文 | SHY

编辑 | 趣史研社

前言

目前在石油机械领域，液力传动装置已经得到广泛应用，液力传动装置通过发动机提供动力，再经过液力变矩器和传动部件传递给驱动轮。

利用液力变矩器，不仅可以改善石油机械的牵引特性，还能增强其适应剧烈载荷的能力，并且，液力变矩器还能有效减小开裂施工造成的冲击和震动，防止石油机械中发动机熄火的情况。

多个研发机构已对液力变矩器和发动机之间的匹配进行了研究，研究人员通过建立模型和分析数据，综合评价石油机械的经济和动力等特性，以实现液力变矩器和发动机的合理匹配。

液力变矩器和发动机的匹配原理和应遵循的基本原则

液力变矩器主要是利用液体来作为主要的媒介，将机械动能和液体动能进行相互之间的有效转换，从而达到动力传递的效果。

液力变矩器有着非常好的自适应性和低速性能，同时也能够实现有效的减振和隔振，不会出现机械摩擦损耗的情况，能够对石油机械的性能进行有效的改善，所以液力变矩器在石油机械中得到了广泛的应用。

而之所以实现液力变矩器和发动机的有效匹配，是因为两者所具备的共同输出特性，能够对石油机械的动力性产生重要的影响，同时也大幅度的提升了经济性。

液力变矩器和发动机之间的匹配问题研究，需要以发动机和液力变矩器泵轮的特性曲线描述为基础。

装配液力转动装置后的石油机械性能与液力变矩器及发动机之间存在紧密关联，同时也与二者间的匹配程度密切相关。

为了确保发动机与液力变矩器是否匹配，首先需要计算发动机特性曲线和液力变矩器的输入曲线，找到交点，验证其与输出特性是否相符，满足相应的性能要求。

而液力变矩器和发动机的共同工作点可通过特性曲线来确认。

另外，发动机和液力变矩器的匹配原则主要涵盖以下几个方面：为了确保石油机械获得卓越性能，液力变矩器的负荷特性曲线应在低档位运行时与发动机的转矩特性点相交。

这意味着在启动和低速运行时，液力变矩器需提供足够扭矩，以确保机械正常运转。

而为了提高石油机械的运行效率，应在发动机和液力变矩器的共同工作范围内最大化利用发动机的最大功率。

液力变矩器的负荷特性曲线在最高效率点上应与发动机扭矩特性相交，以实现在高速和高负荷工况下的最佳性能。

还要要确保石油机械在燃油消耗方面具备经济性，在发动机和液力变矩器的共同工作范围内，应使发动机的燃油消耗接近最低值，以保障机械在不同工况下的运行经济性。

这些原则确保了发动机和液力变矩器之间的匹配在性能、效率和经济性方面的协调，从而使石油机械能够在各种工作条件下高效运行。

液力变矩器与发动机的匹配

而当发动机功率达到一定程度时，可以通过调整液力变矩器的传动比、泵轮力矩系数和循环圆直径等参数，来提升两者匹配的合理性。

这种优化的目标包括旋转范围、动力范围、输出功率、平均油耗以及涡轮轴输出功率等方面，将循环圆直径视为设计中的变量，计算平均最大输出功率。

在此过程中，优化循环圆直径是关键目标，应基于石油机械的情况，以及正常和极限工作条件进行约束，以实现最大输出功率。

此外，也可以将石油机械的输出功率和转矩作为主要优化内容，建立相应的目标函数。通过遗传算法合理优化液力变矩器的循环圆直径，从而获得更高的启动扭矩、输出功率和涡轮功率。

为满足实际工况需求，最理想的状态是液力变矩器特性曲线与实际工作条件下的发动机转矩点相交，在不同工况下，应采用相应的匹配优化策略，以获得不同的变矩器循环圆直径。

维束流理论可用于液力变矩器的有效设计，结合导流进口角和泵轮出口角对模型进行优化，利用遗传算法实现液力变矩器和发动机之间的优化匹配。

所以，液力变矩器和发动机的匹配优化研究关注于提升石油机械性能，在不同工况下调整参数，借助数学方法和遗传算法实现匹配的优化，以确保最佳性能和效率。

但两者之间的匹配方法和评价体系探究，涉及对两者匹配设计的综合研究，需考虑影响匹配的因素以及选用的匹配方式。

在此过程中，可以运用主油泵压力和换挡信号等信息来准确评估工况，以设立不同工况点为匹配控制的重要原则。

而通过石油机械中的转速感应装置，来实时调节油门开度，可以实现发动机扭矩与液力变矩器泵轮之间的自适应状态，从而达到更佳匹配效果。

将液力变矩器和发动机的匹配指标统一处理，构建匹配性能价值体系，同时考虑用户满意度。

以目标函数为基础，优化液力变矩器循环圆直径。通过对液力变矩器和发动机共同工作曲线的拟合，计算共同工作点，提升计算精度，构建网状图。

恰当应用匹配方法，能够根据设计者对石油机械经济性等方面的要求，实现发动机和液力变矩器的匹配。

同时，利用相应软件处理匹配数据，可以验证方法的可行性与准确性，将该匹配方法与实际数据比对，判断其正确性。

通过这些方法，能够确保液力变矩器和发动机之间的匹配能够满足工程要求，并保证石油机械在不同工况下的稳定高效运行。

由于液力变矩器和发动机的共同工作点算法探析涉及明确这两者的匹配关系，是优化石油机械传动装置和实现合理匹配的关键要素。

所以对于共同工作点的确定，主要基于发动机特性曲线和负荷抛物线的交点，而解决这个问题的方法包括解析、优化和几何近似等算法。

为了解决这个问题，可以将其视为解一元多次方程的任务，通过缩小变量范围，实现共同工作点的计算。

而通过对发动机扭矩特性曲线进行拟合，可以采用直接求根法或牛顿法计算匹配点，最后线性拟合进一步计算共同工作点，以减少数据拟合产生的误差。

还有一种方法是通过建立液力传动装置模型，以动力学方程组为基础，运用符号计算获得发动机和液力变矩器的共同工作点，这种方式更具实用性，能够更精确地解决共同工作点的问题。

液力变矩器和发动机的共同工作点算法探析，是确保两者匹配的关键，通过合适的数学方法和拟合技术，能够有效地明确共同工作点，实现石油机械传动装置的优化与合理匹配。

以往液力变矩器和发动机匹配的计算，主要依赖解析和作图方法，但这些方法在准确性和工作量方面存在一些缺陷。

因此，可以通过利用Matlab等软件的用户界面性能和矩阵计算能力，实现更精确的液力变矩器和发动机匹配度计算。

这种方式具有更高的精确性，同时计算过程更直观便捷，能够进一步分析匹配结果，从而有效优化匹配方案。

通过线性拟合的方式对液力变矩器和发动机的特性进行模拟，充分利用Matlab软件的绘图功能和计算编写功能，设计匹配界面，生成相应文件，使得软件能在电脑上正常运行，为用户提供便利快捷的操作体验。

该设计内容包括非积分和积分参数程序的编写，匹配指标的定义，计算程序和匹配界面的编写。

此外，还可以考虑通过其他软件来进行匹配设计，可以利用Access建立液力变矩器和发动机的数据库，通过MatrixVB完成匹配软件的编写。

同时，可以将VB语言与Matlab混合使用，以Excel作为主要数据库，进行匹配计算软件的开发。

利用现代软件设计方法，如Matlab，可以有效地解决液力变矩器和发动机匹配计算的问题。

通过这种方式，不仅可以提高计算精度，还能够更便捷地进行匹配方案的分析和优化，为石油机械的匹配设计提供更加可靠和高效的工具。

在实现液力变矩器和发动机合理匹配的仿真过程中，可以借助AMESim软件来构建多个转速感应模型，以模拟不同类型的作业载荷，从而实现仿真计算和建模。

同时，基于ADAMS软件，可以构建闭锁装置、液力变矩器和发动机的模型，并将它们整合成一个虚拟机，使其能够协同工作。

这种方法可以实现有效的仿真控制，从而准确地捕捉液力变矩器和发动机共同工作过程中的动态特性。

而这些模型可以帮助分析在不同工况下液力变矩器和发动机之间的匹配效果，从而为实际工作提供有价值的参考。

通过仿真计算，可以更好地理解液力变矩器和发动机在不同工况下的相互作用和性能表现，这种模拟能够更直观地展示液力变矩器和发动机之间的动态特性，帮助优化匹配设计方案。

结语

本次研究对液力变矩器和发动机的匹配原理和基本原则进行了详细阐述，随后探讨了液力变矩器和发动机的匹配优化、匹配方法和评价体系，深入研究了液力变矩器和发动机共同工作点算法以及匹配软件设计。

在匹配方法和优化研究中，液力变矩器的循环圆直径被视为关键变量，工作点的选择可以通过计算机计算或者制定方案来获得匹配的动态特性。

工作点区域的求解实质上等同于解多元方程的过程，实验验证是理论与实践相结合的方式，可以为匹配方法提供可靠性验证。

而在不同石油机械或工况下，液力变矩器和发动机的匹配研究具有重要意义，匹配问题应根据实际工作情况，选择适用的发动机和液力变矩器匹配方式。

通过本研究，读者可以深入了解液力变矩器和发动机匹配的原理、方法和实际应用，希望能为匹配问题提供新的思路，为石油机械的优化设计和性能提升提供有益的指导。