采棉机液压机械无级变速器的试验研究

【摘要】：国产采棉机在行走、采摘和打包作业过程中换段操作频繁,传统变速器换段顿挫,驾驶员劳动强度大,且装配的变速器和采棉机在工作或行驶过程中匹配不理想,导致整机燃油经济性不佳,行驶或作业过程中的动力性表现一般。液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continously Variable Transmission,HMCVT)与传统车辆的无级变速器和有级变速器不同,它的动力传递分为两路,一是通过液力传递动力,另一部分是通过传统的机械传递动力,最后动力进行汇流,以实现总动力的传递。利用液压传动中均匀平稳且能过载保护特点,机械传动中可靠且传递效率高的特点,最终达到无级调速。通过在国产采棉机上装配HMCVT,提高舒适度同时也提高了国产采棉机性能。本研究通过对HMCVT的国内外研究现状和HMCVT传动原理、传动特性的分析,借鉴其他学者对装配于非道路车辆上HMCVT的研究,对HMCVT速比匹配及泵马达系统匹配进行研究,并使用AMEsim软件完成HMCVT相关模型的搭建和仿真,验证新型HMCVT传动方案的可行性,完成HMCVT试验台的搭建,进行台架试验,为之后的HMCVT方案设计提供经验。本文的研究内容如下:1.简要介绍HMCVT的传动原理,通过对自走式打包采棉机的传动需求进行分析,确立团队自主设计的基于采棉机的新型HMCVT传动方案,并利用公式推导和理论分析,对HMCVT的特性进行分析,包括了HMCVT泵马达效率特性、转矩特性及速比特性;2.对基于采棉机的新型HMCVT进行速比匹配和泵马达系统的匹配研究,确立各段位排量比与速比的关系,排量比与功率分流比的关系;利用AMEsim软件建立HMCVT模型;3.根据搭建好的模型,对HMCVT完成连续性仿真试验,研究输入转速和负载转矩对HMCVT动态特性中连续性的影响;对HMCVT进行加速仿真试验,找寻合适的加速时间,在保证零部件寿命的情况下提高动力性;进行液压机械段内的单因素换段仿真试验,通过改变输入转速、负载扭矩、离合器主油路压力和溢流阀流量,研究对换段的影响;与单因素换段仿真试验做对比,做换段正交仿真试验,研究各因素对换段平顺性的影响;通过仿真试验验证新型HMCVT传动方案的可行性,为接下来试验台的搭建做好准备,也为之后的HMCVT设计提供经验与指明方向。4.通过确立的采棉机HMCVT传动方案与仿真建模结果,进行试验台的设备选型与搭建;在搭建好的试验台上对HMCVT进行验证性试验和泵马达控制试验。