[发明专利]一种液力变矩器内部流场分离式测试装置

说明书

技术领域

本发明属于测试装置技术领域，特别涉及一种将液力变矩器泵轮、涡轮和导轮分离布置以对其内部流场进行测试的装置。

背景技术

液力变矩器是车辆传动系统的关键部件之一，主要作用是使车辆的启动和变速过程变得平稳。但由于液力传动自身特点，会使整个传动系统的效率降低。为提高其效率，有必要对其内流场进行细致深入研究。

目前，对液力变矩器内部流场进行测试的方法主要有实验法和数值分析法两种。

数值分析主要利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)商业软件，首先进行流道提取、网格划分等前处理，然后导入CFD软件进行迭代计算；

目前实验法中主要是将液力变矩器的壳体用透明的有机玻璃代替传统的金属材料，然后利用激光多普勒测速(LDV)技术或粒子成像测速技术(PIV)对内部流场进行测试。但是，已有的透明壳体液力变矩器流场测试装置中，有些情况下，由于导轮处在泵轮和涡轮之间，很难对导轮附近流场进行测试。同时，涡轮被罩在泵轮上的驱动轮罩住，因此涡轮外壳由两层有机玻璃，这样，针对这一试件只能进行泵流流场测试，当对其涡轮进行流场测试实验时，需要把透明壳体拿掉，这样增加了测试的复杂性，且并未突破液力变矩器结构上的限制。

因此，设计一种可以对泵轮、涡轮、导轮三个叶轮附近流场进行测试的装置对于深入了解液力变矩器内部流动规律和验证数值分析结果可靠性十分必要。

发明内容

针对现有技术中的技术缺陷，本发明提供一种可以对液力变矩器三个工作叶轮进行流场测试的装置，由于采用的是泵轮、涡轮、导轮分离布置的结构，突破了液力变矩器的自身结构封闭性、紧凑性限制。该测试装置可以与流场测试中的粒子成像测速技术(PIV)和激光多普勒测速技术(LDV)相结合，通过调节模拟加载模块的加载情况，可以得到不同工况下的液力变矩器的内流场的分布情况。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种液力变矩器内部流场分离式测试装置，主要包括驱动模块I、泵轮流动模块II、龙门型管道流动模块III、导轮流动模块Ⅳ、导轮支撑模块Ⅴ、涡轮流动模块Ⅵ和模拟负载模块Ⅶ；所述的驱动模块Ⅰ驱动泵轮流动模块II中的泵轮3整体旋转，在泵轮3叶片的作用下，工作液体经过龙门型管道流动模块III流动到达涡轮流动模块Ⅵ，进而带动涡轮流动模块Ⅵ的涡轮24旋转，动力输出到模拟负载模块Ⅶ；工作液体由涡轮24出口流出经过导轮内外环连接件进入导轮流动模块Ⅳ的导轮27的叶片区；然后工作液体再次进入泵轮流动模块Ⅱ，形成封闭循环流道；

其中，导轮支撑模块Ⅳ是浮动的，对导轮27进行浮动支承；

所述的龙门型管道流动模块III的龙门型管道26、导轮内外环连接件以及各个叶轮的壳体均为透明有机玻璃材料，工作液体的流场具有可视性。

所述的驱动模块Ⅰ由电动机1和电机支承座28组成；电动机1通过电机支承座28固定在整体支座上；电动机1的输出轴驱动泵轮流动模块II中的泵轮3旋转；

所述的泵轮流动模块Ⅱ包括泵轮3、泵轮密封装置和泵轮导流管道；所述的泵轮密封装置包括泵轮叶片区出口密封和泵轮叶片区入口密封，出入口处均采用机械密封方式；

其中，泵轮叶片区出口密封包括O型密封圈a4、静环a5、动环a6、弹簧a7和弹簧座a8，依次嵌套在泵轮叶片外表面，通过弹簧a7的预紧力进行可靠密封；泵轮叶片区入口密封包括O型密封圈b29、弹簧座b30、动环b31、静环b32和弹簧b，依次嵌套在泵轮连接件C34内壁上，通过弹簧b的预紧力进行可靠密封；

所述的泵轮导流管道包括泵轮叶片区出口处与龙门型管道流动模块Ⅲ入口转动连接的泵轮连接件A9，泵轮叶片区入口处与导轮流动模块Ⅳ油液连通的泵轮连接件B33和泵轮连接件C34；

由于泵轮3是由电动机1直接驱动的，电机转速很高(设定工况)，泵轮壳体直径比较大，因此，连接处线速度很大，鉴于动静部件连接以及考虑密封性的要求，机械密封是用来解决旋转泵轮壳体与固定静止龙门型管道的连接密封装置，依次泵轮叶片区出口和入口与龙门型管道流动模块Ⅲ通过两套综合密封效果较好的机械密封装置连接；与传统的径向接触式密封相比，机械密封方式存在明显的技术优势：可以实现零泄漏、稳定性好、寿命长、耐振性好；由于机械密封主要是靠弹簧作用力和流体对密封环的压力保持摩擦副贴合，由于动静件连接造成的磨损量可以由弹簧自动伸长进行自动补偿，保证在运转过程中，密封副始终接触，也不必定期进行调整压紧，这是区别于传统软填料密封之处；