装载机发动机与液力变矩器性能匹配设计(附件)
毕业设计说明书（论文）外文毕业设计说明书（论文）外文目 录 1 绪 论 11.1国内外装载机发动机与液力变矩器性能匹配设计的研究现状 11.2常用匹配方案概述 31.3本课题主要研究内容与方法 32 装载机作业方式分类 42.1“I”型作业方式 42.2“L”型作业方式 52.3“T”型作业方式 52.4“V”型作业方式 62.5本章小结 63 液压系统实际消耗发动机转矩的计算 83.1试验数据的采集 83.2试验数据的处理 83.2.1试验数据的分段处理 93.2.2试验数据的合并处理 113.2.3试验数据信号的滤波与去异值处理 123.2.4数据的平稳性检验 133.2.5典型作业循环的确定 143.3实际消耗发动机转矩的计算 153.4本章小结 154 基于V型作业的发动机与液力变矩器匹配 164.1发动机与液力变矩器原始特性参数 164.2液力变矩器循环圆直径的确定 164.3匹配结果分析 204.4本章小结 24结 论 25致 谢 26参 考 文 献 271 绪 论装载机是一种在各种建设工程的土石方施工中广泛使用的机械，装载机具有生产效率高，操作简单，作业机动性好等优点。基于装载机的工作性质，其传动性能的好坏便决定了装载机在建设工程中的效率高低。目前装载机使用的普遍都是液力机械传动。这种传动方式可以使装载机发动机的输出效率得以充分利用，也可以满足装载机在日常工况中的作业强度，使得装载机可以适应实际作业中的剧烈载荷变化。而这种传动方式的关键便是发动机与液力变矩器匹配的合理性。如果两者匹配不当，或者液力变矩器的选择不合适，都会导致液力机械传动方式的优点得不到较好的体现，则装载机整体的输出功率便会下降，油耗率提升，所以发动机与液力变矩器匹配的有效性性和科学性十分关键。因此实现发动机与液力变矩器更科学有效的匹配是具有实际意义的。1.1 国内外装载机发动机与液力变矩器性能匹配设计的研究现状国内的装载机发展起步于上世纪60年底，自此开始，发展速度日趋加快，而里程碑式的突破，便是ZL50型装载机的研制成功，这也成为了国内最典型最具有研究价值的装载机，国内的众多研究机构都是基于此机型来进行优化改进设计的。而目前国内在其发动机与液力变矩器匹配方法上采取了较多科学且合理的途径，并在实际生产中广泛应用。郑广军等人实践证明了用牛顿法、N值法和直接求根法求解发动机与液力变矩器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
的共同工作点的精度和有效性。乔海周等人提出了基于操作条件的匹配优化方法，并利用邻近网格图对结果进行了分析。刘钊提出了一种按照一般作业工况扣除一定比例转矩，将剩余转矩与液力变矩器进行匹配的方案。徐礼超等提出了基于液力变矩器圆直径的功率匹配优化方案， 与全功率匹配和部分功率匹配相比，大大提高了功率和经济性，使铲装过程更高效。李金辉等人应用MATLAB软件将发动机数据进行拟合，证明了该方法具有精度高和实用性强的特点。彭正虎等人基于遗传算法优化了液力变矩器的循环圆直径，提高了其涡轮的有效功率和起步时的最大扭矩，也提升了装载机的动力性。国外的装载机技术起步于上世纪20年代，国外的装载机技术发展到现在一直领先国内，在技术方面目前还有较大的差距。在一个典型的V型操作中，Filla 通过装载机试验测量了液压系统和传动系统之间的发动机功率分布。试验结果表明，装载机运行时发动机功率分布复杂，操作过程不易，比例分配。为了研究液力变矩器，根据流量方程和相关假设给出了液力变矩器的转矩和转速之间的关系。根据其推导，液力变矩器泵轮速度可以从涡轮机输出功率导出，并且涡轮转速是有限的，因为它是基于其对转矩转换器不是真正无级变速器的研究。Bohr测试了不同工作电压下的液力变矩器。最终结果表明，液力变矩器在高速工作以及低频率下稳态特性与动态特性有着较大的差别。由此可见，国内的研究方向主要是找出两者科学合理的匹配方法，而国外则偏向于两者工作的高效性研究。在如今的互联网信息时代，计算机技术的发展为研究带来了更多科学有效的途径。更优化的数据处理软件，更强大的仿真建模软件都为匹配方案的研究带来了更多合理的途径。1.2 常用匹配方案概述在目前的生产过程中采用的匹配方案一般为3种，分别为全功率匹配、部分功率匹配以及折衷匹配。其中全功率匹配是将发动机外特性转矩减去变速泵满载、转向泵与工作泵空载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，在装载机运输物料时，发动机在额定工作点工作，此时装载机的动力性与经济性较好，但在铲装过程中，装载机的动力性较差，各工作装置效率低下。部分功率匹配是将发动机外特性转矩减去转向泵空载、变速泵与工作泵满载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，与全功率匹配相反，部分功率匹配是在发动机在装载机铲装物料时在额定工作点工作，此时装载机的各项性能较好，但在运输物料时，性能就会相应降低。折衷匹配则认为匹配点选择在比发动机全功率匹配额定工作点转速大50r/min左右比较合适，相较于前两种匹配方案，折衷匹配使得装载机在铲装物料和运输物料过程中自身的动力性不是最好也不是最差[1]。
目 录
1 绪 论 1
1.1国内外装载机发动机与液力变矩器性能匹配设计的研究现状 1
1.2常用匹配方案概述 3
1.3本课题主要研究内容与方法 3
2 装载机作业方式分类 4
2.1“I”型作业方式 4
2.2“L”型作业方式 5
2.3“T”型作业方式 5
2.4“V”型作业方式 6
2.5本章小结 6
3 液压系统实际消耗发动机转矩的计算 8
3.1试验数据的采集 8
3.2试验数据的处理 8
3.2.1试验数据的分段处理 9
3.2.2试验数据的合并处理 11
3.2.3试验数据信号的滤波与去异值处理 12
3.2.4数据的平稳性检验 13
3.2.5典型作业循环的确定 14
3.3实际消耗发动机转矩的计算 15
3.4本章小结 15
4 基于V型作业的发动机与液力变矩器匹配 16
4.1发动机与液力变矩器原始特性参数 16
4.2液力变矩器循环圆直径的确定 16
4.3匹配结果分析 20
4.4本章小结 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 绪 论
装载机是一种在各种建设工程的土石方施工中广泛使用的机械，装载机具有生产效率高，操作简单，作业机动性好等优点。基于装载机的工作性质，其传动性能的好坏便决定了装载机在建设工程中的效率高低。目前装载机使用的普遍都是液力机械传动。这种传动方式可以使装载机发动机的输出效率得以充分利用，也可以满足装载机在日常工况中的作业强度，使得装载机可以适应实际作业中的剧烈载荷变化。而这种传动方式的关键便是发动机与液力变矩器匹配的合理性。如果两者匹配不当，或者液力变矩器的选择不合适，都会导致液力机械传动方式的优点得不到较好的体现，则装载机整体的输出功率便会下降，油耗率提升，所以发动机与液力变矩器匹配的有效性性和科学性十分关键。因此实现发动机与液力变矩器更科学有效的匹配是具有实际意义的。
1.1 国内外装载机发动机与液力变矩器性能匹配设计的研究现状
国内的装载机发展起步于上世纪60年底，自此开始，发展速度日趋加快，而里程碑式的突破，便是ZL50型装载机的研制成功，这也成为了国内最典型最具有研究价值的装载机，国内的众多研究机构都是基于此机型来进行优化改进设计的。而目前国内在其发动机与液力变矩器匹配方法上采取了较多科学且合理的途径，并在实际生产中广泛应用。
郑广军等人实践证明了用牛顿法、N值法和直接求根法求解发动机与液力变矩器的共同工作点的精度和有效性。乔海周等人提出了基于操作条件的匹配优化方法，并利用邻近网格图对结果进行了分析。刘钊提出了一种按照一般作业工况扣除一定比例转矩，将剩余转矩与液力变矩器进行匹配的方案。徐礼超等提出了基于液力变矩器圆直径的功率匹配优化方案， 与全功率匹配和部分功率匹配相比，大大提高了功率和经济性，使铲装过程更高效。李金辉等人应用MATLAB软件将发动机数据进行拟合，证明了该方法具有精度高和实用性强的特点。彭正虎等人基于遗传算法优化了液力变矩器的循环圆直径，提高了其涡轮的有效功率和起步时的最大扭矩，也提升了装载机的动力性。
国外的装载机技术起步于上世纪20年代，国外的装载机技术发展到现在一直领先国内，在技术方面目前还有较大的差距。
在一个典型的V型操作中，Filla 通过装载机试验测量了液压系统和传动系统之间的发动机功率分布。试验结果表明，装载机运行时发动机功率分布复杂，操作过程不易，比例分配。为了研究液力变矩器，根据流量方程和相关假设给出了液力变矩器的转矩和转速之间的关系。根据其推导，液力变矩器泵轮速度可以从涡轮机输出功率导出，并且涡轮转速是有限的，因为它是基于其对转矩转换器不是真正无级变速器的研究。Bohr测试了不同工作电压下的液力变矩器。最终结果表明，液力变矩器在高速工作以及低频率下稳态特性与动态特性有着较大的差别。
由此可见，国内的研究方向主要是找出两者科学合理的匹配方法，而国外则偏向于两者工作的高效性研究。在如今的互联网信息时代，计算机技术的发展为研究带来了更多科学有效的途径。更优化的数据处理软件，更强大的仿真建模软件都为匹配方案的研究带来了更多合理的途径。
1.2 常用匹配方案概述
在目前的生产过程中采用的匹配方案一般为3种，分别为全功率匹配、部分功率匹配以及折衷匹配。其中全功率匹配是将发动机外特性转矩减去变速泵满
载、转向泵与工作泵空载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，在装载机运输物料时，发动机在额定工作点工作，此时装载机的动力性与经济性较好，但在铲装过程中，装载机的动力性较差，各工作装置效率低下。部分功率匹配是将发动机外特性转矩减去转向泵空载、变速泵与工作泵满载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，与全功率匹配相反，部分功率匹配是在发动机在装载机铲装物料时在额定工作点工作，此时装载机的各项性能较好，但在运输物料时，性能就会相应降低。折衷匹配则认为匹配点选择在比发动机全功率匹配额定工作点转速大50r/min左右比较合适，相较于前两种匹配方案，折衷匹配使得装载机在铲装物料和运输物料过程中自身的动力性不是最好也不是最差[1]。
的共同工作点的精度和有效性。乔海周等人提出了基于操作条件的匹配优化方法，并利用邻近网格图对结果进行了分析。刘钊提出了一种按照一般作业工况扣除一定比例转矩，将剩余转矩与液力变矩器进行匹配的方案。徐礼超等提出了基于液力变矩器圆直径的功率匹配优化方案， 与全功率匹配和部分功率匹配相比，大大提高了功率和经济性，使铲装过程更高效。李金辉等人应用MATLAB软件将发动机数据进行拟合，证明了该方法具有精度高和实用性强的特点。彭正虎等人基于遗传算法优化了液力变矩器的循环圆直径，提高了其涡轮的有效功率和起步时的最大扭矩，也提升了装载机的动力性。国外的装载机技术起步于上世纪20年代，国外的装载机技术发展到现在一直领先国内，在技术方面目前还有较大的差距。在一个典型的V型操作中，Filla 通过装载机试验测量了液压系统和传动系统之间的发动机功率分布。试验结果表明，装载机运行时发动机功率分布复杂，操作过程不易，比例分配。为了研究液力变矩器，根据流量方程和相关假设给出了液力变矩器的转矩和转速之间的关系。根据其推导，液力变矩器泵轮速度可以从涡轮机输出功率导出，并且涡轮转速是有限的，因为它是基于其对转矩转换器不是真正无级变速器的研究。Bohr测试了不同工作电压下的液力变矩器。最终结果表明，液力变矩器在高速工作以及低频率下稳态特性与动态特性有着较大的差别。由此可见，国内的研究方向主要是找出两者科学合理的匹配方法，而国外则偏向于两者工作的高效性研究。在如今的互联网信息时代，计算机技术的发展为研究带来了更多科学有效的途径。更优化的数据处理软件，更强大的仿真建模软件都为匹配方案的研究带来了更多合理的途径。1.2 常用匹配方案概述在目前的生产过程中采用的匹配方案一般为3种，分别为全功率匹配、部分功率匹配以及折衷匹配。其中全功率匹配是将发动机外特性转矩减去变速泵满载、转向泵与工作泵空载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，在装载机运输物料时，发动机在额定工作点工作，此时装载机的动力性与经济性较好，但在铲装过程中，装载机的动力性较差，各工作装置效率低下。部分功率匹配是将发动机外特性转矩减去转向泵空载、变速泵与工作泵满载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，与全功率匹配相反，部分功率匹配是在发动机在装载机铲装物料时在额定工作点工作，此时装载机的各项性能较好，但在运输物料时，性能就会相应降低。折衷匹配则认为匹配点选择在比发动机全功率匹配额定工作点转速大50r/min左右比较合适，相较于前两种匹配方案，折衷匹配使得装载机在铲装物料和运输物料过程中自身的动力性不是最好也不是最差[1]。
目 录
1 绪 论 1
1.1国内外装载机发动机与液力变矩器性能匹配设计的研究现状 1
1.2常用匹配方案概述 3
1.3本课题主要研究内容与方法 3
2 装载机作业方式分类 4
2.1“I”型作业方式 4
2.2“L”型作业方式 5
2.3“T”型作业方式 5
2.4“V”型作业方式 6
2.5本章小结 6
3 液压系统实际消耗发动机转矩的计算 8
3.1试验数据的采集 8
3.2试验数据的处理 8
3.2.1试验数据的分段处理 9
3.2.2试验数据的合并处理 11
3.2.3试验数据信号的滤波与去异值处理 12
3.2.4数据的平稳性检验 13
3.2.5典型作业循环的确定 14
3.3实际消耗发动机转矩的计算 15
3.4本章小结 15
4 基于V型作业的发动机与液力变矩器匹配 16
4.1发动机与液力变矩器原始特性参数 16
4.2液力变矩器循环圆直径的确定 16
4.3匹配结果分析 20
4.4本章小结 24
结 论 25
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 绪 论
装载机是一种在各种建设工程的土石方施工中广泛使用的机械，装载机具有生产效率高，操作简单，作业机动性好等优点。基于装载机的工作性质，其传动性能的好坏便决定了装载机在建设工程中的效率高低。目前装载机使用的普遍都是液力机械传动。这种传动方式可以使装载机发动机的输出效率得以充分利用，也可以满足装载机在日常工况中的作业强度，使得装载机可以适应实际作业中的剧烈载荷变化。而这种传动方式的关键便是发动机与液力变矩器匹配的合理性。如果两者匹配不当，或者液力变矩器的选择不合适，都会导致液力机械传动方式的优点得不到较好的体现，则装载机整体的输出功率便会下降，油耗率提升，所以发动机与液力变矩器匹配的有效性性和科学性十分关键。因此实现发动机与液力变矩器更科学有效的匹配是具有实际意义的。
1.1 国内外装载机发动机与液力变矩器性能匹配设计的研究现状
国内的装载机发展起步于上世纪60年底，自此开始，发展速度日趋加快，而里程碑式的突破，便是ZL50型装载机的研制成功，这也成为了国内最典型最具有研究价值的装载机，国内的众多研究机构都是基于此机型来进行优化改进设计的。而目前国内在其发动机与液力变矩器匹配方法上采取了较多科学且合理的途径，并在实际生产中广泛应用。
郑广军等人实践证明了用牛顿法、N值法和直接求根法求解发动机与液力变矩器的共同工作点的精度和有效性。乔海周等人提出了基于操作条件的匹配优化方法，并利用邻近网格图对结果进行了分析。刘钊提出了一种按照一般作业工况扣除一定比例转矩，将剩余转矩与液力变矩器进行匹配的方案。徐礼超等提出了基于液力变矩器圆直径的功率匹配优化方案， 与全功率匹配和部分功率匹配相比，大大提高了功率和经济性，使铲装过程更高效。李金辉等人应用MATLAB软件将发动机数据进行拟合，证明了该方法具有精度高和实用性强的特点。彭正虎等人基于遗传算法优化了液力变矩器的循环圆直径，提高了其涡轮的有效功率和起步时的最大扭矩，也提升了装载机的动力性。
国外的装载机技术起步于上世纪20年代，国外的装载机技术发展到现在一直领先国内，在技术方面目前还有较大的差距。
在一个典型的V型操作中，Filla 通过装载机试验测量了液压系统和传动系统之间的发动机功率分布。试验结果表明，装载机运行时发动机功率分布复杂，操作过程不易，比例分配。为了研究液力变矩器，根据流量方程和相关假设给出了液力变矩器的转矩和转速之间的关系。根据其推导，液力变矩器泵轮速度可以从涡轮机输出功率导出，并且涡轮转速是有限的，因为它是基于其对转矩转换器不是真正无级变速器的研究。Bohr测试了不同工作电压下的液力变矩器。最终结果表明，液力变矩器在高速工作以及低频率下稳态特性与动态特性有着较大的差别。
由此可见，国内的研究方向主要是找出两者科学合理的匹配方法，而国外则偏向于两者工作的高效性研究。在如今的互联网信息时代，计算机技术的发展为研究带来了更多科学有效的途径。更优化的数据处理软件，更强大的仿真建模软件都为匹配方案的研究带来了更多合理的途径。
1.2 常用匹配方案概述
在目前的生产过程中采用的匹配方案一般为3种，分别为全功率匹配、部分功率匹配以及折衷匹配。其中全功率匹配是将发动机外特性转矩减去变速泵满
载、转向泵与工作泵空载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，在装载机运输物料时，发动机在额定工作点工作，此时装载机的动力性与经济性较好，但在铲装过程中，装载机的动力性较差，各工作装置效率低下。部分功率匹配是将发动机外特性转矩减去转向泵空载、变速泵与工作泵满载扭矩得到的净转矩与液力变矩器进行匹配，与全功率匹配相反，部分功率匹配是在发动机在装载机铲装物料时在额定工作点工作，此时装载机的各项性能较好，但在运输物料时，性能就会相应降低。折衷匹配则认为匹配点选择在比发动机全功率匹配额定工作点转速大50r/min左右比较合适，相较于前两种匹配方案，折衷匹配使得装载机在铲装物料和运输物料过程中自身的动力性不是最好也不是最差[1]。
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