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液壓機械無級變速箱動態特性研究

內江職業技術學院自動化技術系 劉明生,蒲珊珊,吳冬桃 2019/10/8 16:04:17

   摘要:液壓機械無級變速箱是一種新型的傳動形式,相比于傳統變速箱,其在性能、效率以及操作的簡便性方面發揮出了較大的優勢,目前在人們的生活生產中已經有了一定程度的使用。本文主要結合液壓機械無級變速箱在水旱兩用拖拉機中的具體應用,針對液壓機械無級變速箱的動態特性進行研究與分析。
   關鍵詞:液壓機械; 無級變速箱; 動態特性
  
   1. 液壓機械無級變速箱概述
   對于液壓機械無級變速箱而言,它主要是由三部分組成,分別為機械變速機構、分匯流機構以及液壓調速機構,液壓機械無級變速箱同時具備機械功率流與液壓功率流,兩種功率流有機結合在一起共同形成了液壓機械無級變速箱的無級變速。液壓機械無級變速箱的特性與優勢主要體現在如下幾個方面:首先,液壓機械無級變速箱的傳力介質為液體,在這種情況之下其傳動系動載得到了有效的減輕,在一定程度上提升了相關配件的使用壽命,同時也提升了機械的使用性能;其次,相比于傳統的變速箱,液壓機械無級變速箱在動力性與工作效率上得到了很大程度的提升,且其對行駛阻力與負荷變化情況具有良好的適應性;運用液壓機械無級變速箱的機械操作簡便,行駛的平穩性更高,在此基礎之上可以對勞動強度進行一定程度上的降低,使作業人員操作過程中更為舒適;最后,液壓機械無級變速箱可以對低速穩定行駛進行有效實現,因此可以對車輛的低速作業質量進行一定程度的提升。對于液壓機械無級變速箱而言,其工作環境往往存在復雜程度高、情況不明的難題,因此需要根據具體工況的差異性設計具有針對性且行之有效的液壓機械無極變速箱方案,本文主要介紹了一種針對水田與旱田不同工況的設計方案,分別由2個行星排、9個齒輪副、同步器以及濕式離合器共同組成。在這一設計方案之中,發動機功率的分流主要是由3號齒輪副負責,在分流之后通過機械路和液壓路系統來進行傳遞,并借助2個行星排對回流予以有效實現,最后再通過機械傳動輸出,具體如表1所示:
   表1液壓機械無極變速箱傳動方案工作原理
  
   2. 液壓機械無極變速箱的動態特性分析
   首先依據上述的設計方案進行建模,然后再對MATLAB進行一定程度的利用,通過它對液壓機械無極變速箱的動態特性進行仿真,并在此基礎之上對其無級調速、轉矩以及效率特性進行有效的分析。
   2.1 無級調速分析
   當變速箱處于純液壓區段H、三個液壓機械區段以及倒擋區段時,都可以對連續傳動比進行有效的實現;而在排量比區間之內,液壓機械HM2和HM3、HM1和HM2區段能對傳動比的重疊予以實現,在這種情況之下,可以對離合器進行有效的控制,進而實現平穩換段;對于純液壓段而言,其傳動范圍相對較大,因此拖拉機能夠較為適應水田工況,其可以水仙零速起步。對于水旱兩用拖拉機發動機而言,其額定轉速應當滿足相關設計的要求,一般情況下設計在2300r/min左右較為適宜。根據仿真結果,在液壓機械段的行駛速度在6~50km/h,而在倒擋段的最高速度為15km/h。除此之外,各個區段的速度之間都有一定的重合,這樣一來,就可以對拖拉機運行過程中換段的平穩性進行有效的保證。
   2.2 轉矩特性分析
   馬達與輸出軸的扭矩比與變量泵排量之間并沒有太大的關聯,因此不會隨著變量泵排量的變化而發生改變;除此之外,等比連續式無極變速箱的輸出轉矩在三個液壓機械段呈現出比例降低的趨勢,在這種情況下變速效果更為顯著,輸出轉矩在每一個區段之內都是保持一丁點額很定,這樣一來,便可以對拖拉機的快速提速進行有效的保證。
   2.3 效率特性分析
   在運用MATLAB對液壓機無極變速箱進行仿真之后,從仿真結果發現如果變速箱在任意區段之中也排量比越接近零時,其效率會發生較大程度上的變化。根據仿真結果顯示,液壓機無極變速箱的傳動效率在0.863至0.925的范圍之間,而倒擋和HM2區段的總體效率相對較高。在排量比小于零的情況之下,HM1與HM3的效率發生了較大范圍的變化;而當排量大于零時,HM1與HM3的效率相對較高,能夠發揮出較為穩定的性能。
   3. 結束語
   本文主要結合液壓機械無級變速箱在水旱兩用拖拉機中的具體應用,針對液壓機械無級變速箱的動態特性進行研究與分析。首先對液壓機械無級變速箱的特性進行了一定程度上的闡述,指出其在性能、效率以及操作簡便性與舒適性等方面發揮的優勢。然后在此基礎結合水旱拖拉機的具體工況提出了設計方案,并說明了液壓機械無級變速箱的工作原理。最后利用MATLAB對液壓機無極變速箱進行仿真實驗,根據仿真結果從無極調速、轉矩特性與效率特性三個方面對液壓機械無極變速箱的動態特性進行了分析。總(未完,下一頁

  
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