一种液力变矩器导轮结构的制作方法

本发明涉及一种液力变矩器导轮结构，尤其是具有轮循环圆及空间三维流线形叶片结构的液力变矩器新型导轮结构。

背景技术

液力变矩器导轮在工作过程中固定不动，只是将液力变矩器涡轮流出的旋转程度增加的工作油经叶片间的过流腔传输到液力变矩器泵轮入口。液力变矩器导轮在工作油传输过程中通过叶片进出口角度的变化，将一部分压力能转换成动能，使工作油的旋转程度增加后再回到液力变矩器泵轮入口。导轮在液力变矩器整个工作过程中起到变矩的作用，导轮性能的好坏直接影响液力变矩器的变矩能力及液流的传递效率。

目前液力变矩器导轮循环圆内外环圆形结构并沿中心左右对称且叶片为空间流线形的结构几乎没有，因为此种结构对叶片的设计水平要求较高，难度较大。大部分采用减短循环圆宽度及叶片长度的方法来降低难度，但这对液力变矩器的变矩性能及整体传动效率影响很大，直接导致变矩能力降低，传动效率下降，而液力变矩器整个工况的工作性能和传动效率又对整机的燃油性能影响最大。本发明是在结合液力变矩器的实际使用工况，对液力变矩器导轮经多次优化设计及试验验证后优选出的最为优越的液力变矩器导轮循环圆结构及空间三维流线形叶片结构，此种结构有利于液力变矩器导轮叶片模具的仿真制造加工和降低叶片铸造分模时的难度，并且对液力变矩器性能提高显著，在国内应属于领先水平。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种液力变矩器导轮结构。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种液力变矩器导轮结构，所述液力变矩器导轮包括靠近循环圆中心的内环、外环、及与内环和外环相联结的21个均布的相同叶片；上述的内环和外环形成圆弧结构的循环圆腔；所述内环和外环沿旋转中心环形布置，所述循环圆腔沿旋转轴线方向，并且沿循环圆中心线两侧左右对称；所述21个相同叶片在循环圆腔内在360°圆周方向均匀布置；

所述内环的外环弧面为半径r29mm的圆弧结构；

所述外环的内环弧面为半径r60mm的圆弧结构；

内环的外环弧面和外环的内环弧面的中心设计在循环圆中心线上。

所述内外环的设计流线相对半径rd1＝rd2＝0.0942，此参数是与泵轮相对半径rb2＝1时相对应的；相对轴面面积ad1＝0.6968，ad2＝0.7377；

所述叶片包括叶片本体，所述叶片本体沿液流方向自进口端至出口端成空间三维流线型结构，叶片本体的中间流线进口角105±1°，出口角25±1°；叶片的内环弧面与内环的外环弧面相联，叶片的外环弧面与外环的内环弧面相联；叶片内环进口厚度6.3mm，出口厚度2.5mm；叶片外环进口厚度7.9mm，出口厚度2.1mm，叶片在内环与外环之间根据叶片厚度不同圆滑过渡。

叶片本体的进出口端以叶片厚度为直径设计成圆形弧面，且厚度自叶片进口端至出口端沿叶片角度空间均匀过渡，并形成空间流线形本体，从设计上保证了两叶片之间空间流道截面的均匀过渡和叶片进出口端的圆滑过渡，减小了流道中的液流冲击和紊流以及叶片进出口端的液流偏离。

叶片本体的厚度设计尽量保证内环流线形弧线和外环流线形弧线沿xz投影方向尽量叠加，尽量减小叶片扭曲程度，使叶片内、外环之间空间曲面光滑过渡，有利于液力变矩器导轮空间三维曲面叶片模具的仿真制造加工和降低叶片铸造分模时的难度。

液力变矩器导轮为整体铝合金铸造一体成型结构，便于叶轮铸造过程中的翻模，及叶片及流道内铸造渣体及瘤体的清除，减小流道液流冲击。

综上所述，液力变矩器新型导轮因采用沿中心左右对称的圆形循环圆和空间三维流线形叶片结构，增加了导轮循环圆腔的过流面积，使液流沿弧面流动，并使腔内液流沿叶片流线均匀过渡，减小了导轮循环圆内部液流冲击和紊流及叶片进出口端的液流偏离，使压力能能更好的转换成动能，增加了导轮的变矩能力及传动效率，显著提高了液力变矩器的整体工作效率及性能。此种液力变矩器通过与整机性能的合理匹配，更能有效地降低整机的燃油率，提高整机的工作效率，达到预期的节能效果。另外本发明还具有结构简单、易于叶片模具仿真制造加工和降低叶片铸造分模难度等优点。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1的a-a剖视图；

图3是本发明去掉内环结构示意图；

图4是循环圆平面结构示意图；

图5是叶片结构示意图；

图6和图7是叶片不同角度结构示意图；

图8是液力变矩器牵引工况原始特性曲线图。

图1中：1、叶片；1-1、内环弧面；1-2、外环弧面；2、外环；2-1、内环弧面；3、循环圆空间腔；4、内环；4-1、外环弧面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1至图6，一种液力变矩器导轮结构，所述液力变矩器导轮包括靠近循环圆中心的内环4、外环2、及内环和外环之间相联结的21个相同的叶片1；其中靠近循环圆中心的为内环，靠近轴线的为外环；上述的内环和外环形成圆弧结构的循环圆腔3；所述内环和外环沿旋转中心环形布置，所述循环圆腔沿旋转轴线方向，并且沿循环圆中心线两侧左右对称；所述的21个相同叶片其内环与循环圆内环外圆弧面相联，外环与循环圆外环内圆弧面相联，21个叶片在循环圆腔内在360°圆周方向均匀布置，将循环圆腔沿液流方向阻隔成空间形状相同的液体通道。

所述内环4的外环弧面4-1为等径的圆弧结构，其半径为r29mm，参阅图4；

所述外环2的内环弧面2-1为等径的圆弧结构；其半径为r60mm，参阅图4；

所述叶片包括相同叶片本体21片，所述叶片本体沿液流方向自进口端至出口端成空间三维流线型结构；导轮叶片本体的中间流线进口角105±1°，出口角25±1°，叶片自进口端至出口端根据叶片角度成空间流线型曲面结构；叶片1的内环弧面1-1与内环4的外环弧面4-1相联，叶片1的外环弧面1-2与外环2的内环弧面2-1相联；叶片内环进口厚度6.3mm，出口厚度2.5mm；叶片外环进口厚度7.9mm，出口厚度2.1mm，叶片在内环与外环之间根据叶片厚度不同圆滑过渡。

叶片本体的进出口端以叶片厚度为直径设计成圆形弧面，且厚度自叶片进口端至出口端沿叶片角度空间均匀过渡，并形成空间流线形本体，从设计上保证了两叶片之间空间流道截面的均匀过渡和叶片进出口端的圆滑过渡，减小了流道中的液流冲击和紊流以及叶片进出口端的液流偏离。

叶片本体的厚度设计，尽量保证内环流线形弧线和外环流线形弧线沿xz投影方向尽量叠加，尽量减小叶片扭曲程度，使叶片内、外环之间空间曲面光滑过渡，有利于液力变矩器导轮空间三维曲面叶片模具的仿真制造加工和降低叶片铸造分模时的难度。

液力变矩器导轮为整体铝合金铸造一体成型结构，便于叶轮铸造过程中的翻模，及叶片及流道内铸造渣体及瘤体的清除，减小流道液流冲击。

本发明在实际使用时，液力变矩器导轮通过外环2内孔的螺栓孔与固定在液力变矩器壳体上的导轮座相联，导轮在整个工作过程中固定不动。液流沿导轮循环圆及叶片形成的空间腔从涡轮流向泵轮，并使压力能转换成动能，起到变矩的作用。

综上所述，液力变矩器新型导轮因采用沿中心左右对称的圆形循环圆和空间三维流线形叶片结构，增加了导轮循环圆腔的过流面积，使液流沿弧面流动，并使腔内液流沿叶片流线均匀过渡，减小了导轮循环圆内部液流冲击和紊流及叶片进出口端的液流偏离，使压力能能更好的转换成动能，增加了导轮的变矩能力及传动效率，显著提高了液力变矩器的整体工作效率及性能。此种液力变矩器通过与整机性能的合理匹配，更能有效地降低整机的燃油率，提高整机的工作效率，达到预期的节能效果。另外本发明还具有结构简单、易于叶片模具仿真制造加工和降低叶片铸造分模难度等优点。

为了进一步说明本发明的特性，特举试验数据加以证明本发明的优点。

导轮叶栅用于355mm循环圆液力变矩器的试验验证：

液力变矩器牵引工况原始参数特性表：

液力变矩器牵引工况原始参数和图8液力变矩器牵引工况原始特性曲线中：i－速比；k－变矩比；η－效率；mb－能容。从数据表中可看出液力变矩器最高效率0.861，高效范围(效率为75的两点速比)0.872/0.394＝2.213；效率及高效范围比同等性能的液力变矩器提高显著，一般液力变矩器效率低于0.85，高效范围低于2。综上所述，本发明增加了导轮循环圆腔的过流面积，使液流沿弧面流动，并使腔内液流沿叶片流线均匀过渡，减小了导轮循环圆内部液流冲击和紊流及叶片进出口端的液流偏离，使压力能能更好的转换成动能，增加了导轮的变矩能力及传动效率，显著提高了液力变矩器的整体工作效率及性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，例如循环圆及叶片大小按相似原理缩放用于其它类似产品，叶片厚度±3mm的增减，叶片进口角±10°、出口角±5°的调整等均应包含在本发明的保护范围之内。