考虑作业效率的液压机械无级传动速比调节规律

【摘要】：液压机械无级传动系统(Hydro-mechanical continuously variable transmission,简称HMCVT)不仅可以实现传动比连续无级的变化,使车辆一直运行在最佳工作模式,而且油液可缓冲并降低外界对系统的冲击,提高传动系统的使用寿命。HMCVT十分适合处于路面不平度和需求功率变化剧烈的作业环境下的工程车辆,是动力传动行业研究和发展的重点。保证工程作业效率是工程车辆的首要目标,并且要改善车辆的经济性,其中,HMCVT的传动效率是关键因素,直接影响到车辆总损失功率的大小和总的燃油消耗量,进而影响车辆运行的经济性。本文开展了考虑作业效率和传动效率的装载机液压机械无级传动速比调节规律研究。(1)开展装载机动力传动系统特性分析。建立某柴油发动机动态调速特性模型及油耗模型,获取发动机的最佳动力调速特性曲线和最佳经济调速特性曲线;进行HMCVT的机械结构、换段规律、排量比调节规律和各工作段功率流向等特性研究,推导出HMCVT的速比特性、转矩特性以及传动效率特性,结果表明,HMCVT的传动效率是影响动力传动系统总损失功率大小的重要因素。(2)提出考虑作业效率的分阶段速比调节规律。基于HMCVT传动效率因工作点变化而剧烈变化的特性,提出考虑作业效率的分阶段速比调节规律。经济模式下,一般运输工况采用经济性速比调节策略,联合作业工况采用动力性速比调节策略;动力模式下,一般运输工况与联合作业工况均采用动力性速比调节策略。经济性速比调节策略以动力传动系统总功率损失最低为目标,动力性速比调节策略以动力传动系统输出功率最大且传动效率较高为目标。(3)进行搭载HMCVT的装载机仿真研究。基于Matlab/Simulink搭建装载机整车模型、HMCVT模型、驾驶员模型和HMCVT控制器模型,进行V型工作循环仿真分析。结果表明,相比于一般调速策略,本文提出的调速策略在经济模式下,总油耗降低10.50%,平均传动效率提高2.68%;在动力模式下,总油耗降低6.00%,平均传动效率提高0.35%。本文提出的调速策略可以在保证装载机作业效率的同时,降低总体燃油消耗量。