超低转速大范围调速的恒功率无级调速装置探讨

　　在实际应用中,该机构的恒功率无级调速范围将受到结构强度的限制。但可以解决超低转速条件下的恒功率调速问题,同时,机构还具有很大的调速范围和一些独到性能。这些都是现有无级变速机构无法实现的。

　　1 变速原理

　　差速器可以将两种速度(或功率)合成为一种速度(或功率),也可以将一种速度(或功率)分解为两种速度(或功率)。利用这一原理,在差速器两个输入速度端的齿轮a和齿轮b中(见图1),任意改变其中一端的输入速度na或nb,都将会使输出端齿轮d的输出速度nd随之发生相应的改变。同样道理,只要使差速器任意一端的输入速度发生无极变化,其与另外一端输入速度在合成后输出的速度也必将发生相应的无级变化。值得注意的是输入端输入速度的变化范围经过差速器进行速度合成后,可以在输出端得到扩大和缩小。这一点可以从差速器各轮之间的关系式中得到证明。

　　如图1型式的差速器有如下关系式:

　　因为差速器中za=zb,所以上式可整理为:

　　如果用齿轮a和b为合成速度的输入端,令齿轮a、b同方向旋转,齿轮a为固定转速转动, b为变动转速传动,根据公式(2),则有:

式中ind与inb差值的大小主要取决于固定转速传动轮的转速值的大小。固定转速值越大, ind就越小于inb,也就是输入速度的变速比在输出端被缩小的越多。

　　如果用齿轮a和齿轮d为速度输入端,并令齿轮a和齿轮d同方向旋转,齿轮a同样为固定转速传动,齿轮d为变速转速传动,根据公式(2)则有:

式中inb与ind差值的大小同样也取决于固定转速传动轮的转速值的大小;固定转速值越大,而且na越接近ndmin, inb就越大于ind,也就是输入速度的变速比在输出端被扩大的越多。

　　在差动轮系中,只要适当选择输入端齿轮的旋转方向,变速比和速度变化范围,任意两端的齿轮进行速度合成后,都可以得到输出端齿轮输出速度的变速比ind=]。

　　通过分析差速器中各传动件之间的关系,可以看到差速器的输出速度不仅可以从零点起发生变化,而且在输出速度为零时,两个输入端的输入速度并不为零。如果合理的选择传动型式和有关参数值,在输出速度为零时的两个输入速度甚至可以很高。这就使得机构具有良好的低速性能。

　　上面的分析说明差速器具有可以用较高的输入速度和较小的输入速度的变速比,就可以得到较低的输出速度和较大的输出速度变化范围的特性。这种特性为可能在超低转速条件下进行具有较大变速范围的恒功率无级变速创造了有力条件。

　　2 结构形式

　　为了满足恒功率传动和速度的无级变换,可采用定量液压泵和变量液压马达构成的容积调速回路与差速器进行组合的结构形式(见图2)。它的基本结构主要是由定量双向双作用通轴式液压泵3(也可采用一般双向双作用泵,但需增加一个驱动泵),和变量双向双作用液压马达5,管路与2K-H型差速器等部分组成。其具体结构形式可根据机构的传动方式和安装部位,设计成多种组成形式。