一種耦合仿生雙渦輪液力變矩器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種雙渦輪液力變矩器，具體涉及YJSW335型耦合仿生雙渦輪液 力變矩器。
【背景技術】
[0002] 液力變矩器是以液體為工作介質，利用動能的變化來實現轉矩、轉速轉換和傳遞 的傳動裝置，具有載荷自適應、無級變速、減振隔振及穩定的低速性能等優點，目前，在各種 工程機械中，液力傳動已經占絕對的優勢地位，廣泛應用于工程機械、汽車、軍工及石油機 械等，是車輛傳動系統的關鍵部件。其運行的效率對整車的經濟性和排放有著重要和直接 的影響。然而，現有工程機械液力變矩器效率較低，基本在80%左右、甚至更低。這不僅僅 是資源與能源的浪費，并且更多的排放導致環境惡化。
[0003]自然界的生物進行著不斷地進化，己經形成了最優化的形態結構及最精確的控制 協調過程，成為了人類研究與學習的資源寶庫。生物體表的各種結構、組織及優異特性，經 過科學家的研究發現，其體表按一定規律，有序分布或排列，簡化形成各種仿生形體，在氣 體、流體和固體系統中己經的得到廣泛的應用。例如，魚類在擺尾加速游動、轉彎等狀態下， 軀體呈現一定的弓形，這時往往具有極大的動力加速度和迅速靈活的反應能力。幾何非光 滑也是形體減阻的重要內容之一。生活在陸地上的生物，在潮濕土壤中而又不易粘附土壤 的生物體表表現為非光滑表面形態；生活在海洋中的生物，尤其是行動敏捷的水生生物，其 體表很多也都是不光滑的，而是由鱗片或皮下結締組織構成的非光滑。因此，借用具有優良 減阻機理的仿生結構，開展流體機械的葉片仿生設計，具有很高的應用價值。

【發明內容】

[0004] 本實用新型要解決的技術問題是提供一種耦合仿生雙渦輪液力變矩器，該變矩器 在不改變原有液力變矩器結構的基礎上，采用仿生耦合技術達到節能增效的目的，提高雙 渦輪液力變矩器的效率。
[0005] 為了解決上述技術問題，本實用新型的耦合仿生雙渦輪液力變矩器包括栗輪，栗 輪外環，栗輪內環，第一渦輪，導輪，第二渦輪；所述第二渦輪的葉片采用仿生葉片，其環量 分配函數多項式為：y=ax2+bx+c，其中X為中弧線上各等分點的橫坐標，y為相應的環量 分配值；參數a，b，c的取值范圍如下：
[0007] 所述參數a，b，c優選a= -0? 7374,b= -0? 2919,c= 1. 0108。
[0008] 本實用新型中第二渦輪葉片采用仿生葉片，與常規雙渦輪液力變矩器相比，提高 了啟動扭矩比和效率，并且栗輪容量系數CF也大于常規雙渦輪液力變矩器。
[0009] 進一步，所述第一渦輪的葉片采用仿生葉片，其環量分配函數的多項式為：y= ax4+bx3+cx2+dx+e，其中x為中弧線上各等分點的橫坐標，y為相應的環量分配值，參數a，b，c，d，e的取值范圍為如下：
[0011] 所述參數a，b，c，d，e優選a= 4. 1141，b= -5. 08,c= _0? 1494,d= 0? 1369,e =0?9918。
[0012] 本實用新型第一渦輪葉片采用仿生葉片，進一步提高了啟動扭矩比和效率，并且 栗輪容量系數大于采用常規葉片的液力變矩器。
[0013] 更進一步，所述栗輪的葉片采用仿生葉片，其環量分配函數的多項式為：y= ax3+bx2+cx+d，其中X為中弧線上各等分點的橫坐標，y為相應的環量分配值，參a，b，c，d的 取值范圍如下：
[0015]所述參數a，b，c，d優選a= -1. 1129,b= -1. 3475,c= 0? 7683,d= -0? 0009。
[0016] 本實用新型栗輪的葉片采用仿生葉片，進一步提高了啟動扭矩比和效率，并且栗 輪容量系數大于采用常規葉片的液力變矩器。
[0017] 本實用新型導輪的葉片采用仿生葉片，其環量分配函數的多項式為：y= ax3+bx2+cx+d，其中X為中弧線上各等分點的橫坐標，y為相應的環量分配值，參數a，b，c， d的取值范圍如下：
[0019]所述參數a，b，c，d優選a= 0? 992,b= -0? 192,c= 0? 1936,d= -0? 0058。
[0020] 本實用新型導輪的葉片采用仿生葉片，更進一步提高了啟動扭矩比和效率，并且 栗輪容量系數大于采用常規葉片的液力變矩器。
[0021] 所述導輪的葉片吸力面上靠近葉片入口的前部布置U型仿生溝槽，該仿生溝槽的 高度h和間距s的無量綱尺寸h+和s+的取值范圍分別為0 <hX25,0 <sS30。
[0022] 所述仿生溝槽的高度h和間距s的尺寸取值范圍為0 <s< 0. 83mm，0 <h< 1mm。
[0023] 所述仿生溝槽的高度h和間距s的尺寸優選h=0.5mm，s=0.5mm。
[0024] 所述仿生溝槽區域起始部位距離葉片入口的距離SL1= 7. 43mm，仿生溝槽區域的 末尾部位離葉片出口的距離為L2= 11.52mm。
[0025] 在液力變矩器的內流場中，分離流動對其性能產生重要影響，不僅會使流動損失 急劇增加，而且分離流動形成的壓力脈動還將導致變矩器工作過程中產生機械振動。本實 用新型在液力變矩器的導輪葉片吸力面上加工一定數量和尺寸的橫向溝槽，以減少液體的 粘附與阻力，以便更好的控制附面層的流動，湍流減阻作用明顯，提高了液力變矩器性能。
[0026] 所述栗輪內環和栗輪外環上分布有球形凹坑，凹坑深度S的取值范圍為0.64mm~ I. 24mm，直徑D取值范圍為I. 28mm~2. 48mm。
[0027] 所述凹坑呈矩陣排列，凹坑的深度S、直徑D、橫向間距W和縱向間距L優選S= 1mm,D= 2mm,ff= 3mm,L= 5mm〇
[0028] 本實用新型在液力變矩器栗輪外環上內表面及內環的外表面上加工凹坑型的非 光滑仿生結構，由于凹坑型非光滑表面摩擦力、剪應力及其附近的湍流粘性均可以變小，同 時凹坑內保持有低速度流動的流體使得切向力變小，從而達到了減小繞軸轉動的力矩的作 用。另外，凹坑內低速流動的流體像滾動的軸承，避免了上面高速流動的流體與葉輪壁面直 接接觸，避免速度梯度的迅速增大，從而避免了渦的大量生成，防止能量的耗散，達到了增 效節能的目的。
[0029] 所述導輪葉片的壓力面出口區域均勻分布乳突單元體形成仿生乳突結構，乳突單 元體半徑R的取值范圍為〇? 〇4mm~0? 1mm，高度H的取值范圍為0? 06mm~0? 16mm，乳突單 元體之間的間距Wr的取值范圍為0?Imm~0? 25mm〇
[0030] 所述乳突單元體的高度H、半徑R、單元體間距高度H的取值優選為HXRXR= 0. 16mmX0.ImmX0? 1mm，間距Wr= 100ym。
[0031] 在實際的液流流動過程中，液力變矩器導輪葉片的壓力面出口區域容易產生非周 期性的流動分離，尤其是在壓力面的尾部區域（出口區域），液流通常具有較高的湍流度， 葉片近壁面的液流速度相對較大，導致壁面摩擦阻力和速度梯度也會相應變大，能量損失 較為嚴重，因此本實用新型在其壓力面出口區域設置了仿生乳突結構，此時的仿生葉片表 面為超疏水表面，能夠減小壁面摩擦阻力，改善流動狀態。
[0032] 本實用新型著眼于液力變矩器與流體介質之間的相互作用力學與運動學關系，采 用現代仿生學原理、仿生耦合理論，將魚類形體仿生、U型仿生溝槽、非光滑表面、疏水表面 四種因素融入到雙渦輪液力變矩器的設計中，通過改善內部的流動狀態，減少黏性應力和 部分區域的壓差阻力，在排除進出口角度、中間流線半徑、葉片數目等參數對于變矩器性能 影響的情況下，通過改變葉片的環量分配函數以及在葉輪葉片表面部分區域加工凹坑、溝 槽、乳突仿生結構提升了液力變矩器性能，達到了節能增效的目的，起到了很好的減阻效 果。
【附圖說明】
[0033] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0034] 圖1是雙渦輪液力變矩器結構示意圖。
[0035] 圖2是葉片測量參數示意圖。
[0036] 圖3a、圖3b分別為現有技術第二渦輪的葉片示意圖和本實用新型的第二渦輪葉 片示意圖。圖3c、圖3d、圖3e是原始常規變矩器與本實用新型中第二渦輪采用仿生葉片時 的啟動扭矩、效率、容量系數對比圖。
[0037] 圖4a、圖4b分別為現有技術第一渦輪的葉片示意圖和本實用新型的第一渦輪葉 片示意圖。圖4c、圖4d、圖4e是原始常規變矩器與本實用新型中第一渦輪采用仿生葉片時 的啟動扭矩、效率、容量系數對比圖。
[0038] 圖5a、圖5b分別為現有技術栗輪的葉片示意圖和本實用新型的栗輪葉片示意圖。 圖5c、圖5d、圖5e是原始常規變矩器與本實用新型中栗輪采用仿生葉片時的啟動扭矩、效 率、容量系數對比圖。
[0039] 圖6a、圖6b分別為現有技術導輪的葉片示意圖和本實用新型的導輪葉片示意圖。 圖6c、圖6d、圖6e是原始常規變矩器與本實用新型中導輪采用仿生葉片時的啟動扭矩、效 率、容量系數對比圖。
[0040] 圖7是U型仿生溝槽微觀示意圖。
[0041] 圖8是具有U型仿生溝槽的導輪葉片示意圖。
[0042] 圖9a、圖9b分別是栗輪外環、栗輪內環放大圖。
[0043] 圖10a、圖IOb分別是凹坑矩陣部分的剖視圖和俯視圖。
[0044] 圖11a、圖11b、圖11c、圖Ild分別是凹坑矩陣的矩形排列、等差排列、菱形排列和 隨機排