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液压机械无级变速箱动态特性研究

内江职业技术学院自动化技术系 刘明生,蒲珊珊,吴冬桃 2019/10/8 16:04:17

   摘要:液压机械无级变速箱是一种新型的传动形式,相比于传统变速箱,其在性能、效率以及操作的简便性方面发挥出了较大的优势,目前在人们的生活生产中已经有了一定程度的使用。本文主要结合液压机械无级变速箱在水旱两用拖拉机中的具体应用,针对液压机械无级变速箱的动态特性进行研究与分析。
   关键词:液压机械; 无级变速箱; 动态特性
  
   1. 液压机械无级变速箱概述
   对于液压机械无级变速箱而言,它主要是由三部分组成,分别为机械变速机构、分汇流机构以及液压调速机构,液压机械无级变速箱同时具备机械功率流与液压功率流,两种功率流有机结合在一起共同形成了液压机械无级变速箱的无级变速。液压机械无级变速箱的特性与优势主要体现在如下几个方面:首先,液压机械无级变速箱的传力介质为液体,在这种情况之下其传动系动载得到了有效的减轻,在一定程度上提升了相关配件的使用寿命,同时也提升了机械的使用性能;其次,相比于传统的变速箱,液压机械无级变速箱在动力性与工作效率上得到了很大程度的提升,且其对行驶阻力与负荷变化情况具有良好的适应性;运用液压机械无级变速箱的机械操作简便,行驶的平稳性更高,在此基础之上可以对劳动强度进行一定程度上的降低,使作业人员操作过程中更为舒适;最后,液压机械无级变速箱可以对低速稳定行驶进行有效实现,因此可以对车辆的低速作业质量进行一定程度的提升。对于液压机械无级变速箱而言,其工作环境往往存在复杂程度高、情况不明的难题,因此需要根据具体工况的差异性设计具有针对性且行之有效的液压机械无极变速箱方案,本文主要介绍了一种针对水田与旱田不同工况的设计方案,分别由2个行星排、9个齿轮副、同步器以及湿式离合器共同组成。在这一设计方案之中,发动机功率的分流主要是由3号齿轮副负责,在分流之后通过机械路和液压路系统来进行传递,并借助2个行星排对回流予以有效实现,最后再通过机械传动输出,具体如表1所示:
   表1液压机械无极变速箱传动方案工作原理
  
   2. 液压机械无极变速箱的动态特性分析
   首先依据上述的设计方案进行建模,然后再对MATLAB进行一定程度的利用,通过它对液压机械无极变速箱的动态特性进行仿真,并在此基础之上对其无级调速、转矩以及效率特性进行有效的分析。
   2.1 无级调速分析
   当变速箱处于纯液压区段H、三个液压机械区段以及倒挡区段时,都可以对连续传动比进行有效的实现;而在排量比区间之内,液压机械HM2和HM3、HM1和HM2区段能对传动比的重叠予以实现,在这种情况之下,可以对离合器进行有效的控制,进而实现平稳换段;对于纯液压段而言,其传动范围相对较大,因此拖拉机能够较为适应水田工况,其可以水仙零速起步。对于水旱两用拖拉机发动机而言,其额定转速应当满足相关设计的要求,一般情况下设计在2300r/min左右较为适宜。根据仿真结果,在液压机械段的行驶速度在6~50km/h,而在倒挡段的最高速度为15km/h。除此之外,各个区段的速度之间都有一定的重合,这样一来,就可以对拖拉机运行过程中换段的平稳性进行有效的保证。
   2.2 转矩特性分析
   马达与输出轴的扭矩比与变量泵排量之间并没有太大的关联,因此不会随着变量泵排量的变化而发生改变;除此之外,等比连续式无极变速箱的输出转矩在三个液压机械段呈现出比例降低的趋势,在这种情况下变速效果更为显著,输出转矩在每一个区段之内都是保持一丁点额很定,这样一来,便可以对拖拉机的快速提速进行有效的保证。
   2.3 效率特性分析
   在运用MATLAB对液压机无极变速箱进行仿真之后,从仿真结果发现如果变速箱在任意区段之中也排量比越接近零时,其效率会发生较大程度上的变化。根据仿真结果显示,液压机无极变速箱的传动效率在0.863至0.925的范围之间,而倒挡和HM2区段的总体效率相对较高。在排量比小于零的情况之下,HM1与HM3的效率发生了较大范围的变化;而当排量大于零时,HM1与HM3的效率相对较高,能够发挥出较为稳定的性能。
   3. 结束语
   本文主要结合液压机械无级变速箱在水旱两用拖拉机中的具体应用,针对液压机械无级变速箱的动态特性进行研究与分析。首先对液压机械无级变速箱的特性进行了一定程度上的阐述,指出其在性能、效率以及操作简便性与舒适性等方面发挥的优势。然后在此基础结合水旱拖拉机的具体工况提出了设计方案,并说明了液压机械无级变速箱的工作原理。最后利用MATLAB对液压机无极变速箱进行仿真实验,根据仿真结果从无极调速、转矩特性与效率特性三个方面对液压机械无极变速箱的动态特性进行了分析。总(未完,下一页

  
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