【正文】 CR R R R R O R OR O R O R R R RZ O Z O R R R R???????? ? ???? ? ??? ? ? ?????? （ ） RR22= RO22= ZO22= 至此，三圓弧的圓心位置和半徑，均已求出，可以畫出外環(huán)半周，另半周對中線對稱畫出，即可得循環(huán)圓外環(huán)形狀。 如果 RR21＝ RR23， RO21=RO23， Z021=Z023＝ 0，則外環(huán)是一個(gè)圓形， 于是， RR21＝ RR22＝ RR23， RO23＝ RO22＝ RO23， Z021＝ ZO 22＝ Z023＝ 0，即為一圓弧循環(huán)圓。 圖 由所求得的坐標(biāo)畫出三段圓 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 44 圖 由三段圓根據(jù)切點(diǎn)畫出循環(huán)圓外環(huán) 中間流線和內(nèi)環(huán)的確定 已知外環(huán)后，開始確定內(nèi)環(huán)、設(shè)計(jì)流線。確定內(nèi)環(huán)、設(shè)計(jì)流線的原則是使液流速度沿流道均勻變化。為此假定在同一過流斷面上各點(diǎn)的軸面流速 vm 相等，各相鄰流線所形成的過流面積相等。根據(jù)最佳過流面積為循環(huán)圓面積的 23％ 的原則，對于有效直徑為 355mm 的變矩器，其最佳過流面積為 。 設(shè)定一些元線，在任意元線 上的過流面積 F 可按下列正截頭圓錐體旋轉(zhuǎn)面公式計(jì)算 22sc( r r )c o sF ? ??? ????????????????????? （ ） 式中 θ—— 元線相對垂線的夾角，所有元線均垂直于設(shè)計(jì)流線； 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 45 rs—— 任一元線與外環(huán)交點(diǎn)上的半徑； rc—— 同一元線與內(nèi)環(huán)交點(diǎn)上的半徑； r—— 同一元線與設(shè)計(jì)流線交點(diǎn)上的半徑。 首先，選定一些任意的元線，并算出內(nèi)環(huán)和設(shè)計(jì)流線的初步輪廓。 半徑 rs 和用角 θ從圖中量出，而 rc 和 r 則可相應(yīng)地按下式計(jì)算 122cs c o sr = ( r )F ?? ?????????????????????? （ ） 122s c o sr = ( r )2F ?? ?????????????????????? （ ） 算得的半徑與相應(yīng)元線之交點(diǎn)的軌跡就是內(nèi)環(huán)。仿照這一過程，可選出一些更接近于垂直設(shè)計(jì)流線的新的元線，并重復(fù)上述計(jì)算，直到內(nèi)環(huán)變成由外環(huán)與設(shè)計(jì)過流面積所確定的光滑曲線為止。 圖 在圓弧內(nèi)按過流面積相等的原則分十等分 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 46 圖 測量十等分后交線與外環(huán)相交的 rs和θ 測量數(shù)據(jù)列于下，并且由式 與 計(jì)算出 r 和 rc： （ mm） 1. rs= θ=16186。 rc= r= 2. rs= θ=32186。 rc= r= 3. rs= θ=46186。 rc= r= 4. rs= θ=46186。 rc= r= 5. rs= θ=71186。 rc= r= 6. rs= θ=85186。 rc= r= 7. rs= θ=97186。 rc= r= 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 47 8. rs= θ=111186。 rc= r= 9. rs= θ=124186。 rc= r= 10. rs= θ=149186。 rc= r= 圖 利用測量與計(jì)算出的數(shù)據(jù)調(diào)整十等分，并按交點(diǎn)畫出內(nèi)環(huán)和中間流線 圖 完整做出循環(huán)圓的外環(huán)內(nèi)環(huán)和中間流 線 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 48 圖 對泵輪進(jìn)行按過流面積相等的原則的十等分 圖 做出完整的十等分圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 49 4 葉片設(shè)計(jì) 泵輪 葉片設(shè)計(jì) 液力變矩器泵輪的工作特性 可以把泵輪在液力變矩器中的作用歸納為以下幾點(diǎn)。 ①泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于葉片對液流的作用，使液體產(chǎn)生圓周運(yùn)動(dòng) (牽連運(yùn)動(dòng) )的速度 uB 和沿葉片間通道的相對運(yùn)動(dòng)速度 wB，合成為絕對速度 vB。 ②由于液流進(jìn)入葉片和流出葉片的絕對速度在數(shù)量和方向上的變化，使液體的動(dòng)量矩發(fā)生變化。液流動(dòng)量矩的變化是由于泵輪上的轉(zhuǎn)矩 TB 通過葉片對 液流作用的結(jié)果。 ③由發(fā)動(dòng)機(jī)輸入液力變矩器的功率，通過泵輪葉片對液流的作用，將機(jī)械能變?yōu)橐后w的液體能，并以能頭 H 表示。液體能的能頭由兩部分組成：一是動(dòng)能，它是由液體絕對運(yùn)動(dòng)和相對運(yùn)動(dòng)的速度增高來表示的，這一項(xiàng)占主要地位；另一部分是壓力能，它是由于牽連運(yùn)動(dòng)的離心壓力和相對運(yùn)動(dòng)中由于截面的變化所引起的速度變化，而最終引起壓頭的變化。 下面通過對泵輪葉片入口和出口處液流速度三角形的分析，來建立上述參數(shù)變化的數(shù)量關(guān)系。 (1)泵輪人口和出口處的速度三角形 液體在泵輪葉片入口處和出口處的速度三 角形 (見圖 )，實(shí)際上是指入口處液流尚未進(jìn)入前和出口處液流剛離開葉片后的速度三角形。對下面討論的渦輪和導(dǎo)輪也是如此。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 50 圖 泵輪入口和出口的速度三角形 液體的牽連運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此牽連運(yùn)動(dòng)速度 uB 的方向?yàn)閳A周的切線方向，其大小則與轉(zhuǎn)速 nB和葉片入口和出口處的半徑 rBl和 rB2有關(guān)。圖 上 (2)泵輪葉片與液流相互作用的轉(zhuǎn)矩 液體在泵輪葉片的作用下，動(dòng)量矩發(fā)生了變化，液體由葉片入口至出口，動(dòng)量矩增大，其原因是由于泵輪上轉(zhuǎn)矩 TB 作用的結(jié)果。泵輪與液體相互作用的轉(zhuǎn)矩關(guān)系式可 以由下式表示，即 ?????????????? （ ） 將 vuB1rB1=vuD2rD2代人上式得 ??????????????? （ ） 泵輪中動(dòng)量矩的增長情況 (假設(shè)是線性均勻增長，實(shí)際情況則不一定是均勻的 )及其與泵輪轉(zhuǎn)矩間的關(guān)系見 圖 。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 51 液力變矩器泵輪的三維設(shè)計(jì) 圖 測量外環(huán)點(diǎn)的軸向距離和半徑 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 52 圖 測量內(nèi)環(huán)點(diǎn)的軸向距離和半徑 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 53 圖 測量內(nèi)外環(huán)十等分的弧長 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 54 表 AUTOCAD 測量泵輪數(shù)據(jù) 外環(huán) 序號(hào) 半徑 /mm 軸向距離 /mm 弧長 /mm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 測量變矩器泵輪葉片的相應(yīng)數(shù)據(jù)列于 表 。 現(xiàn)在，需將計(jì)算出的角度轉(zhuǎn)換為可以繪制三維葉片的葉形坐標(biāo)。利用內(nèi)外環(huán)半徑和偏移量，可以方便并能夠精確地確定葉片的形狀。 為了確定任一葉片元線上的偏移量 xk，可利用下式計(jì)算 21s in ( )k kkkkkJx r yr???? ? ????????????????????? （ ） 式中 J—— 相鄰兩點(diǎn)間的弧長； e—— 相鄰兩點(diǎn)元線之間的距離； y—— 元線起點(diǎn)所在軸面與徑向參考平面夾角； rk—— 元線與設(shè) 計(jì)流線之交點(diǎn)上的半徑，或視具體情況，表示元線上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 55 與內(nèi)環(huán)或外環(huán)之交點(diǎn)上的半徑； A—— 元線的序號(hào)， A＝ O， 1， 以直線連接內(nèi)外環(huán)之相應(yīng)點(diǎn)，即可作出泵輪葉片的葉形。 則由 式 計(jì)算泵輪外環(huán)偏移量列與下： X10= sin(0)=0 X9=(J10/r10)=()= X8=(+)= X7=(+)= X6= (+)= X5= (+)= X4= (+)= X3= (+)= X2= (+)= X1= (+)= X0= (+)= 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 56 表 AUTOCAD 測量泵輪數(shù)據(jù) 內(nèi)環(huán) 序號(hào) 半徑 /mm 軸向距離 /mm 弧長 /mm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 測量變矩器泵輪葉片的相應(yīng)數(shù)據(jù)列于 表 。 則由 式 計(jì)算泵輪內(nèi)環(huán)偏移量列與下： X10= (0)=0 X9= ()= X8= (+)= X7= (+)= X6= (+)= X5= (+)= X4= (+)= X3= (+)= 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 57 X2= (+)= X1= (+)= X0= (+)= 利用所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三坐標(biāo)，繪畫于 UG 軟件中 圖 泵輪葉片三維示意圖 渦輪 葉片設(shè)計(jì) 液力變矩器渦輪的工作特性 根據(jù)對液力變矩器工作過程的分析，渦輪在液力變矩器中的工作可歸納如下。 ①當(dāng)由泵輪流出的高速液流沖擊渦輪葉片時(shí)，葉片將液體能轉(zhuǎn)變?yōu)?渦輪軸上的機(jī)械能。液流離開渦輪時(shí)，其能頭降低，絕對速度在方向和數(shù)量上均發(fā)生變化。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 58 ②渦輪葉片改變液流的動(dòng)量矩，使渦輪軸獲得來自液流作用的轉(zhuǎn)矩TT。 下面通過對液流流經(jīng)渦輪葉片時(shí)，入口和出口處速度三角形的變化來確定上述變化的數(shù)量關(guān)系。 (1)渦輪入口和出口處的速度三角形 液流在渦輪流道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)與泵輪一樣，也是由在葉片間通路的相對運(yùn)動(dòng)和與渦輪一起的牽連運(yùn)動(dòng)組成的。 液流在渦輪葉片入口和出口處的速度三角形，見 圖 。 圖 渦輪人口和出口的速度三角形 唯一的特 殊情況是當(dāng)渦輪制動(dòng)時(shí)，由于 nT＝ 0，液流的運(yùn)動(dòng)僅是沿工作輪流道的相對運(yùn)動(dòng)。如果葉片通道的斷面面積不變，液流運(yùn)動(dòng)速度的大小就不會(huì)發(fā)生變化，但液流運(yùn)動(dòng)速度的方向改變了。 (2)液流與渦輪葉片相互作用的轉(zhuǎn)矩 液流在沖擊渦輪葉片時(shí)，由于液流速度在大小和方向上不斷發(fā)生變化，因此動(dòng)量矩也發(fā)生變化。 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 59 液流作用于渦輪上的轉(zhuǎn)矩為 ???????????????? （ ） ，因此上式可改寫成 ???????????????? （ ） 液流流經(jīng)渦輪的動(dòng)量矩減少， TT 為負(fù)值，表示液體傳出轉(zhuǎn)矩。 渦輪中動(dòng)量矩的變化情況及渦輪轉(zhuǎn)矩 TT 見 圖 。 液力變矩器渦輪的三維設(shè)計(jì) 由于泵輪葉片參數(shù)與渦輪相等故得以下數(shù)據(jù)： 表 AUTOCAD 測量數(shù)據(jù) 渦輪外環(huán) 序號(hào) 半徑 /mm 軸向距離 /mm 弧長 /mm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 測量變矩器渦輪葉片的相應(yīng)數(shù)據(jù)列于 表 。 則由 式 計(jì)算渦輪外環(huán)偏移量列與下： 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 60 X10=0 X9= X8= X7= X6= X5= X4= X3= X2= X1= X0= 表 AUTOCAD 測量數(shù)據(jù) 渦輪內(nèi)環(huán) 序號(hào) 半徑 /mm 軸向距離 /mm 弧長 /mm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 61 測量變矩器渦輪葉片的相應(yīng)數(shù)據(jù)列于表 。 則由式 計(jì)算渦輪內(nèi)環(huán)偏移量列與下： X10=0 X9= X8= X7= X6= X5= X4= X3= X2= X1= X0= 利用所得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三坐標(biāo)，繪畫于 UG 軟件中 圖 渦輪葉片三維示意圖 上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） YJ355型液力變矩器總成的設(shè)計(jì) 62 導(dǎo)輪