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對于高速運行的運輸車輛來說,變矩器1即圖4-10b)所示的匹配情況是合理的。因為這樣的匹配一方面可以使車輛獲得較高的加速性能;另一方面由于車輛在路面上行駛阻力一般比較穩(wěn)定,數(shù)值也小,變矩器將轉入高效率的偶合器工況工作。因此這樣的匹配能使變矩器在大部分工作時間內吸收發(fā)動機的最大功率。所以圖4-10b)的匹配比較適用于高速運行的運輸車輛。然而對于工業(yè)拖拉機來說,顯然,圖4-10c)的匹配情況更為有利,因為后者在阻力急劇變化的情況下能提供較大的平均輸出功率。
從理論上來說,最合理的匹配應按保證渦輪軸輸出最大平均功率這一條件來進行。渦輪軸的平均輸出功率可以根據(jù)概率論的原理來計算,此時必須首先知道切線牽引力FK的分布密度(密度函數(shù)) (圖4-15)。如果將切線牽引力看成是一個在FKmin到FKmax區(qū)域內連續(xù)分布的隨機變量,則渦輪軸平均輸出功率作為隨機函數(shù)之數(shù)學期望值可按下列公式計算:
—渦輪軸輸出功率隨切線牽引力而變化的函數(shù)關系;
—切線牽引力的分布密度;
FKmax和FKmin—機器工作時的最大和最小切線牽引力。
顯然函數(shù)將取決于兩方面的因素:一方面是變矩器輸入特性與轉換到泵輪軸上發(fā)動機調速特性的匹配情況;
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另一方面則是切線牽引力與渦輪軸輸出扭矩之間的匹配情況。與之關系可用下式表示:
式中:—機械傳動部分總傳動比(自變矩器輸出軸至驅動鏈輪)
—機械傳動部分總效率;
—履帶驅動段效率;
—驅動鏈輪動力半徑。
當變矩器有效直徑D和機械部分傳動比之值一定時,發(fā)動機與變矩器共同工作的扭矩輸出特性以及與之間的函數(shù)關系)亦就一定。如將切線牽引力FK的變化區(qū)間分成間隔為(FKmax—FKmin)/n之n等分,則可獲得n個FKi值(i=1,2n),以及與之相應的P(FKi)值(見圖4-15)和M2i值()。
根據(jù)共同工作的輸出特性,即可求得與PKi相對應的P2i值。將P2i和P(FKi)值代入關系式(4-10)
這樣,在已知變矩器無因次特性時,以D和為參變可求出一系列平均輸出功率,并繪出如圖4-16所示的線圖。在這一線圖上可找出一渦輪軸平均功率的最大值與相對應的變矩器有效直徑和機械傳動部分的總傳動比,即為D和的最佳值。
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