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拖拉机液压机械无级变速器特性研究

徐立友  
【摘要】: 液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT)是一种液压功率流与机械功率流并联的新型传动装置,通过机械传动实现传动高效率,通过液压传动的可控调速与机械传动相结合实现无级变速。该装置的采用能大幅度地提高车辆的动力性、经济性和操作自动化水平。对适用于农业拖拉机的液压机械无级变速器传动方案的设计理论和方法、发动机与传动系统的匹配理论、传动系统动态特性和性能试验的研究,具有重要的理论和工程实用价值。 对液压机械无级变速传动理论进行了系统的分析,导出了输入、输出分流两种传动形式的特性关系式,分析了结构参数对其性能的影响规律,指出了输出分流式传动较适合于车辆传动。 结合拖拉机的实际工作要求,确定了拖拉机液压机械无级变速器传动方案,通过优化设计给出了其结构参数,并对其无级调速特性、转矩特性、功率分流特性、功率流特性、效率特性、牵引特性进行了分析,并对装有液压机械无级变速器的拖拉机与原拖拉机的牵引性能进行了分析比较。 利用发动机的试验测试结果,建立了发动机输出转矩模型和燃油消耗率模型,确定了关于发动机的最佳动力性和最佳燃油经济性的转速调节特性。根据拖拉机不同作业项目对发动机功率不同的要求,提出了三种作业模式。研究了各作业模式下发动机与拖拉机液压机械无级变速传动系统的匹配机理及匹配实现方案,并提出了相应的匹配评价指标,分析比较了装备液压机械无级变速器的拖拉机与原拖拉机的动力性能和经济性能。 应用功率键合图理论,建立了拖拉机液压机械无级变速传动系统的数学模型,推导了系统的状态方程,设计了实用的模糊自适应PID控制器,对两种典型工况下无级变速传动系统动力性和经济性进行了动态特性仿真,分析比较了不同工况下无级变速传动系统的动态特性。 基于车辆新型动力传动实验台,完成了拖拉机液压机械无级变速器稳态和动态两种工况下的性能试验,验证了液压机械无级变速传动理论的正确性及其特性。


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