基于液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)的特性研究

馮其龍

摘 要：液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)屬于多流傳動(dòng)系統(tǒng)，其功率的傳遞路徑有兩種，分別為液壓和機(jī)械。在分流機(jī)構(gòu)的作用下，液壓馬達(dá)將游離在正反兩個(gè)方向之間進(jìn)行往返變速，最終兩路在一點(diǎn)匯合后形成一個(gè)逐漸升高的無(wú)級(jí)變化輸出速度。本文將對(duì)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)的主要類型和工作原理進(jìn)行分析，并對(duì)其傳動(dòng)特性加以闡述。

關(guān)鍵詞：液壓機(jī)械傳動(dòng)；無(wú)級(jí)傳動(dòng)；特性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.034

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)發(fā)電機(jī)的功率利用率得到顯著提升，在有限能源的基礎(chǔ)上，獲得最為理想的動(dòng)力性能，主要的實(shí)現(xiàn)方式為有機(jī)傳動(dòng)向無(wú)級(jí)的轉(zhuǎn)變。現(xiàn)階段，純液壓的傳動(dòng)方式受到廣泛應(yīng)用，其能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)無(wú)級(jí)變速的有效控制，當(dāng)車輛運(yùn)行阻力波動(dòng)較大時(shí)，能夠幫助車輛穩(wěn)定行駛速度，具有較強(qiáng)的實(shí)效性。

1 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)的主要類型

1.1 n段式

在液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)的過(guò)程中，一段主要是指一個(gè)工作段，在往返無(wú)級(jí)變速時(shí)，定排量液壓元件的一個(gè)行程，也就是轉(zhuǎn)速?gòu)恼蜃罡叩椒聪蜃罡撸蛘呤怯煞聪蜃罡呦蛘蜃罡咿D(zhuǎn)變的過(guò)程。通常情況下，系統(tǒng)在同一輸出方向的情況下，有幾個(gè)這樣的過(guò)程，便成為是幾段式。因此，n段式便是有n個(gè)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變的過(guò)程。

1.2 單向、雙向連續(xù)式

系統(tǒng)無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速的輸出方向?yàn)檎龝r(shí)，稱之為單向，反方向則為雙向，或者之間以正方向和反方向作為區(qū)分，液壓機(jī)的傳動(dòng)具有單向和雙向兩種類型。與單向相比來(lái)看，雙向變速具有對(duì)稱性和非對(duì)稱兩種性能。

1.3 等差、等比連續(xù)式

如若每個(gè)工作段中，開(kāi)始和結(jié)尾的位置速度的差值均等，也就是各個(gè)工作段的輸出的速度斜率相同，則為等差連續(xù)式；如若每個(gè)工作段的無(wú)級(jí)變速范圍隨著段落的增加而變大，并且開(kāi)始和結(jié)尾的位置速度差值具有明顯的比例，則此種段落關(guān)系被稱為等比連續(xù)式。在等差連續(xù)式中，通常情況下，最大輸出力矩為固定不變，速度呈現(xiàn)出均勻的變化，應(yīng)用較為便利。而等比連續(xù)式中的輸出功率也同樣具有不變性，由低速段向高速段轉(zhuǎn)變時(shí)，力矩呈現(xiàn)出由大到小的變化。在開(kāi)始階段能夠?qū)λ俣冗M(jìn)行輕微的修正，而后期的變速效果逐漸提升，更加容易獲得較高的速度。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，也有將等差和等比兩種方式綜合使用的情況[1]。

2 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)工作原理

2.1 等差式原理

等差式傳動(dòng)主要包括三種工況類型，一是純液壓?jiǎn)瘟鞴r，系統(tǒng)中的輸入功率在經(jīng)過(guò)液壓路變傳動(dòng)比iy，固定傳動(dòng)比ip、匯流傳動(dòng)比ijy以后，進(jìn)行單獨(dú)傳遞。二是正相位中液壓機(jī)械的分流狀況，系統(tǒng)在輸入功率之前首先進(jìn)行分流工作，其中，一路由路變傳動(dòng)比傳遞到正向機(jī)械傳動(dòng)比當(dāng)中；另外一路由固定傳動(dòng)比和路變傳動(dòng)傳遞到匯流傳動(dòng)比之中。三是反相位中液壓機(jī)械的分流狀況，系統(tǒng)在輸入功率之前同樣需要進(jìn)行分流工作，其中，一路由機(jī)械傳動(dòng)比傳遞到匯流傳動(dòng)比當(dāng)中；另外一路由固定傳動(dòng)比和液壓傳動(dòng)傳遞到匯流傳動(dòng)比之中。

在等差式變速的整個(gè)過(guò)程中，在開(kāi)始階段使用H工況，然后使用HMz和HMf工況。對(duì)于正反兩種相位來(lái)說(shuō)，在工況的使用中，可能經(jīng)過(guò)一次或者多次反復(fù)使用之后，才能夠達(dá)到所預(yù)想的最高段目標(biāo)。

2.2 等比式原理

等比式傳動(dòng)主要包括兩種工況類型，一是正相位中液壓機(jī)械的分流狀況，系統(tǒng)在輸入功率之前首先進(jìn)行分流工作，其中，一路由機(jī)械傳動(dòng)比傳遞到匯流傳動(dòng)比當(dāng)中；另外一路由固定傳動(dòng)比和液壓傳動(dòng)傳遞到匯流傳動(dòng)比之中。二是反相位中液壓機(jī)械的分流狀況，系統(tǒng)在輸入功率之前同樣需要進(jìn)行分流工作，其中，一路由機(jī)械傳動(dòng)比傳遞到匯流傳動(dòng)比當(dāng)中；另外一路由固定傳動(dòng)比和液壓傳動(dòng)傳遞到匯流傳動(dòng)比之中。兩種功率將在匯流處集合，再經(jīng)過(guò)反向傳動(dòng)比，最后輸出轉(zhuǎn)速[2]。

3 液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)特性

3.1 等差式傳動(dòng)特性

（1）速度。在H工作段中，液壓路轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速分別為：

nm=（n0×ε）/i0×ip；np=（n0×ε）/io×ip×ihy×ib

在HMf工作段中，液壓路轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速分別為：

njf=n0/io×ijf；

nb=no/ij×ijf×ihf×jb-（no×ε）/io×ip×ihf×jb

在HMz工作段中，液壓路轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速、機(jī)械路分別為：

njz=no/i0×ijf

nb=n0/i0×ijz×ihz×jb+（n0×ε）/i0×ijz×ihz×jb

（2）力矩。在對(duì)力矩的特性進(jìn)行研究的過(guò)程中，如若刨除輸入功率所受的制約，液壓傳動(dòng)輸出的力矩應(yīng)按照壓力產(chǎn)生時(shí)，力矩的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。在H工作段中，輸出的力矩為：Th=Tm×ihy×ih；在HMf工作段中輸出的力矩為：Tjf=Tmihy/ihf；Tb=Tm×ihy×ih；在HMz工作段，輸出的力矩為：Tjz=Tmihy/ihz；Tb=Tm×ihy×ih；

3.2 等比式傳動(dòng)特性

（1）速度。在HMf工作段中，液壓路轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速分別為：

nj=n0/io×ij；nb=n0/io×if×ib（1/ij×ihf-ε/i×ihy）

在HMz工作段中，液壓路轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速、機(jī)械路分別為：

nb=no/i0×iz×ib（1/ij×ihj+ε/ip×ihy）

（2）力矩。等比式傳動(dòng)基本工作特征為，在定排量液壓元件在反復(fù)進(jìn)行無(wú)極變速的過(guò)程中，與機(jī)械分路中的傳動(dòng)相互對(duì)應(yīng)，其中，液壓與機(jī)械分路從正反兩個(gè)相位在匯流傳動(dòng)中匯合，然后再分別通過(guò)正反兩個(gè)相位的傳動(dòng)比輸出轉(zhuǎn)速。在等比式傳動(dòng)中，最大輸出功率的數(shù)值通常為固定不變的，因此低速段的力度增加，則后續(xù)的工作段中力矩將隨之減小[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，液壓機(jī)械無(wú)級(jí)傳動(dòng)屬于雙功率傳動(dòng)的典型代表，呈現(xiàn)出高效、無(wú)級(jí)調(diào)速等特性。通過(guò)上述分析能夠得知，在等差連續(xù)式中，最大輸出力矩為固定不變，速度呈現(xiàn)出均勻的變化，應(yīng)用較為便利。而等比連續(xù)式中的輸出功率也同樣具有不變性，由低速段向高速段轉(zhuǎn)變時(shí)，力矩呈現(xiàn)出由大到小的變化。根據(jù)上述等差、等比式傳動(dòng)系統(tǒng)的變化情況，對(duì)建立和完善相關(guān)傳動(dòng)系統(tǒng)具有十分重大的積極意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]太健健.大功率拖拉機(jī)2×2段式液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速箱的設(shè)計(jì)及換段品質(zhì)研究[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

[2]馬百尚.基于環(huán)衛(wèi)作業(yè)車的混合式液壓機(jī)械復(fù)合變速器基礎(chǔ)特性研究[D].重慶大學(xué)，2016.

[3]劉峰.大功率拖拉機(jī)液壓機(jī)械無(wú)級(jí)變速器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與特性研究[D].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.