目標(biāo)的發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器功率匹配優(yōu)化函數(shù)f(x),分析確定約束條件后,對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到液力變矩器有效直徑的優(yōu)化值,進(jìn)而得出優(yōu)化后發(fā)動(dòng)機(jī)與液力變矩器共同工作的輸入輸出特性。從而找到最優(yōu)的匹配點(diǎn),使柴油機(jī)與液力變矩器的匹配更加合理。

        6 結(jié)論

        本文分析了幾種柴油機(jī)與變矩器的合理匹配和優(yōu)化的原則,由于在實(shí)際工作中,工程車(chē)輛的作業(yè)工況很復(fù)雜,如何對(duì)柴油機(jī)和變矩器進(jìn)行合理匹配,還要根據(jù)實(shí)際情況具體分析,甚至可以以整車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)為目標(biāo)進(jìn)行匹配分析研究,以期能最大限度地發(fā)揮出各傳動(dòng)部件的性能,并獲得良好的整機(jī)工作性能。

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