大功率调速型液力偶合器泵轮力矩系数研究

摘要

调速型液力偶合器利用改变液力偶合器工作腔中充液量的办法,在输入转速不变的条件下,达到调节输出转速的目的,具有轻载启动、过载保护、减缓冲击、隔离扭振等优点,应用于水泵、风机等叶片式流体机械的转速调节并具有良好的节能效果。
　　液力偶合器的工程设计目前主要采用相似设计法,即以已有的液力偶合器模型为基础,通过放大或缩小偶合器的循环圆直径进行系列化设计,设计依据是实际液力偶合器的泵轮力矩系数和基型的相等,这种相似设计在两个偶合器直径、转速相差不大时具有足够的精度,能够满足设计要求。实际上泵轮力矩系数是随直径、转速的变化而变化的。随着设备装机容量的不断扩大,液力偶合器也向高转速、大功率方向发展,而现有的偶合器模型一般直径较小、转速较低,与要设计的实际偶合器直径、转速相差几倍,再认为泵轮力矩系数不变进行相似设计已经不能满足要求,必须对泵轮力矩系数进行修正。
　　本文使用CFD数值模拟方法研究偶合器的泵轮力矩系数随直径、转速的变化规律,为大功率高转速偶合器的设计提供理论支持。
　　本文使用UG软件对液力偶合器进行三维建模,建立单叶片周期对称流道模型,应用GAMBIT软件划分六面体网格,利用FLUENT软件对泵轮输入转速为2000r/min的单叶片周期流道进行流场仿真,研究分析了工作面与非工作面的速度及压力的分布规律。
　　在3％滑差的额定工况下,泵轮输入转速为1000r/min-5000r/min,循环圆直径分别为300mm-550mm,80%充液率和全充液工况下模拟计算了泵轮力矩系数,得到了泵轮力矩系数随循环圆尺寸、泵轮转速的变化规律。计算结果表明:部分充液和全充液下的泵轮力矩系数随转速的变化图的走向趋势基本一致,都随着转速的增大而降低,部分充液下的泵轮力矩系数要整体小于全充液下的。转速恒定,循环圆尺寸越小的泵轮力矩系数反而越大,经计算得知,每增大100mm的循环圆直径,泵轮力矩系数减小的幅度在2%左右。

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第1章 绪 论

1.1 研究目的和意义

1.2调速型液力偶合器概述

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的研究内容

第2章 液力偶合器流场模拟的数学模型

2.1 两相流动的概述

2.2 CFD模型的数值求解方法

2.3湍流模型

2.4液力偶合器流场数值分析模型

2.5本章小结

第3章 调速型液力偶合器流场分析

3.1调速型液力偶合器流场分析

3.2制动工况流场分析

3.3牵引工况流场分析

3.4额定工况流场分析

3.5对比分析不同工况

3.6本章小节

第4章 调速型液力偶合器特性预测

4.1液力偶合器特性预测方法研究

4.2.计算泵轮力矩方法的研究

4.3力矩系数随转速的研究

4.4本章小结

结 论

参考文献

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