小功率液力传动装置起动变矩器导轮的制作方法
【专利摘要】本发明公开了小功率液力传动装置起动变矩器导轮，变矩器导轮安装于变矩器循环圆的直线段，且由位于最外环的导轮外环，位于最里环的导轮内环和固定于导轮外环与导轮内环之间的导轮叶片组成；变矩器导轮变矩器内泵轮相邻处加工成碟状凹槽，且此处碟状凹槽与泵轮相邻部位形成导轮密封位Ⅰ，用于减少工作介质流入，降低液流摩擦损失；变矩器导轮变矩器内涡轮相邻部位加工成凹槽，且此处凹槽与涡轮相邻部位形成导轮密封位Ⅱ，且导轮密封位Ⅱ间隙略大于导轮密封位Ⅰ，此结构其一便于排出由导轮密封位Ⅰ进入的少量工作介质，其二能够减小对涡轮甩出的工作介质的量，进而减小局部扰动。
【专利说明】小功率液力传动装置起动变矩器导轮
【技术领域】
[0001]本发明涉及小功率液力传动装置，特别涉及小功率液力传动装置起动变矩器导轮。
【背景技术】
[0002]目前液力传动具有自动适应性、无级调速、防振隔振、良好的起动性能、限矩保护性能等优点，应用于轨道机车车辆、工程机械、起重运输机械、钻探设备等传动装置上，而小功率液力传动装置以其高可靠性、高效率、高性价比和高技术成熟度更是被广泛应用在内燃动车组、高速轨道车上。小功率液力传动装置液力元件大多由变矩器+偶合器组成，变矩器用于起动、中低速范围，偶合器用于高速范围，这样保证整个液力传动装置的高效率。本发明涉及的是用于起动和中低速范围的变矩器，其由一个泵轮、涡轮和固定导轮组成。其中导轮呈环盘形，因其整体尺寸较小，采用整体铸造后加工成型，环盘形结构中间垂直固定有若干均匀排列的叶片组成的叶栅，叶片截面近似叶状的弧形体。叶片截面从导轮心部至外沿方向由薄逐渐变厚，且叶片两侧面由不同曲率的弧线圆滑过渡而成。导轮一侧紧邻涡轮，另一侧与其固定安装件相接。目前，对于长圆形循环圆导轮来讲，其叶型各异，整体结构也不尽相同，尤其对于小尺寸的导轮仍存在不足之处:
[0003]1、构成叶片流线型不明显，液流冲击损失较大。
[0004]2、叶片进口角或出口角过大或过小，造成液流损失较大或变矩比小。
[0005]3、与涡轮相邻端面结构不合理，造成流道不顺畅、密封效果不佳。
[0006]4、固定侧端面液流回流泵轮流道曲率不佳，影响液流回流速度。
[0007]5、由多件紧固而成，叶片分布不均匀，衔接处存在错牙。
[0008]基于上述不足之处，对于小功率液力传动装置，液力元件的性能和效率显得尤为重要。
【发明内容】
[0009]本发明针对上述技术问题，提出一种能够提高小功率液力传动装置用液力变矩器效率和性能，保证泵轮进口速度环量，提高泵轮转矩系数，保证较大变矩比的变矩器导轮整体结构。
[0010]为达到以上目的，通过以下技术方案实现的:
[0011]小功率液力传动装置起动变矩器导轮，变矩器导轮安装于变矩器循环圆的直线段，且由位于最外环的导轮外环，位于最里环的导轮内环和固定于导轮外环与导轮内环之间的导轮叶片组成；
[0012]变矩器导轮变矩器内泵轮相邻处加工成碟状凹槽(以变矩器导轮为参照对象即为变矩器导轮轴向加工为带有向变矩器导轮中心倾斜斜面的凹槽)，且此处碟状凹槽与泵轮相邻部位形成导轮密封位I (即如图1所示，由导轮内环碟状凹槽内壁与泵轮表面接触处形成导轮密封位I )，用于减少工作介质流入，降低液流摩擦损失；[0013]变矩器导轮变矩器内涡轮相邻部位加工成凹槽(以变矩器导轮为参照对象即为变矩器导轮轴向加工的凹槽)，且此处凹槽与涡轮相邻部位形成导轮密封位II (即如图1所示，由导轮内环凹槽内壁与涡轮表面接触处形成导轮密封位II )，且导轮密封位II间隙略大于导轮密封位I，此结构其一便于排出由导轮密封位I进入的少量工作介质，其二能够减小对涡轮甩出的工作介质的量，进而减小局部扰动；
[0014]导轮外环环心部分逐渐内收成喇叭形，导轮外环内外侧截面分别由第一圆弧，第二圆弧和第三圆弧曲线连接而成，且第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧半径比为39:65:18 ；导轮外环外缘设有用于导轮安装定位于变矩器内部的凸台结构(即导轮安装位)；
[0015]导轮外环喇叭形外侧面与变矩器内部相邻件围成充油道，且充油道一端口与外部工作介质入口连通另一端与变矩器流道的下沿和泵轮的入口连通，并且导轮外环喇叭形内侧面为变矩器流道外边界的一部分，此结构用于引导流经导轮叶片的工作介质重新流入泵轮入口，保证泵轮进口处的速度环量，减少冲击损失，并且导轮外环沿着变矩器流道外边界延伸部分辅助工作介质导向重新流入泵轮入口 ；
[0016]如图1所示导轮内环与变矩器流道接触部分由第四圆弧、第五圆弧和第六圆弧和两段直线首尾相接组成，构成变矩器流道内边界的一部分，且第四圆弧、第五圆弧和第六圆弧的半径比为7.5:15:15,此种结构便于工作介质的稳定流动,减少冲击损失；
[0017]导轮叶片为一端向另一端厚度逐渐减小弧形叶片，且导轮叶片较厚端朝向变矩器导轮的外缘，导轮叶片较薄端朝向变矩器导轮的心部；导轮叶片较厚端朝向导轮叶片内弧面曲面顶点和导轮叶片内弧面朝向变矩器导轮中心端部顶点的连线与变矩器导轮中心到导轮叶片内弧面朝向变矩器导轮中心端部顶点的连线呈α=8.5_9°夹角；
[0018]综上本发明与现有技术相比具有如下优势:
[0019]1、导轮叶片截面呈流线型，工作介质进口端曲率半径较大，减少冲击损失，提高效率。
[0020]2、导轮叶片出口端呈弧形，曲率过渡较平缓，对工作介质起推挤作用，一方面增加工作介质对涡轮的反作用力，提高涡轮输出扭矩；另一方面降低叶片出口端流场的扰动。
[0021]3、叶片较厚和叶片较薄部位的连线与导轮中心到叶片较薄部位连线呈α=8.5_9°夹角，该范围角度即保证了变矩器较大的变矩比，又保证了泵轮进口处的速度环量和转矩系数，保证液力传动装置在中低速范围的效率，减少了冲击损失。
[0022]4、导轮内环上设有两道密封位，其中导轮密封位II间隙略大于导轮密封位I，即保证了局部液流的稳定性，减少流入导轮与涡轮间隙内工作介质，减少其摩擦损失，又便于其内工作介质流出。
[0023]5、导轮外环不仅是变矩器流道的外边界，也是导轮安装的定位基准和外部工作介质充油道的组成部件，且环心部分曲面圆滑过渡，减少了液流阻力。
[0024]6、工作介质流经导轮内环、外环表面(即变矩器流道内外边界的一部分)曲线过渡圆弧，流道截面变化均匀，保证流场的均匀度。
[0025]7、导轮整体采用精铸后加工，流道抛光处理，工作介质流经腔道的液流摩擦损失小。
[0026]8、本发明与现有小功率等级变矩器技术性能相比，最大变矩比达到5.8以上，变矩器效率提高4%以上。[0027]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]本发明共4幅附图，其中:
[0029]图1为本发明的剖面结构示意图。
[0030]图2为本发明的导轮叶片装配结构示意图。
[0031]图3为图2A-A向剖面结构示意图。
[0032]图4为导轮叶片直角坐标系中结构示意图。
[0033]图中:1、充油道，2、凸台结构，3、变矩器导轮，3.1、导轮外环，3.2、导轮叶片，3.3、导轮内环，4、导轮密封位I，5、变矩器流道，6、导轮密封位II，7、涡轮，8、泵轮；
[0034]R1、第一圆弧，R2、第二圆弧，R3、第三圆弧，R4、第四圆弧，R5、第五圆弧，R6、第六圆弧。
【具体实施方式】
[0035]如图1、图2和图3所示的小功率液力传动装置起动变矩器导轮，变矩器导轮3安装于变矩器循环圆的直线段，且由位于最外环的导轮外环3.1，位于最里环的导轮内环3.3和固定于导轮外环3.1与导轮内环3.3之间的导轮叶片3.2组成；
[0036]如图1和图3所示变矩器导轮3与变矩器内泵轮8相邻处加工成碟状凹槽(以变矩器导轮3为参照对象即为变矩器导轮3轴向加工为带有向变矩器导轮3中心倾斜斜面的凹槽)，且此处碟状凹槽与泵轮8相邻部位形成导轮密封位I 4 (B卩如图1所示，由导轮内环
3.3碟状凹槽内壁与泵轮8表面接触处形成导轮密封位I 4)，用于减少工作介质流入，降低液流摩擦损失；
[0037]如图1和图3所示变矩器导轮3与变矩器内涡轮7相邻部位加工成凹槽(以变矩器导轮3为参照对象即为变矩器导轮3轴向加工的凹槽)，且此处凹槽与涡轮相邻部位形成导轮密封位II 6(即如图1所示，由导轮内环3.3凹槽内壁与涡轮7表面接触处形成导轮密封位II 6)，且导轮密封位II 6间隙略大于导轮密封位I 4，此结构其一便于排出由导轮密封位I 4进入的少量工作介质，其二能够减小对涡轮7甩出的工作介质的量，进而减小局部扰动；
[0038]如图1和图3所示导轮外环3.1环心部分逐渐内收成喇叭形，导轮外环3.1内外侧截面分别由第一圆弧R1，第二圆弧R2和第三圆弧R3曲线连接而成，且第一圆弧R1、第二圆弧R2和第三圆弧R3半径比为39:65:18 ;导轮外环3.1外缘设有用于导轮安装定位于变矩器内部的凸台结构2 (即导轮安装位)；
[0039]如图1和图3所示导轮外环3.1喇叭形外侧面与变矩器内部相邻件围成充油道1，且充油道I一端口与外部工作介质入口连通另一端与变矩器流道5的下沿和泵轮8的入口连通，并且导轮外环3.1喇叭形内侧面为变矩器流道5外边界的一部分，此结构用于引导流经导轮叶片的工作介质重新流入泵轮入口，保证泵轮进口处的速度环量，减少冲击损失，并且导轮外环3.1沿着变矩器流道5外边界延伸部分辅助工作介质导向重新流入泵轮入口 ；[0040]如图1和图3所示导轮内环3.3与变矩器流道接触部分由第四圆弧R4、第五圆弧R5和第六圆弧R6和两段直线首尾相接组成，构成变矩器流道内边界的一部分，且第四圆弧R4、第五圆弧R5和第六圆弧R6的半径比为7.5:15:15,此种结构便于工作介质的稳定流动，减少冲击损失；
[0041]如图1、图2和图4所示导轮叶片3.2为一端向另一端厚度逐渐减小弧形叶片，且导轮叶片3.2较厚端朝向变矩器导轮3的外缘，导轮叶片3.2较薄端朝向变矩器导轮3的心部；导轮叶片3.2较厚端朝向导轮叶片3.2内弧面曲面顶点和导轮叶片3.2内弧面朝向变矩器导轮3中心端部顶点的连线与变矩器导轮3中心到导轮叶片3.2内弧面朝向变矩器导轮3中心端部顶点的连线呈α=8.5_9°夹角，此结构通过直角坐标系表示如下(导轮叶片为水平放置方向为X轴内表面弧度凸起和外表面弧度凸起方向为Y轴，Yl为X轴至内表面弧度凸起顶点距离，Υ2为X轴至外表面弧度凸起顶点距离):
[0042]如图2和图4所示导轮叶片3.2位于导轮内环3.3与导轮外环3.1之间，导轮叶片3.2进口端Υ2与Yl差值较大，即叶片较厚(导轮叶片3.2较厚端)；叶片出口端Υ2与Yl差值较小，即叶片较薄(导轮叶片3.2较薄端);叶片较厚端(导轮叶片3.2较厚端)位于变矩器导轮3直径的外缘，叶片较薄端(导轮叶片3.2较薄端)位于变矩器导轮3直径的心部；
[0043]综上本发明与现有技术相比具有如下优势:
[0044]1、导轮叶片截面呈流线型，工作介质进口端曲率半径较大，减少冲击损失，提高效率。
[0045]2、导轮叶片出口端呈弧形，曲率过渡较平缓，对工作介质起推挤作用，一方面增加工作介质对涡轮的反作用力，提高涡轮输出扭矩；另一方面降低叶片出口端流场的扰动。
[0046]3、叶片较厚和叶片较薄部位的连线与导轮中心到叶片较薄部位连线呈α=8.5_9°夹角，该范围角度即保证了变矩器较大的变矩比，又保证了泵轮进口处的速度环量和转矩系数，保证液力传动装置在中低速范围的效率，减少了冲击损失。
[0047]4、导轮内环上设有两道密封位，导轮密封位II间隙略大于导轮密封位I，即保证了局部液流的稳定性，减少流入导轮与涡轮间隙内工作介质，减少其摩擦损失，又便于其内工作介质流出。
[0048]5、导轮外环不仅是变矩器流道的外边界，也是导轮安装的定位基准和外部工作介质充油道的组成部件，且环心部分曲面圆滑过渡，减少了液流阻力。
[0049]6、工作介质流经导轮内环、外环表面(即变矩器流道内外边界的一部分)曲线过渡圆弧，流道截面变化均匀，保证流场的均匀度。
[0050]7、导轮整体采用精铸后加工，流道抛光处理，工作介质流经腔道的液流摩擦损失小。
[0051]8、本发明与现有小功率等级变矩器技术性能相比，最大变矩比达到5.8以上，变矩器效率提高4%以上。
[0052]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上诉揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.小功率液力传动装置起动变矩器导轮，其特征在于:变矩器导轮(3)安装于变矩器循环圆的直线段，且由位于最外环的导轮外环(3.1)，位于最里环的导轮内环(3.3)和固定于导轮外环(3.1)与导轮内环(3.3)之间的导轮叶片(3.2)组成； 所述变矩器导轮(3)与变矩器内泵轮(8)相邻处加工成碟状凹槽，且此处碟状凹槽与泵轮(8)相邻部位形成导轮密封位I (4);变矩器导轮(3)与变矩器内涡轮(7)相邻部位加工成凹槽，与涡轮相邻部位形成导轮密封位II (6)，且所述导轮密封位II (6)间隙略大于导轮密封位1(4); 所述导轮外环(3.1)环心部分逐渐内收成喇叭形，导轮外环(3.1)内外侧截面分别由第一圆弧(R1)，第二圆弧(R2)和第三圆弧(R3)曲线连接而成，且第一圆弧(R1)、第二圆弧(R2)和第三圆弧(R3)半径比为39:65:18 ;所述导轮外环(3.1)外缘设有用于导轮安装定位于变矩器内部的凸台结构(2)； 所述导轮外环(3.1)喇叭形外侧面与变矩器内部相邻件围成充油道(1)，且充油道(I)一端口与外部工作介质入口连通另一端与变矩器流道(5)的下沿和泵轮(8)的入口连通，并且导轮外环(3.1)喇叭形内侧面为变矩器流道外边界的一部分； 所述导轮内环(3.3)与变矩器流道(5)接触部分由第四圆弧(R4)、第五圆弧(R5)和第六圆弧(R6)和两段直线首尾相接组成，构成变矩器流道内边界的一部分，且第四圆弧(R4)、第五圆弧(R5)和第六圆弧(R6)的半径比为7.5:15:15。
2.根据权利要求1所述的小功率液力传动装置起动变矩器导轮，其特征在于:所述导轮叶片(3.2)为一端向另一端厚度逐渐减小弧形叶片，且导轮叶片(3.2)较厚端朝向变矩器导轮(3)的外缘，导轮叶片(3.2)较薄端朝向变矩器导轮(3)的心部；所述导轮叶片(3.2)较厚端朝向导轮叶片(3.2)内弧面曲面顶点和导轮叶片(3.2)内弧面朝向变矩器导轮(3)中心端部顶点的连线与变矩器导轮(3)中心到导轮叶片(3.2)内弧面朝向变矩器导轮(3)中心端部顶点的连线呈α=8.5-9°夹角。
【文档编号】F16H41/24GK103644278SQ201310639997
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】王贺鹏, 张英爽, 朱家景 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司