液压元件对液压机械变速箱动态特性影响规律研究

　　液压机械无级传动是一种多功率流无级传动形式,其最大的特点是可以实现传动比的连续无级变化,且具有效率高、传递的功率大等特点,是一种新型的无级传动形式。

　　作者对液压机械无级传动变速箱中液压元件对变速箱动态响应特性的影响规律进行仿真研究。仿真结果对液压机械无级传动系统的设计及控制策略的制定具有一定的参考价值。

　　1　液压机械变速箱组成及仿真模型建立

　　作者介绍的液压机械无级变速器的结构简图如图1所示。其操纵逻辑如表1所示。其仿真模型建立过程见文献[1]。

　　2　液压元件排量对液压机械变速箱动态特性的影响

　　仿真条件:ψ=0·06,阶跃负载激励1 000 N·m,纯液压段马达排量-140 mL/r,液压机械段低档马达排量为-94 mL/r。

　　研究纯液压段和液压机械段泵排量与动载系数及动载荷扭矩持续时间之间的关系。

　　动载系数K值具有不同的定义[2],为了便于分析,作如下定义

　　式中:T_max为受阶跃负载激励后变速箱某环节处最大动载荷扭矩值;

　　Tstart为受阶跃负载激励前变速箱某环节处扭矩值;

　　To为受阶跃负载激励后变速箱某环节处扭矩稳定值。

　　图2为纯液压段时泵排量与输出轴扭矩的关系图,图3、4为纯液压段泵排量与动载系数K及动载荷扭矩持续时间t之间的关系图。仿真曲线表明,泵排量由180 mL/r变为45 mL/r过程中随着泵量的减小,输出轴的峰值扭矩逐渐加大,动载荷扭矩持续时间t也逐渐变长。当泵排量为180mL/r时,输出轴的峰值扭矩最小,为-4 643 N·m,动载系数K=1·643,动载荷扭矩持续时间t=3·8 s。在泵排量为45 mL/r时,输出轴峰值扭矩与动载荷扭矩持续时间均最大,最大峰值扭矩为-4 867 N·m,动载系数K=1·867,动载荷扭矩持续时间t=7 s。

　　图5为液压机械段低档泵排量与输出轴扭矩之间的关系图,图6、7为液压机械段低档泵排量变化与动载系数K及动载荷扭矩持续时间t之间的关系图。仿真曲线表明,在液压机械段低档前半段,泵排量为180mL/r时,输出轴的峰值扭矩与动载荷扭矩持续时间t均最小,此时峰值扭矩为-4 584 N·m,动载荷扭矩持续时间t=4 s,动载系数K=1·584。在泵排量由180 mL/r至0的变化过程中,输出轴的峰值扭矩逐渐加大,同时动载荷扭矩持续时间t也在逐渐变长;在泵排量为0时,输出轴的峰值扭矩最大,为-4 962 N·m,动载系数K=1·962,动载荷扭矩持续时间t也最长,为11·5 s。当泵排量由0至-180mL/r变化过程中,随着泵排量沿负方向的逐渐增大,输出轴的峰值扭矩逐渐减小,在液压机械段低档后半段,在泵排量为-180 mL/r时峰值扭矩和动载荷扭矩持续时间最小,峰值扭矩为-4 639N·m,动载系数K=1·639,动载荷扭矩持续时间t=6·5 s。