液壓機械無級變速器性能優(yōu)化研究

1、液壓機械無級變速器性能優(yōu)化研究液壓機械無級變速器是一種新型復合無級傳動裝置 , 兼具液壓傳動無級調速 和機械傳動高效變速的特點 , 成為了大功率拖拉機傳動系統(tǒng)的主要開展方向。為 提高拖拉機傳動系統(tǒng)的綜合性能 , 本文從設計方案、效率提升、換擋策略和匹配 控制四個方面對液壓機械無級變速器進行了研究 , 并對控制系統(tǒng)的硬件設計與軟 件開發(fā)作了簡單介紹。參考國內外高校和科研院所既有研究成果 , 自主設計了五款簡單實用的液壓 機械無級變速器 , 并對其中一款單行星齒輪匯流多離合器參與換擋的分段式液壓 機械無級變速器進行了深入研究。根據(jù)設計要求 , 對拖拉機整機系統(tǒng)進行動力學 和運動學分析 , 得到變速

2、器主要部件的參數(shù)及裝配方案。繪制出無級調速特性曲線。 通過仿真和試驗比照分析 , 對泵控馬達系統(tǒng) 液壓 機械無級變速器的液壓調速機構 的響應特性和效率特性進行了研究。分析了泵控馬達系統(tǒng)的輸入、輸出關系和穩(wěn)定性能 , 探討了轉速、排量和壓 力對泵控馬達系統(tǒng)效率的影響。結果說明：泵的輸入電流決定排量比 , 泵的輸入 電流和泵轉速共同決定馬達轉速 , 負載轉矩對馬達轉速的影響不明顯；泵控馬達 系統(tǒng)穩(wěn)定性能良好，基于PID控制的閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定性優(yōu)于開環(huán)系統(tǒng)；泵控馬達系 統(tǒng)在中高轉速、全排量和中壓工況下效率可達 85%以上。闡述了循環(huán)功率對液壓機械無級變速器效率的影響 , 通過效率定義法和嚙合 功率法從結

3、構參數(shù)角度 , 對變速器效率提升進行了研究。結果說明：提高行星齒 輪特性參數(shù) , 變量泵輸入齒輪副傳動比與定量馬達輸出齒輪副傳動比之積 , 以及 液壓系統(tǒng)效率可提高變速器效率；變速器效率在排量比為 0 時到達最大值。通過臺架試驗從運行環(huán)境角度對提高變速器效率進行了有益的探討 , 結果表明：發(fā)動機轉速越高 , 變速器效率越低 , 波動越明顯； 變量泵輸入齒輪副傳動比越 高, 變速器效率越高；發(fā)動機功率和液壓系統(tǒng)壓力對變速器效率影響不明顯；液 壓機械檔效率遠高于液壓檔。建立基于 Simulation X 的液壓機械無級變速器換 擋模型。以速度降幅度、動載荷系數(shù)、最大沖擊度和換擋時間為換擋品質評價指

4、標； 以力學參數(shù) 發(fā)動機轉速、負載轉矩、主油路油壓和調速閥流量 和換擋時序 各 離合器切換時序 為換擋品質影響因素；以參數(shù)比照法、極差法、方差分析法和 試驗驗證法為換擋品質研究方法 , 對多離合器參與換擋的液壓機械無級變速器連 續(xù)換擋過程進行分析。 對影響變速器換擋品質的兩種典型工況進行基于力學參數(shù) 和基于換擋時序的換擋策略仿真研究和試驗驗證。結果說明：典型工況的換擋品質決定整個連續(xù)換擋過程的換擋品質。 在液壓 機械負向傳動向液壓機械正向傳動過渡的過程中 , 為得到較好的換擋品質 ,基于 力學參數(shù)的換擋策略是： 采取較低的發(fā)動機轉速 , 較小的負載轉矩 , 較小的主油路 油壓, 以及較大的調速

5、閥流量；基于換擋時序的換擋策略是：首先同時切換換擋 機構離合器 , 然后切換行星機構待別離離合器 , 最后切換行星機構待接合離合器。在液壓傳動向液壓機械傳動過渡的過程中 ,為得到較好的換擋品質 , 基于力 學參數(shù)的換擋策略是： 采取較低的發(fā)動機轉速 , 較小的主油路油壓 , 以及較大的負 載轉矩和調速閥流量； 基于換擋時序的換擋策略是： 首先切換靜液壓起步離合器 和行星機構待接合離合器,然后切換換擋機構離合器。建立基于MATLAB勺人-機- 環(huán)境一體化匹配模型 , 以最正確動力性和最正確燃油經(jīng)濟性為主線 , 對基于駕駛員意 圖和基于智能調節(jié)勺控制策略進行仿真分析。基于駕駛員意圖勺控制策略以油門變化量和油門變化率為切入點 , 通過變速 器自動調節(jié)傳動比保證發(fā)動機在提供所需動力性后自動回到經(jīng)濟性曲線上。 基于 智能調節(jié)的控制策略以阻力變化量和速度變化量為切入點 , 通過變速器自動調節(jié)