2.3液力变矩器与柴油机的匹配方案
柴油机具有结构紧凑，燃料经济等优点，而被大多数工程机械所采用。但是，它的适应性系数较低(仅为1. 05-1-20)，故超载能力小。当装载机工作阻力变化大，超过最大负荷时，如果驾驶员换档不及时或操作不当，柴油机便会熄火。所以，柴油机的超载能力不能适应装载机工作阻力剧烈变化的要求。液力变矩器具有自动适应性和无级变速的功能，可以弥补柴油机上述不足，因而被装载机采用。
装载机的发动机一方面驱动液力变矩器为行走装置提供动力,另一方面驱动液压油泵为工作装置提供动力以及为转向和变速操作提供动力。如何进行液压和液力的功率分配是装载机设计首先要考虑的问题。一般希望发动机在其额定点工作,液力变矩器在高效区工作,使装载机具有良好的动力性和经济性。
全功率匹配是考虑扣除液压系统的最小扭矩,即用发动机外特性转矩Me减去变速油泵满载、转向油泵和工作装置油泵空载扭矩,得全功率匹配净转矩特性曲线M3(如图2.2所示),H为发动机额定工作点,A2为发动机全功率匹配额定工作点。
图2.2 发动机功率匹配方案
在图2.3中找到液力变矩器最高效率点E1(η=ηmax,i=i*),求出对应的λ1γ值(E2点)和K值(E3点)。过图2中A2作液力变矩器i=i*时的负荷抛物线A1A2,可求得全功率匹配液力变矩器的有效直径D1。当装载机处于运输工况时(工作装置不工作),发动机在额定工作点工作,变矩器效率最高,装载机动力性最佳,经济性也比较好;但当装载机满载铲掘作业时,发动机的净转矩特性曲线变为M4,它们的交点为A1,可以看出此时A1点远远偏离理想工作点,此时装载机的动力性比较差,造成行走速度低,工作装置动作缓慢。
部分功率匹配是考虑扣除液压系统的最大扭矩,即用发动机外特性转矩Me减去变速油泵满载、转向油泵空载、工作装置油泵满载扭矩,得到部分功率匹配净转矩特性曲线M4(见图2.2),该曲线C1点为发动机部分功率匹配的额定工作点,过C1点作液力变矩器i=i*的负荷抛物线C1C2,可求得全功率匹配液力变矩器的有效直径D2。这样当装载机处于满载铲掘作业时,发动机在额定点工作并发出最大功率,变矩器效率最高,装载机动力性最佳,经济性也比较好;但当装载机处于运输工况时,同理因为实际工作点偏离理想工作点,装载机的动力性比较差。
图2.3 液力变矩器原始特性拟合曲线
折衷匹配方案即选择直径D,使得D1>D>D2，即D=0.85D1这样运输工况和铲掘工况的动力性虽然都不是最佳但也都不是最差。折衷匹配方案对于本课题来说还是比较理想的。
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