液压机械无级传动的特性研究

1　前　言

　　

　　现代车辆动力传动系统为充分利用发动机的功率，节约能源以及获得优良的动力性能，最理想的方法是从传统的有级传动发展为无级传动。现在普遍采用的液力变矩器及其闭锁装置、自动换档机构等均是为了弥补有级传动的不足而产生的传动型式，不能实现真正的无级变速。

　　

　　在车辆传动系统中，纯液压传动日益受到重视。纯液压传动具有许多优点，最主要的是可以在较宽的正反转范围内实现可控的无级变速，当车辆行驶中工作阻力不稳定时，液压传动可以保证车辆具有稳定的行驶速度。但是，纯液压传动的主要问题是传动效率偏低。按当代技术水平，纯液压传动中最高效率在80%～85%左右，在车辆使用中，一般只能达到50%～60%。此外，适用于重型车辆使用的大功率的液压元件难以加工制造。

　　

　　液压机械无级传动以其可控的无级调速特性、以小功率的液压元件传递大功率特性、高效率特性，为车辆传动解决上述问题找到了理想的道路。

　　

　　2　液压机械无级传动的工作原理

　　

　　液压机械无级传动属于双功率流传动这一范畴，其工作原理如图1所示。在液压机械无级传动中，构件F之前和构件R之后为单功率流传动，构件H和构件M构成双功率流传动。通常，构件H由一组变排量液压元件和定排量液压元件组成，传递液压路功率，称为液压部分；构件M由齿轮或行星排构成，传递机械路功率，称为机械部分。液压部分传递的功率是随变排量液压元件和定排量液压元件的排量比ε的变化连续可调的，机械部分传递的功率为阶跃式变化的。

　　

　　图1　液压机械无级传动工作原理

二段式液压机械无级传动就是依照此原理为高速履带车辆传动转向装置研制的。其传动简图及各元件的代表符号如图2所示。

　　图2　二段式液压机械无级传动简图

3　液压机械无级传动的工作特性

　　

　　3.1　可控的无级调速特性

　　定排量液压元件的转速nm：

　　

式中：n0——输入转速，r/min；

　　η±2v——变排量液压元件和定排量液压元件总的容积效率，当变排量液压元件驱动定排量液压元件时，取+2，当定排量液压元件驱动变排量液压元件时，取-2；

　　ε——变排量液压元件和定排量液压元件的排量比；

　　I0,I1——图2所示传动比。

　　工况1：CH制动器接合，CL制动器和CR制动器分离时：

　　系统输出转速nb：

　　

式中：k1——行星排P1的特性参数，为行星排齿圈的齿数与太阳轮齿数之比(下同)；