拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片温度场分析与试验

[目的]本文旨在研究拖拉机液压机械无级变速器(HMCVT)动力换段过程中换段离合器摩擦副的热失效机理。[方法]以拖拉机HMCVT换段离合器对偶钢片为研究对象,研究其瞬态温度场。采用试验与仿真相结合的方法,通过采集拖拉机动力换段过程中摩擦副接合油压和摩擦副转速差时变曲线,分析滑摩转速差对摩擦副生热的影响。通过建立换段离合器对偶钢片有限元模型,研究不同时刻不同转速差下对偶钢片沿半径方向的温度分布规律。编写LABVIEW温度监测系统,设计拖拉机HMCVT换段离合器动力换段试验,并将温度试验结果与仿真结果进行对比分析。[结果]仿真得到拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片瞬态温度场。结果表明不同时刻、不同位置、不同转速差下对偶钢片温升不同,转速差越大温升值越大,由于外齿毂和输入毂油孔处油液的冷却润滑作用,对偶钢片外径处温度相对内径和中径低,温升最高点出现在距对偶钢片圆心的81%处。仿真值与试验值曲线的变化趋势基本一致,同一时刻试验温升值略低于仿真温升值。[结论]本研究为解决重型拖拉机HMCVT换段离合器冷却润滑难题,提高换段离合器动力换段过程中传动系统使用性能及整车的可靠性提供理论依据。

液压机械无级变速器动力连续换段过程建模与仿真

液压机械无级变速器(HMCVT)通过换段机构的结合与分离时序切换,结合液压传动系统的速度调节,实现段间切换。传统的段间切换方法短时间隔或交叉,容易造成动力中断,影响换段品质。基于某重型货车装备的HMCVT,本文采用换段机构短时重叠结合的方法实现了动力连续换段,对动力连续换段过程的动力学特性进行了理论分析,建立了HMCVT动力连续换段过程的数学模型和仿真模型,对HMCVT动力连续换段过程进行了仿真与分析,并在试验台上对理论研究和仿真结果进行了验证。研究结果表明,在适当排量比调节范围内,换段机构段间重叠结合可实现动力连续换段;将动力连续换段过程阶段划分为同步调速、重叠结合、动力切换和快速分离等4个阶段,在动力切换阶段,HMCVT的传动比为常值,由分汇流机构参数和机械变速机构参数决定,与液压调速系统参数及负载无关;在理论换段点动力连续换段时,系统输出转速基本没有波动;在理论换段点前后进行动力连续换段时,系统输出转速波动较大,产生较大换段冲击,偏离理论换段点越多,波动幅度和换段冲击越大;均实现了动力传递连续无中断。

液压机械全功率换段方法及功率过渡特性

为了解决液压机械无级传动换段过程中存在的动力中断和换段冲击等问题,基于当前段与目标段双制动器结合重叠,提出全新的液压机械全功率换段方法,并深入探究全功率换段过程功率过渡机理及控制方法。该文以两段等差式液压机械为研究对象,在双制动器结合重叠的动力换段方式的基础上,提出了五阶段液压机械全功率换段方法,通过理论分析与试验相结合的方法,研究了换段过程中液压机械转矩特性和功率特性随液压回路压差的变化规律,液压回路压差随变排量液压元件排量的变化规律。结果表明,在双制动器结合重叠的动力换段中,通过调节变排量液压元件的排量比,能够控制液压回路的高低压侧压差改变、互换,进而控制当前段制动器转矩向目标制动器有序转移,在双制动器结合重叠中完成换段,实现换段过程传递全功率。输入转速保持1 000 r/min不变,进出换段时定排量液压元件转速无波动,输出扭矩波动量约为5 N·m(负载扭矩为60 N·m和150 N·m)。该研究揭示了液压机械全功率换段的功率过渡机理,可为全功率换段的后续研究及液压机械应用提供了参考。

液压机械全功率换段时机的非对称偏差特性

为了降低液压机械无级传动的换段冲击、减小制动器的磨损,基于液压机械全功率换段方法,研究适合工程应用的液压机械全功率换段时机的非对称偏差特性。以两段等差式液压机械为研究对象,在全功率换段方法基础上,建立全功率换段的前稳定阶段模型,包括双制动器结合重叠时的液压传动单元模型和制动器转矩模型。通过仿真分析与试验研究相结合方法,研究了换段时机超前、滞后对制动器滑摩过程和前稳定阶段的影响规律。结果表明:液压机械全功率换段中,由液压段向液压机械段换段时,理想换段时机宜设置负偏差;由液压机械段向液压段换段时,理想换段时机宜设置正偏差。所得结果揭示了换段时机偏差对换段性能的影响规律,可为液压机械全功率换段方法的工程应用提供参考。