大功率拖拉机HMCVT的参数优化设计

基于大功率拖拉机设计了一种新型的高传动效率和大变速范围的液压机械无级变速器(HMCVT),采用基于惩罚函数的遗传算法,对变速器的传动系统参数进行优化设计。通过Matlab软件对液压机械无级变速器的无级变速特性、转矩特性、功率分流比特性进行仿真分析,验证所设计的传动参数的合理性。此外,通过啮合功率法对系统总传动效率进行计算,进一步验证所设计的传动参数的合理性。结果表明:该液压机械无级变速器方案能够满足大功率拖拉机无级变速调速特性,且各区段有较大范围的速度区间和较高的传动效率,变速器各工作段的传动效率都能达到80%以上。

大马力拖拉机HMCVT系统动态特性分析

液压机械无级变速器(HMCVT)能够承受大扭矩,传动范围较为广泛,适用于大功率拖拉机。湿式离合器是将离合器片浸泡在变速箱油液里,是高速无级变速器中的关键部件,能够实现功率平稳传动。因此,研究液压无级变速器(HMCVT)的动态特性并进行湿式离合器试验对于提高田间大马力拖拉机工作性能及延长机器使用寿命具有重要意义。为此,基于AMESim建立齿轮箱、泵控液压马达系统和换档液压系统的虚拟模型,对大马力拖拉机在工况下的运行工况及行星排的内外啮合力进行了仿真研究;最后,在大功率拖拉机上对HMCVT的湿式离合器接合过程进行测试。仿真结果表明:随着节气门开度的增加,内外啮合力值变大;在换挡瞬间,行星齿轮的啮合力有很大的变化。离合器试验表明:试验台测试得到的注油曲线与理论曲线的变化趋势相似,拟合度较高,仿真结果较为可靠。

HMCVT多控制器硬件在环仿真测试与研究

本文通过分析液压无级变速器的特性及控制系统原理,基于Matlab搭建了被控对象物理模型,包括发动机模型、变速箱模型和车辆动力学模型等,构建了支持ECU、TCU、BCU多控制器联调的硬件在环仿真测试环境,用于三种控制器的闭环测试。同时还搭建了简易的ECU模型,通过开关切换模式用于选择ECU控制器模式。利用该平台对控制系统的主要功能进行测试,验证了仿真模型及测试平台的可行性,能够满足软件测试需求。通过该系统提前发现问题,可降低控制器开发成本。

离合器参数对HMCVT换段品质的影响规律研究

为了提高HMCVT的换段品质,通过仿真与试验相接合的方法对离合器充油流量和压强与换段品质之间的关系进行了研究。分析了滑摩阶段离合器从动端转速和离合器传递转矩的变化规律,同时使用SimulationX建立了变速器模型,并在一定条件下对该模型进行了试验验证。基于模型研究了离合器充油流量与压强对换段品质的影响,阐述了其影响规律。建立了换段品质总评价函数,基于AHP确定了函数中各评价指标权重值,并得出了换段品质最优时的充油流量与压强组合。在试验条件范围内:增大离合器的充油流量可以减小速度降、最大滑摩功率、滑摩功;增大充油流量对动载荷系数没有影响,增大充油压强会使动载荷系数增大。在充油流量和压强组合为6 L/min,5 MPa时,可以获得最佳的换段品质。

生产率最高的拖拉机HMCVT变速控制及仿真分析

为了使拖拉机能够获取最高的生产率,以配备HMCVT的400马力拖拉机为研究实例,通过分析计算对变速器的变速比进行了优化,得出了在任意牵引力及相应目标车速条件下的HMCVT最优变速比。随后对HMCVT的生产率最高变速控制进行了分析,制定了变速器的换段逻辑和变速控制原理;并以变速器变速比和发动机转速为控制变量,建立了生产率最高的二元协同控制拖拉机HMCVT仿真模型。应用二维查表插值的方法控制变速比输入,以某大小牵引力及相应目标车速为条件,对最优变速比进行了仿真验证。仿真结果表明:经过优化所得出的变速比能够使拖拉机输出较大的牵引功率,该优化计算方法具有一定的可行性。

基于HMCVT换挡异常识别及保护方法研究

HMCVT为无动力中断换挡,出现换挡需求时,当前离合器松开的同时,目标离合器接合。但在实际工作过程中,存在换挡过程持续时间过长、速差过大等现象使离合器磨损严重,本文通过计算滑磨功,将换挡过程中离合器的磨损量化,当检测到单位时间内离合器滑磨功超过限值,采取保护措施,快速完成换挡或放弃换挡,以保证离合器动力传递功能。

HMCVT段内无级跟踪调速控制研究

为了解决拖拉机在实际行驶过程中,由于马达转速的变化存在响应的滞后,造成各工况下拖拉机的车速并非最优值。设计了HMCVT泵控马达系统转速跟踪控制器,实现马达转速的实时跟踪。建立了HMCVT泵控马达系统的数学模型,采用模糊PID控制器对马达转速进行实时控制。提出了一种改进粒子群算法寻优的方法,对模糊PID控制器的参数进行寻优。根据寻优的最优系数,在MATLAB/Simulink中搭建HMCVT泵控马达系统的仿真模型并进行相关仿真。仿真结果表明:采用改进粒子群算法优化的模糊PID控制器能够很好地实现马达转速的跟踪控制,跟踪误差以及超调量很小,同时在系统受到外负载扰动时表现出良好的跟随特性。研究结果为制定拖拉机HMCVT的最佳燃油经济性和最佳动力性的段内控制策略提供了理论参考。

基于HMCVT的制动能量回收系统研究

为了回收车辆制动过程中浪费掉的能量,分析制动过程中车辆动能的消耗因素,设计了基于HMCVT的东方红某移动车辆制动能量回收方案,然后在AMESim中建立相关仿真模型,对在单次轻度制动中动能消耗因素及影响能量回收效率的因素进行仿真研究。结果表明:滚动阻力及制动器消耗为车辆制动过程中的主要能量消耗;增大变量泵变量系数的绝对值及蓄能器初始压力可以明显提高能量的回收效率,而改变蓄能器容积的影响不大。

带HMCVT的载货汽车起步特性及其控制策略的研究

介绍了液压机械式无级变速器(HMCVT)的工作原理,通过分析开环控制台架试验数据可知,它具备从零速到最高输出转速全程无级变速的能力;而在采用电液伺服排量控制机构的液压调速系统中,变量泵比例电磁阀固有的死区特性对车辆的起步延迟具有严重影响。针对载货汽车的大惯量特性和重载低速工况下液压调速系统的低效率问题,提出了与制动踏板位置相关的起步过程控制策略和相应的电磁阀死区处理方法,并设计开发了增量式PID闭环控制系统。实车试验结果表明:车辆起步平稳、无延时,说明控制策略设计合理,可满足带HMCVT的载货汽车起步控制的要求。

理论换段点下HMCVT换段离合器转矩交接及控制

针对液压机械无级变速器在换段过程中的动力中断和换段冲击问题,该研究以三段式液压机械无级变速器第二段切换第三段为例,通过建立动力学模型分析理论换段点下两段位的液压路功率方向变化规律,提出基于液压路功率方向的两阶段换段离合器转矩交接方法,并使用分段函数对两阶段离合器转矩交接轨迹进行优化,通过仿真对转矩交接方法正确性进行了验证。为了实现转矩的跟踪控制,基于终端滑模控制的方法设计了离合器控制器,通过对油压的跟踪控制实现转矩的跟踪控制,通过试验验证了控制器有效性。仿真和试验结果表明:在负载换段过程中,所提换段离合器转矩交接方法能够实现动力的平稳过渡,终端滑模控制器能够实现离合器油压的跟踪控制,从而实现转矩控制。在输入轴转速1 000 r/min,负载700 N·m工况下,使用终端滑模控制器控制两换段离合器进行换段,输出轴转速的波动范围为-20.6~7.4 r/min,输出轴转矩波动范围为-117.4~107.9 N·m,换段过程中最大冲击度为-6.16 m/s3,换段离合器的最大滑摩功为508.45 J,换段过程中无动力中断。该研究可为液压机械段变速器的换段控制提供参考。

基于HMCVT智能PTO防熄火控制方法研究

在实际农耕作业中,基于液压机械无级变速箱(Hydro-mechanical continuously variable transmission, HMCVT)拖拉机长时间处于动力输出(Power take off, PTO)作业模式,且由于PTO模式的特殊性,发动机转速受驾驶员主动意愿干扰较大。在驾驶员调节发动机转速时,在短暂停止作业时,会主动将发动机转速从高转速快速拉回怠速,若发动机转速控制较差,很容易误触发PTO防熄火保护功能,导致PTO离合器脱开,影响实际作业效率且不符驾驶员自主意愿。基于此类情况,本文提出一种基于HMCVT的避免频繁触发PTO防熄火的控制方法,即通过PTO负载及预测发动机转速判断触发防熄火功能,仿真结果证明其有效性和优势性。

HMCVT速率调整特性在拖拉机上的应用

HMCVT变速器能够实现速率调整,将这个特性应用到拖拉机上发展成变速器速率调整功能,驾驶员根据使用场景及驾驶习惯,或快或慢的达到变速器想要的传动比,继而改变整车速度特性,提升驾驶感受,增加整车安全性。本文通过介绍速率调整特性在拖拉机上的具体应用,说明变速器速率调整功能的实现原理,并通过模型仿真出不同速比下整车速度特性的变化特点。

HMCVT变速箱全生命周期自适应算法研究

本文为了解决HMCVT变速箱离合器磨损老化导致的滑膜点不准确的问题,基于Simulink对变速箱全生命周期自适应算法进行研究,设计了基于偏移量、基准值和时间的滑膜点计算方法,并对偏移量采用基于最小二乘法的方式进行设计。最终结果表明,所设计的全生命周期自适应算法可以有效消除离合器磨损老化导致的滑膜点不准确问题,提高CVT变速箱的性能。

一种基于HMCVT的高低档同步器智能控制策略研究

本文简单介绍了高低档同步器的工作原理,研究了影响高低档同步器正常工作的原因,并针对高低档切换过程同步器异常工作状态提出了一种基于液压机械无级变速器(Hydro-mechanical continuously variable transmission,HMCVT)检测和智能控制策略,即当检测到高低档切换同步器工作异常而导致换档失败时通过高低档命令的来回切换并增加相应的驱动电流来控制其恢复正常,如果高低档切换恢复正常则检测出高低档同步器为非机械故障可以自修复,否则为机械故障。测试结果表明该策略可以检测高低档同步器异常状态,并可根据非机械故障控制自修复,有效提高整车作业效率。

重型拖拉机HMCVT的5因素换段品质逐步回归优化研究

[目的]为了改善配备液压机械无级变速器(HMCVT)的重型拖拉机的换段品质,本文基于SimulationX软件搭建换段仿真模型,深入研究相关因素与换段品质之间的关系。[方法]依据变速箱的传动原理建立仿真模型,并验证该仿真模型精确度。确定影响换段品质的3类因素,即结构设计因素、环境因素和可调节因素,并在仿真模型中进行5因素4水平正交试验。利用逐步回归分析法(stepwise regression analysis)与极差分析法对正交试验结果进行数据处理,分析各因素对换段品质的影响程度,建立换段品质评价指标数学模型;并提出用方差权重确定法将两相关性相反的指标进行参数匹配,得到总换段品质数学模型。对结构设计因素进行单因素试验,确定其各自与换段指标之间的精确关系。[结果]湿式离合器接合过程中,影响速度降的主要因素为充油压力、流量与负载,影响动载荷的主要因素为充油压力与负载。结构设计因素中,换段评价指标均与摩擦片数量相关性较高,与摩擦片的内、外径相关性较低。[结论]本文结合方差权重与逐步回归分析,提出一种综合换段品质改进与湿式离合器优化设计的分析方法,为相关领域的研究提供参考。

HMCVT箱体轻量化措施

基于HMCVT的工作原理及主要特点,使用ANSYS工作台对HMCVT进行静态分析,探讨使HMCVT箱体轻量化的措施和方法,为减少能源消耗和改善辆的整体性能提供技术参考。

HMCVT换挡过程离合器充油特性研究

根据液压机械无级变速器传动原理,建立液压机械无级变速器试验台架,并利用ITI Simulation X软件对离合器控制动态系统、双向变量泵控制系统和液压机械无级变速器动态过程建立仿真模型。根据液压机械无级变速器换挡控制策略,通过液压机械无级变速器纯液压H挡、液压机械HM1、HM2挡仿真与试验结果,分析离合器流量调节阀(3L/min,4L/min,5L/min)对HMCVT输出转速、转矩的影响以及离合器减压阀压力(3MPa,4MPa,5MPa)以及对HMCVT输出转矩的影响。为进一步研究HMCVT换挡品质提供依据。

基于双模糊PID算法的HMCVT恒转速输出控制

针对液压机械无级变速器(HMCVT)在受到阶跃负载时输出转速波动量大、调整时间长的问题,提出了基于双模糊PID算法的液压机械无级变速器恒转速输出控制方法。该控制方法根据转速偏差值的大小选择不同的模糊控制器,当转速偏差值较大时,系统采用粗调控制器,快速消除转速波动;当转速偏差值较小时,系统采用精调控制器,实现HMCVT转速控制系统的稳、准调节。双模糊控制器对PID参数进行整定,用整定后的PID参数来调整变量泵斜盘倾角,最终实现转速恒定输出。仿真与试验结果表明:与传统PID和模糊PID相比,双模糊PID控制方法能够更好地解决HMCVT在遇到阶跃负载时输出转速波动量大、调整时间长的问题。

一种拖拉机液压马达的动力学设计研究

针对拖拉机的动力时效性较差、导致劳动强度大及生产效率较低的问题,对拖拉机的液压马达进行了动力学设计和研究。拖拉机液压马达属于液压机械无级变速器(HMCVT),其控制系统主要组成包括电控系统、发动机、HMCVT变速器、信号输入系统和行走机构。为了研究拖拉机液压马达在作业过程中的特性,并为后续结构优化和加工提供参考,采用AMESim系统动力学软件对拖拉机的变速箱和变速箱行星排进行了动力学分析。为了验证该拖拉机液压马达的特性,对液压机械无级变速器(HMCVT)进行了无级调速特性试验,结果表明:液压机械无级变速器具有可控制的无级调速的特性。

Dynamic simulation of the tractor HMCVT under typical working conditions based on AMESim

In order to study the dynamic characteristics of hydro-mechanical continuously variable transmission(HMCVT)under ploughing and sowing conditions,a complete simulation model of HMCVT is established based on AMESim software,including mechanical transmission model,pump controlled hydraulic motor speed control model and section changing hydraulic system model.In addition,the dynamic model of tractor is established.In order to verify the correctness of the simulation model,a test-bed is established.The test of tractor running speed and the test of pump controlled hydraulic motor system were carried out on the test-bed.The test results show that the simulation model of pump control hydraulic system can correctly reflect the change of transmission ratio of pump controlled hydraulic motor,and the simulation model can reflect the actual working condition change of clutch.Thus,the correctness of the previous simulation model based on AMESim is verified.Based on the simulation model established by AMESim,the dynamic characteristics of HMCVT under ploughing and sowing conditions are studied.The results show that:Under ploughing condition,the planetary platoon will have strong impact at the moment of throttle opening and changing section.Under sowing condition,the HMCVT will have a great impact at the time of variable cross section,but the variation range of rodent force decreases and the changing trend tends to be stable.