闭锁式液力变矩器闭锁过程的建模与仿真

　　推土机是工程施工中使用较多的工程机械，液力变矩器以其良好的自适应性在推土机传动系统中得到广泛的应用，但同机械传动相比: 一方面，液力变矩器传动效率较低，尤其是在空运行、低负荷运行时;另一方面，随着涡轮速度的增加，当涡轮与泵轮进入耦合区时，理论研究和试验表明，即便液力变矩器处于耦合状态时，泵轮与涡轮之间也仍存在着大约3% ～6% 的滑差，如果采取措施将其消除，则其燃油经济性有望提高5% ～10%。为了进一步提高高转速比工况的效率，提高车辆的燃油经济性，综合液力、机械2 种传动的优点，出现了闭锁式液力变矩器。

　　1 动力传递系统模型的建立

　　1. 1 推土机传动系统的简化

　　履带式推土机动力传递系统一般包括动力装置、传动装置、转向装置和驱动装置，为便于研究，将变矩器看成一个整体，将传动系统的各部分的转动惯量，转换到变矩器的输入( 泵轮) 轴和输出( 涡轮) 轴上。当量转换过程中，应遵循的经典处理原则是^[1]: 对具有较大转动惯量的部件，以回转平面中心线作为该部件的质量集中点; 相互啮合的齿轮，按传动比合并为一个等效质量，以该轮系主动轮的中心线作为等效质量的集中点; 相邻2 集中质量间的连接轴，其转动惯量可平均分配到2 集中质量上。

　　1. 2 变矩器闭锁过程数学模型的建立

　　变矩器闭锁离合器在闭锁过程中，影响结合品质的因素包括: 变矩器自身的原始特性、与泵轮相连的动力装置的特性、与涡轮相连的地面负荷等都具有动态的性质。为了建立闭锁液力变矩器简化模型，假设: 发动机是按某一油门下的速度特性工作的; 作用在涡轮上的地面负荷是常数; 变矩器的动态性能和静态性能相同; 传动系各零部件为刚性构件; 忽略闭锁离合器摩擦元件的空转损失。

　　在上述假设的条件下，取变矩器泵轮轴和涡轮轴为隔离体，其受力情况如图1 所示^{[2 -3]}。

　　根据牛顿第二定律可得运动微分方程为

式中M_i为泵轮轴的输入转矩; M_p为变矩器泵轮转矩，M_p= ρgλ_pn²_pD⁵; λ_p为泵轮的转矩系数; ρ 为变矩器工作油的密度; n_p为泵轮转速; D 为变矩器循环圆直径; M_T为涡轮转矩; M₁为作用在涡轮轴上的地面阻力矩; M_c，M'_c为闭锁离合器滑磨过程中作用在泵轮和涡轮上的滑磨力矩; I_p为泵轮轴的当量转动惯量; I_T为涡轮轴的当量转动惯量; ω_p为泵轮的角速度; ω_T为涡轮的角速度。