液压机械无级传动控制系统的分析

　　0　引言

　　液压机械无级传动系统主要应用于工程车辆上,如大型的轮式装卸车和履带式挖掘机等。工程车辆主要是在牵引工况下工作,其工作环境复杂、多变,作业特点为低速、重载,载荷急剧变化,变化范围大,随机性强。为了提高对重载、超载的适应能力,需要对发动机及传动系统采取自动控制系统,实现自动调节。目前工程车辆动力传动系统的发展趋势是充分利用发动机功率,节约能源以及获得良好的行驶性能,使发动机不受负载变化的影响,始终工作在最大功率点,提高车辆的传动效率、燃油经济性和整车综合性能,减轻了驾驶人员的劳动强度,并降低对驾驶人员的技术要求,使驾驶员集中精力操作工作装置,以提高生产效率。将液压技术与电子技术、控制技术有机地结合在一起,提高了现代工程车辆自动化、智能化、效能化的程度。

　　本文将研究柴油发动机的性能,分析发动机的工作特点,确定传动系统所采取控制算法和策略,以达到工程车辆实现最佳运转工况的目标,更好地发挥工程车辆的动力性经济性。

　　1　发动机工作特性与控制目标

　　柴油发动机是动力机械,工作时带动从动机械运转,按从动机械的工作要求,发动机的功率和转速有时会不断变化,其变化规律也是各种各样的。要想使柴油机最佳动力性和最佳经济性区域工作,必须与工程机械实现合理匹配,使之适应外界负荷的变化。因此柴油机在运转中保持转速稳定是非常重要的,只有在稳定工况下工作才能输出其最大功率,而只有当发动机发出的转矩与外界阻力矩相平衡时,才能保持稳定运转。

　　1.1　柴油机工作特性

　　柴油机在稳定工况下运转时,发出的驱动转矩等于从动机械的阻力矩。柴油机工作时的转矩受到最低稳定转速和最高工作转速的限制。转速低于最低稳定转速时,柴油机转速和功率波动大,甚至熄火停机,柴油机最高转速受到运动零件惯性负荷等因素的限制。要分析柴油机在各种工况下的性能,全面反映柴油机特性,以柴油机转速为横坐标,输出扭矩或汽缸平均有效压力为纵坐标,得出若干条等燃料消耗曲线和等功率曲线,得到柴油机的万有特性曲线(图1)。此曲线可以表示各种转速和负荷情况下燃料经济性。从图中可以看出,在最内层的等油耗曲线为柴油机的经济工作区域,曲线可以表示各种转速和负荷情况下的域,曲线越向外,油耗率越高,经济性越差。在柴油机的每个运行功率下,等功率曲线和等油耗曲线的切点为该功率下的经济工作点。各经济工作点的连线即为柴油机的经济工作曲线(图1中点划线)。柴油机工作时,将工作点设定在经济工作曲线附近,就会提高燃油利用率,达到节能目的。