影响液压机械无级变速器动态特性三个因素分析

影响液压机械无级变速器动态特性三个因素分析摘要:为加强对液压机械无极变速器动态特性的研究,对其去建立一个调速模式,并研究油液粘度和液压路的工作容积和输出的轴负载惯量影响调速系统阻尼比和上升及调节的时间的因素,来分析其对于变速器动态特性的影响。实验结果充分表明:有油液粘度的增加和输出轴负载量的减少,都会使变速器的响应速度和超调量变快和加大:液压路的工作体积的减少,也会使响应速度和超调量变快和减少。因而本文就从3个动态特性因素来分析其对液压机械无极变速器的影响。

关键词:液压机械无极变速器动态特性油液粘度油路容积液压机械无极变速器是一种包括用于传递大功率及扩大转动范围的机械路和用于传递小功率以及实现无极调速的液压路共同组成的复合型的变速器。对于液压机械无极变速器现今的研究,国内的学者目前多是在静态特性的分析上,比如静态转钜特性和转速特性及功率的特性等,对于动态特性的研究才刚刚起步,然而国外的学者在液压机械无极变速器各方面都做出了较为系统的分析和研究。液压机械无极变速器和带式无极变速器有着相同的控制方式,都在车速和目标速比的曲线基础之上,通过跟踪控制目标速比去简介的控制发动机的转速,由此说来,速比跟踪控制位于整个变速器的庞大控制系统的核心。由于液压的系统油液受到粘度、工作容积和输出轴负载量三方面因素的影响,而液压系统属于液压机械无级变速器的柔性环节,因而这三个因素也对液压机械无级变速器调速的特性有着影响。因而,从制定控

制策略和速比的跟踪控制算法的角度出发,建立调速系统模式与调速系统动态特性的分析对于液压机械无极变速器是非常必要的。

1 液压机械变速器基本的方式程序

关于液压机械无级变速器中的一种两段式的变速器的传动方式。当两个制动器有一个结合、一个分离时,此系统便在纯液压断,而当前者分离、后者结合时,此系统便在液压机械段。

此模式的建立需要几个重要的前提条件:(1)如果变速器的周转动惯量及内部齿轮相比其输出轴负载的转动惯量小很多,那么变速器的轴转动惯量和内部齿轮的影响就可以忽略。(2)如果变速器油很大的齿轮以及轴的扭转刚度,响应速度来说,机械系统的也比液压系统的快很多,那么可以忽略变速器的响应速度受齿轮及轴转动的影响。(3)如果只有惯性负载转矩与定制负载转矩对变速器的输出轴起到作用。(4)修正变速器输出轴的负载转矩的定值,以忽略内部机械效率造成的影响。根据这些条件,建立两个纯液压段的力平衡方程(1)和运动学的方程(2):

3 动态特性的三个影响因素分析

纯液压段相比于液压机械段,在二阶惯性中参数相同时只有比例环节的参数略微有着差别,其特性较为接近,所以仅分析纯液压段。根据二阶系统特性,用上升时间tr代表欠阻尼的响应速度,超调量表示阻尼程度,调节时间ts表示响应和阻尼的速度和程度,由于过阻尼同临界阻尼的性能稳定性,因此主要是上升时间与调节时间来体现性能。由(3)可得阻尼比的表达方程。

而机械结构确定时,三个影响系统的可变参数分析如下。

3.1 油液粘度的影响

从阶跃输入响应曲线中可以看出黏度越大,系统随之从过阻尼过渡到欠阻尼,其响应的上升时间越趋短,超调量越趋大。因为黏度和系统的阻尼比成反比所致。同时,黏度和响应速度的关系不大,而与调节时间有着很大关系。

3.2 液压路的工作容积对响应速度和时间的影响

液压路工作容积和阻尼比成反比。同时工作容积越大,响应时间随之变慢,超调量随之增加。如果工作容积增大,上升时间与调节时间则都会随着延长,而上升时间的变化要比调节时间小很多。

3.3 输出轴的负载转动惯量对变速器产生的影响

由于负载转动惯量和系统的上升时间成正比,而且有着较为明显的变化,因而转动惯量和响应速度的关系影响较大。

4 结语

总的说来,通过对于液压机械无级变速器的基本模式和调速模式以及影响其动态特性的油液粘度、液压路的工作容积和输出的轴负载量三个因素分析研究得知,系统综合性能的提高最好方法就是减少液压路工作容积。泵马达联体形式的调速系统要比分体形式在提高性能方面更加适合。综合考虑三个因素的影响可以有效地提高变速器的响应时间和响应速度,呈现出较好的动态特性。

参考文献

[1]王鹏,周志立,曹付义.履带车辆液压机械差速转向操纵系统性能分析[J].河南科技大学学报(自然科学版),2009(5).