液力变矩器是一种通过液体动能变化来传递能量的传动装置,它广泛应用于大功率工程机械领域,尤其是在那些需要柔性传动、无级变速和良好载荷自适应性的场合。然而,由于液力变矩器相较于传统机械式传动效率较低,尤其是在低速大扭矩工况下长期工作时,其发热量会显著增加,导致传动油变质、密封件失效漏油、传动部件磨损等一系列问题,因此,对液力变矩器的热分析是非常必要的。
液力变矩器的发热机理包括液力损失、机械损失和容积损失三个方面。液力损失主要是因为液压油具有黏性,在泵轮、涡轮和导轮之间,以及油液与流道壁之间存在的各种阻力导致摩擦阻力损失和局部阻力损失。机械损失主要由液力变矩器内部零部件的相对运动和摩擦产生。容积损失则是因为在泵轮、涡轮和导轮之间存在间隙,部分传动油在压力差作用下循环流动,不参与动力传递,从而导致传动效率的损失。这些损失最终转化为热量,表现为液力变矩器油温的升高。
为了对液力变矩器的热效应进行分析,研究者构建了一个热计算模型。在此基础上,以某型推土机的液力变矩器为实例,运用MATLAB编程,计算出发动机与液力变矩器共同工作时发热量与传动比的关系曲线。此外,通过Simulink软件对不同传动比下的油温进行仿真,仿真结果展现了液压油温度随时间变化的动态趋势。这些仿真数据可为底盘油冷系统的分析和优化提供重要的技术参考。
液力变矩器发热量的计算公式为Q = gs * nB * (1 - η) / 9550,其中,Q代表发热量,gs是泵轮输入的扭矩,nB是转速,η是液力变矩器的工作效率。通常,液力变矩器的泵轮与发动机飞轮直接相连,通过输入扭矩和转速以及效率来计算发热量。
在MATLAB环境下,通过编程实现上述模型的构建和计算,可以模拟液力变矩器在不同工作条件下的热特性,从而为改善其性能提供理论依据。通过这些仿真分析,工程师能够更好地理解液力变矩器的热行为,并针对性地设计冷却系统,以保证机械传动的稳定性和可靠性。
论文中所提及的MATLAB和Simulink是MathWorks公司出品的两个重要数值计算和系统仿真工具。MATLAB用于数值计算、算法开发、数据可视化以及数据分析等领域,而Simulink作为MATLAB的附加产品,主要用于基于模型的多域仿真和基于模型的设计,可以用来模拟、分析和解决复杂的工程和科学问题。在本论文中,MATLAB被用于构建热计算模型和数据处理,而Simulink则用于油温变化的动态仿真,两者共同工作,使得液力变矩器的热行为研究得以深入展开。
本研究通过构建液力变矩器的热计算模型,使用MATLAB和Simulink软件进行仿真分析,为液力变矩器的热特性研究提供了新的视角和方法,对工程实际中液力变矩器的设计和优化提供了有力的技术支持和参考依据。