簡析工程車輛液力機械傳動系統的動力性分析

摘 要：當工程車輛在高負載運行情景下，為了有效增強其適應能力可以采用液力機械傳動系統。本文主要分析了現目前工程車輛采用的液力傳動系統動力性問題，并結合有關實際研究，提出了相關改進策略如設置自動換擋、增加變速箱檔位、簡化變矩器等。這些改進方案為傳統液力機械傳動系統的改進提供了一定的思路。

關鍵詞：動力性；機械；動力系統；液力；車輛

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.111

1 問題的提出

當車輛處于高負荷運行情景時，液力變矩器的傳動效率會大大減低甚至失去效用，那么在這樣的情況下，大功率輸出要求不能實現，反而因為功率的積壓不能釋放，從而導致油溫迅速升高，造成機械的運行環境出現惡化情況。這樣的弊病導致液力傳動系統性能受到很大的影響。近年來，有關研究者通過設計雙渦輪和雙導輪以及反轉導輪結構試圖提升液力變矩器的工作效率，雖然這樣的措施取得了一定的效果，但是從整體上講仍然不夠理想，因而沒有解決根本問題。鑒于此，本文將重點分析液力傳功系統的動力性問題，對其改善措施提供一定的參考依據。

2 液力傳動系統的改善措施

通過上文的闡釋我們知道，傳統的液力傳功系統存在功率輸出不足的問題，這樣的問題嚴重影響著機械的實際性能。因此為了提高機械的性能，就應該著力解決液力傳功系統的動力性問題，下文將對此問題做具體的論述。

2.1 換擋變速箱的設計問題及解決策略

通過研究發現，影響液力傳動系統性能的主要原因之一是變速箱設計問題，傳統的變速箱設計沒有參考機械作業的與作業操作的實際情況，前進檔位與后退檔位設計比較復雜，使得作業操作也變得比價繁復。而經過改善的液力傳動系統的變速箱設計往往采用前二后一方案，這樣的結構設計使得機械在作業過程中變速箱的檔位可以保持在一個位置，在實際操作中，操作人員只需要掌控方向即可，這樣就可以使得司機可以集中精力進行作業。以此就可以有效提高作業效率。這樣的改善措施其科學性也得到了諸多實際證明，譬如杭州齒輪箱設計生產的ZL4和ZL50這兩個型號的變速箱，就采取了前二后一的變速檔位設計，前進檔為2111和51508，而后退檔為11577兩種。如此設計有效的解決了傳統液力傳動系統，檔位置換存在的問題，極大的提高了傳動效率。

2.2 變矩問題分析及解決措施

采用前二后一檔位設置的變速箱設計，為了提高其性能，就需要同時使用雙渦輪變矩器（如Z50D）配合。因為一般的三元件液力變矩器的高效范圍比較逼仄，除此之外其變矩范圍也比較低，這樣的不利因素嚴重的制約了傳動效用的發揮。而采用雙渦輪變矩器能夠有效拓寬高效范圍同時也能夠增加變矩范圍。這樣就能夠有效提高液力傳動系統的傳動性能。同時為了減低傳動系統故障率，可以通過增加變速箱的檔位數加以改善。因為使用檔變速箱能夠在變矩器負荷增加時，變矩器的傳動效率有可能會降低到高效區外，在這樣的情況下變速器的效率就得不到應有的保障，為了改變這樣的窘境，采用多檔位變速器能夠通過降低檔位操作，就能夠提高變矩器的工作效率，并且這樣的設計也能夠保證機械的牽引力不會降低。這樣的方案的主要特點是利用換擋機制，有效對抗高負荷運行情況下的變矩器效率低于高效區變化以此提高變矩器的適應能力。但是如果在負荷變化范圍不大的情況下，使用三元件變矩器也能滿足這樣的要求，因此在具體情況下應該辯證的采用適當的變矩器。

3 計算比較

為了克服傳統設計方案的弊病提高液力傳動系統的工作效率，就需要進行一定改善措施，且為了保證改善措施具有科學性也需要通過計算比較進行佐證。

傳統液力傳動系統的弊病在于傳動效率低且耗油較高，為了克服這樣的缺點徐州裝載機廠對傳統的裝載機進行了改善，他們將ZL50D裝載改進成了ZL50E.具體的改善措施是將ZL50D采用的雙渦輪變矩器YJSW315并配有一個前進檔和兩個后退檔的變速器，改進成了使用三元件變矩器并配置了四個前進檔和四個后退檔。通過這樣的改進發現，兩個方案的全負荷速度特性有了很大的改變，除此之外其調速特性也出現了很大的改善。

通過對兩個方案的測試數據研究我們發現，新方案的高效區一般都穩定在低速行駛的情況下，而舊方案的高效區一般處在中速行駛情況。除此之外，通過分析轉載機的牽引特性我們發現，在牽引力相同情況下，新方案的變矩器傳動效率要遠遠高于舊方案。并且在低速段運行機制下新方案的裝載機穩定性很高，這就保證了在相同牽引力情況下，新方案的工作效率就等到了很大的提升。

正是由于這新方案具有以上的優越性，我國工程車輛大多采用的多檔變速配合三元件液力變矩器，增加檔位提高工程車輛的運行效率。但是通過研究發現，國外的工程車輛除了增加檔位外，還采取了自動換檔抑或是自動半檔的技術。因為采取增加檔位的改革方案后，隨著檔位的增加，就需要操作人員不斷的切換檔位，但是諸如此類的操作就會極大的分散操作人員的注意力，自然就會降低操作的效率。因此為了配合新方案的實施，也必須同時采用自動換檔措施，只有這樣才能夠有效提升液力傳動系統的工作效率。

4 結束語

我國在工程車輛設計中一直采用的雙渦輪前二后一變速器運行機制，嚴重影響了傳動系統的工作效率。因為這樣的設計方案僅僅依靠變矩器的適應性去應對高負載運行情況下的傳動性變化，這樣顯然就會極大的降低其運行效率。而采用三元件變矩器并配合多檔變速箱，能夠提高工程車輛在高負載的傳動性能。因此在相同的牽引力和相同阻力的運行情況下，采取多檔變速箱能夠提高車輛工程的運作速度。但是在采取這樣的設計措施時，需要配合自動換檔措施，這樣才能減少因檔位增多而增加的換檔操作，以此保證改革措施的實效性，總而言之，通過增加檔位并結合三元件變矩器，能夠有效解決傳統傳動系統的動力性問題。

參考文獻：

[1]趙丁選，馬鑄，楊力夫等.工程車輛液力機械傳動系統的動力性分析[J].中國機械工程，2001，12（8）：948-950.

[2]姚懷新.工程車輛牽引動力學概述及其研究回顧（2）[J].筑路機械與施工機械化，2005，22（4）：62-64.

[3]戴德.雙渦修液力變輪器的試驗矩研究[M].工程機械，192（84）：333-8.

作者信息：曾雅志（1995-），女，湖南邵陽人，本科。