叉车自动变速的基础研究

　　1 引言

　　叉车是各行业中用于货物的装卸、堆垛和短距离运输等作业不可缺少的搬运装卸工具，其工作特点是操纵手柄变换频繁，行驶速度低，动作灵活准确，作业范围广。其运行功能既受到驾驶员主观意愿和环境复杂程度的影响，又极大程度地依赖于自身动力传动系统的好坏。当进行循环往复作业时，频繁的换档，连续繁多的操纵动作使得驾驶员易于疲劳， 这就严重影响了整车的作业效率，使得车辆的动力性和经济性能得不到充分的发挥，同时随着燃油资源的日益匮乏及对车辆排放的环保要求越来越高的情况下， 燃油经济性越来越受到生产商和购买商的关注。因此，叉车传动系统采用自动变速控制技术已成为叉车发展的必然趋势，它既减轻了驾驶员的劳动强度，又可适当增长作业时间，同时也提高了发动机的功率利用率，使得叉车的牵引特性得到充分发挥，减少燃油消耗，从而大大提高了叉车的工作效率和经济效益。

　　车辆自动变速是指自动变换传动比，调节或变换发动机动力输出性能，经济而方便地传送动力，较好地适应外界负载与道路条件的需要[1]。本文在叉车手动定轴式液力变速系统的基础上，以提高变矩器传动效率为主要目的，通过试验分析和理论研究初步制定了叉车传动系统自动变速的控制方案，得出了叉车自动变速箱的自动换档规律。解决了叉车液力传动系统的低效性，并根据该换档规律进行换档控制系统的开发研究。

　　2 变矩器传动效率分析

　　叉车的作业工况是由水平路面作业、堆垛作业、不同坡度路面作业、制动工况等多个性质不同的工序所组成，且在这些工序之间循环作业，这种工作循环作业方式决定了其发动机需要在不同工况下工作。为了提高叉车对各种工况负载的适应能力，传动系多采用液力机械传动方式。液力变速器是叉车上目前最常用的变速传动装置，叉车传动系统主要是由液力变矩器和液力定轴式齿轮传动变速箱组成，其传动系统效率主要损失在液力变矩器上，发动机在大负荷、低转速工作时，系统发热较高，传动效率低于75%。因此，可以以提高液力变矩器效率为主要目的 ，研究自动变速规律和制定换档策略。叉车液力变矩器特性曲线如图1 所示，可以看出，变矩器只有在一定输出的速比范围内其效率值才较高。由此可见，在作业过程中，为使液力变矩器工作在高效区 (一般情况， 对于工程车辆ηmin=0.75)，则必须使i1 1＜i＜i2。当液力变矩器在低效区工作时（也即η≤ηmin），尽管发动机的油门开得很大，传动系统的效率还是很低，甚至在作业过程中突然遇到重载或者较大阻力（如坡道阻力，牵引阻力等），需要叉车牵引力加大时，它的效率反而会突然减小，甚至降为零，这严重影响了叉车的工作效率，同时也增加了燃油消耗。如果设计换档规律能够根据外界条件的变化及时更换变速箱档位，保证液力变矩器传动效率经常保持在高效区，如当变矩器速比i 变小而使液力变矩器从高效区移至左侧的低效区时，可通过自动变速技术选择低档位来增大i值，使液力变矩器重新回到高效区；当液力变矩器速比i 增大而使液力变矩器从高效区移至右侧的低效区时，可通过自动变速技术选择高档位来减少i值，使液力变矩器重新回到高效区。这样就能够改善整车的动力性和经济性，提高车辆作业效率，节约能源。