一种仿生双涡轮液力变矩器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种双涡轮液力变矩器，具体涉及YJSW335型仿生双涡轮液力变矩 器。
【背景技术】
[0002] 液力变矩器是以液体为工作介质，利用动能的变化来实现转矩、转速转换和传递 的传动装置，具有载荷自适应、无级变速、减振隔振及稳定的低速性能等优点，目前，在各种 工程机械中，液力传动已经占绝对的优势地位，广泛应用于工程机械、汽车、军工及石油机 械等，是车辆传动系统的关键部件。其运行的效率对整车的经济性和排放有着重要和直接 的影响。然而，现有工程机械液力变矩器效率较低，基本在80%左右、甚至更低。这不仅仅 是资源与能源的浪费，并且更多的排放导致环境恶化。
[0003] 自然界的生物进行着不断地进化，己经形成了最优化的形态结构及最精确的控制 协调过程，成为了人类研究与学习的资源宝库。生物体表的各种结构、组织及优异特性，经 过科学家的研究发现，其体表按一定规律，有序分布或排列，简化形成各种仿生形体，在气 体、流体和固体系统中己经的得到广泛的应用。例如，鱼类在摆尾加速游动、转弯等状态下， 躯体呈现一定的弓形，这时往往具有极大的动力加速度和迅速灵活的反应能力。几何非光 滑也是形体减阻的重要内容之一。生活在陆地上的生物，在潮湿土壤中而又不易粘附土壤 的生物体表表现为非光滑表面形态；生活在海洋中的生物，尤其是行动敏捷的水生生物，其 体表很多也都是不光滑的，而是由鳞片或皮下结缔组织构成的非光滑。因此，借用具有优良 减阻机理的仿生结构，开展流体机械的叶片仿生设计，具有很高的应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种仿生双涡轮液力变矩器，该变矩器在不改变 原有液力变矩器结构的基础上，采用仿生耦合技术达到节能增效的目的，提高双涡轮液力 变矩器的效率。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明的仿生双涡轮液力变矩器包括栗轮，栗轮外环，栗 轮内环，第一涡轮，导轮，第二涡轮；所述栗轮的叶片采用仿生叶片，其环量分配函数的多项 式为：y = ax3+bx2+cx+d，其中X为中弧线上各等分点的横坐标，y为相应的环量分配值，参 a，b，c，d的取值范围如下： -Ι,4827<?/<-0.7Ι I6 -1.7632 <~0.8364
[0006] 0.0377 < c <1.1008 -0.3767 <t/<0.3(S45
[0007] 所述参数 a，b，c，d 优选 a = -1. 1129, b = -1. 3475, c = 0· 7683, d = -0· 0009。
[0008] 本发明栗轮的叶片采用仿生叶片，与原始常规双涡轮液力变矩器相比，提高了启 动扭矩比和效率，并且栗轮容量系数大于采用常规叶片的液力变矩器。
[0009] 进一步，所述第二涡轮的叶片采用仿生叶片，其环量分配函数多项式为：y = ax2+bx+c，其中X为中弧线上各等分点的横坐标，y为相应的环量分配值；参数a，b，c的取 值范围如下： -0.8972 <?<-0.4629
[0010] ,-0.4886</5<-0.1032 0.4709 <：r_<l.5079
[0011] 所述参数 a，b，c 优选 a = -0· 7374, b = -0· 2919, c = L 0108。
[0012] 本发明中第二涡轮叶片采用仿生叶片，进一步提高了启动扭矩比和效率，并且栗 轮容量系数CF也大于常规双涡轮液力变矩器。
[0013] 更进一步，本发明导轮的叶片采用仿生叶片，其环量分配函数的多项式为：y = ax3+bx2+cx+d，其中X为中弧线上各等分点的横坐标，y为相应的环量分配值，参数a，b，c， d的取值范围如下： 0.6044<?<1.4151 -0.5792 </;<-0.1698 t〇014] -〇.|989<γ.<0.58Ι -0.4221 <?<0.3746 ο
[0015] 所述参数 a，b，c，d 优选 a = 0· 992, b = -0· 192, c = 0· 1936, d = -0· 0058。
[0016] 本发明导轮的叶片采用仿生叶片，更进一步提高了启动扭矩比和效率，并且栗轮 容量系数大于采用常规叶片的液力变矩器。
[0017] 所述导轮的叶片吸力面上靠近叶片入口的前部布置U型仿生沟槽，该仿生沟槽的 高度h和间距s的无量纲尺寸h+和s +的取值范围分别为0 < h X 25,0 < s S 30。
[0018] 所述仿生沟槽的高度h和间距s的尺寸取值范围为0 < s < 0. 83mm，0 < h < 1mm。
[0019] 所述仿生沟槽的高度h和间距s的尺寸优选h = 0. 5mm，s = 0. 5mm。
[0020] 所述仿生沟槽区域起始部位距离叶片入口的距离SL1= 7. 43mm，仿生沟槽区域的 末尾部位离叶片出口的距离为L2= 11.52mm。
[0021] 在液力变矩器的内流场中，分离流动对其性能产生重要影响，不仅会使流动损失 急剧增加，而且分离流动形成的压力脉动还将导致变矩器工作过程中产生机械振动。本发 明在液力变矩器的导轮叶片吸力面上加工一定数量和尺寸的横向沟槽，以减少液体的粘附 与阻力，以便更好的控制附面层的流动，湍流减阻作用明显，提高了液力变矩器性能。
[0022] 所述第一涡轮的叶片采用仿生叶片，其环量分配函数的多项式为：y = ax4+bx3+cx2+dx+e，其中X为中弧线上各等分点的横坐标，y为相应的环量分配值，参数a，b， c，d，e的取值范围为如下： 3.0619<? <6.0894 -6.0787 <&<-3,8151
[0023] -0.406 <(?：0.0! 47 -0.Ι814<?/<0.4725 0.5972 <('<1.5149
[0024] 所述参数 a，b，c，d，e 优选 a = 4. 1141，b = -5. 08, c = _0· 1494, d = 0· 1369, e =0·9918。
[0025] 本发明第一涡轮叶片采用仿生叶片，进一步提高了启动扭矩比和效率，并且栗轮 容量系数大于采用常规叶片的液力变矩器。
[0026] 所述栗轮内环和栗轮外环上分布有球形凹坑，凹坑深度S的取值范围为0. 64mm~ I. 24mm，直径D取值范围为I. 28mm~2. 48mm。
[0027] 所述凹坑呈矩阵排列，凹坑的深度S、直径D、横向间距W和纵向间距L优选S = 1mm, D = 2mm, ff = 3mm, L = 5mm〇
[0028] 本发明在液力变矩器栗轮外环上内表面及内环的外表面上加工凹坑型的非光滑 仿生结构，由于凹坑型非光滑表面摩擦力、剪应力及其附近的湍流粘性均可以变小，同时凹 坑内保持有低速度流动的流体使得切向力变小，从而达到了减小绕轴转动的力矩的作用。 另外，凹坑内低速流动的流体像滚动的轴承，避免了上面高速流动的流体与叶轮壁面直接 接触，避免速度梯度的迅速增大，从而避免了涡的大量生成，防止能量的耗散，达到了增效 节能的目的。
[0029] 所述导轮3叶片的压力面出口区域均匀分布乳突单元体形成仿生乳突结构，乳突 单元体半径R的取值范围为0. 04mm~0. 1mm，高度H的取值范围为0. 06mm~0. 16mm，乳突 单元体之间的间距Wr的取值范围为0.1 mm~0. 25mm。
[0030] 所述乳突单元体的高度H、半径R、单元体间距高度H的取值优选为HXRXR = 0. 16mmX0.1 mmX 0· 1mm，间距