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装载机是工程建设中广泛应用的铲土运输机械之一。装载机既有行驶工况又有铲装工况,发动机的输出功率需要在传动系统和液压系统之间进行动态合理分配才能满足使用要求。为了适应装载机复杂多变的工况,通常在发动机与变速箱之间都装有液力变矩器,它与发动机之间的匹配决定了整机的动力性和燃油经济性。目前广泛使用的装载机液力变矩器的能容特性都是固定的。采用全功率匹配、部分功率匹配或折中优化匹配法设计的液力变矩器与发动机匹配时,行驶工况和铲装工况下装载机的匹配性能不能同时达到理想的效果。而双泵轮液力变矩器具有能容特性可变的特点,可将其用于解决装载机匹配问题。为了提升装载机整机性能,本文基于某7t装载机从双泵轮液力变矩器设计、特性预测、匹配性能等方面对装载机变能容匹配技术进行了研究,主要内容和结论如下。(1)通过分析装载机的工况,设计了带有滑差离合器的双泵轮液力变矩器以代替原装三元件液力变矩器。采用相似法设计了双泵轮液力变矩器的基准型,其有效直径为425mm。对基准型的泵轮叶片进行分割得到了双泵轮液力变矩器主泵轮叶片和辅助泵轮叶片。设计了滑差离合器的结构和液压控制系统,分析了双泵轮液力变矩器变能容控制方法。(2)采用CFD数值仿真方法计算了不同滑差率和转速比下双泵轮液力变矩器各工作轮的转矩,分析了双泵轮状态、单泵轮状态、滑差状态下双泵轮液力变矩器的性能。通过建立滑差离合器受力平衡方程、计算双泵轮液力变矩器侧腔压力,得到了滑差离合器的转矩特性。结合双泵轮液力变矩器的转矩特性和滑差离合器的转矩特性,求解出不同压力控制规律下双泵轮液力变矩器的原始特性,为装载机变能容匹配特性分析奠定了基础。(3)建立了发动机和双泵轮液力变矩器的数学模型,分析了换装双泵轮液力变矩器对共同工作输入特性、输出特性的影响。建立了发动机与双泵轮液力变矩器动态变能容匹配仿真模型,对装载机变能容匹配过程进行了仿真,分析了一个作业循环内换装双泵轮液力变矩器对匹配性能参数的影响。静态和动态变能容匹配特性分析结果表明,与原机相比,换装双泵轮液力变矩器后,铲装工况下装载机的匹配性能无明显变化,行驶工况下装载机的匹配性能得到了显著改善。动力性和燃油经济性计算结果表明,与原机相比,换装双泵轮液力变矩器后整机的动力性和燃油经济性均得到了显著提高。研究表明,双泵轮液力变矩器与发动机之间的变能容匹配能够同时满足两种典型工况下装载机的使用要求,有效地提升装载机整机性能。