基于液壓機械無級傳動的特性研究

馮其龍

摘 要：液壓機械無級傳動屬于多流傳動系統(tǒng)，其功率的傳遞路徑有兩種，分別為液壓和機械。在分流機構的作用下，液壓馬達將游離在正反兩個方向之間進行往返變速，最終兩路在一點匯合后形成一個逐漸升高的無級變化輸出速度。本文將對液壓機械無級傳動的主要類型和工作原理進行分析，并對其傳動特性加以闡述。

關鍵詞：液壓機械傳動；無級傳動；特性

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

0 引言

隨著科學技術的發(fā)展，現(xiàn)代化的車輛動力傳動系統(tǒng)對發(fā)電機的功率利用率得到顯著提升，在有限能源的基礎上，獲得最為理想的動力性能，主要的實現(xiàn)方式為有機傳動向無級的轉變。現(xiàn)階段，純液壓的傳動方式受到廣泛應用，其能夠實現(xiàn)正反轉過程中對無級變速的有效控制，當車輛運行阻力波動較大時，能夠幫助車輛穩(wěn)定行駛速度，具有較強的實效性。

1 液壓機械無級傳動的主要類型

1.1 n段式

在液壓機械無級傳動的過程中，一段主要是指一個工作段，在往返無級變速時，定排量液壓元件的一個行程，也就是轉速從正向最高到反向最高，或者是由反向最高向正向最高轉變的過程。通常情況下，系統(tǒng)在同一輸出方向的情況下，有幾個這樣的過程，便成為是幾段式。因此，n段式便是有n個轉速轉變的過程。

1.2 單向、雙向連續(xù)式

系統(tǒng)無級轉速的輸出方向為正時，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，液壓機的傳動具有單向和雙向兩種類型。與單向相比來看，雙向變速具有對稱性和非對稱兩種性能。

1.3 等差、等比連續(xù)式

如若每個工作段中，開始和結尾的位置速度的差值均等，也就是各個工作段的輸出的速度斜率相同，則為等差連續(xù)式；如若每個工作段的無級變速范圍隨著段落的增加而變大，并且開始和結尾的位置速度差值具有明顯的比例，則此種段落關系被稱為等比連續(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變時，力矩呈現(xiàn)出由大到小的變化。在開始階段能夠對速度進行輕微的修正，而后期的變速效果逐漸提升，更加容易獲得較高的速度。在實際應用過程中，也有將等差和等比兩種方式綜合使用的情況[1]。

2 液壓機械無級傳動工作原理

2.1 等差式原理

等差式傳動主要包括三種工況類型，一是純液壓單流工況，系統(tǒng)中的輸入功率在經(jīng)過液壓路變傳動比iy，固定傳動比ip、匯流傳動比ijy以后，進行單獨傳遞。二是正相位中液壓機械的分流狀況，系統(tǒng)在輸入功率之前首先進行分流工作，其中，一路由路變傳動比傳遞到正向機械傳動比當中；另外一路由固定傳動比和路變傳動傳遞到匯流傳動比之中。三是反相位中液壓機械的分流狀況，系統(tǒng)在輸入功率之前同樣需要進行分流工作，其中，一路由機械傳動比傳遞到匯流傳動比當中；另外一路由固定傳動比和液壓傳動傳遞到匯流傳動比之中。

在等差式變速的整個過程中，在開始階段使用H工況，然后使用HMz和HMf工況。對于正反兩種相位來說，在工況的使用中，可能經(jīng)過一次或者多次反復使用之后，才能夠達到所預想的最高段目標。

2.2 等比式原理

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

3 液壓機械無級傳動特性

3.1 等差式傳動特性

（1）速度。在H工作段中，液壓路轉速、輸出轉速分別為：

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

在HMf工作段中，液壓路轉速、輸出轉速分別為：

njf=n0/io×ijf；

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

在HMz工作段中，液壓路轉速、輸出轉速、機械路分別為：

njz=no/i0×ijf

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

（2）力矩。在對力矩的特性進行研究的過程中，如若刨除輸入功率所受的制約，液壓傳動輸出的力矩應按照壓力產(chǎn)生時，力矩的數(shù)值進行計算。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 等比式傳動特性

（1）速度。在HMf工作段中，液壓路轉速、輸出轉速分別為：

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

在HMz工作段中，液壓路轉速、輸出轉速、機械路分別為：

nb=no/i0×iz×ib（1/ij×ihj+ε/ip×ihy）

（2）力矩。等比式傳動基本工作特征為，在定排量液壓元件在反復進行無極變速的過程中，與機械分路中的傳動相互對應，其中，液壓與機械分路從正反兩個相位在匯流傳動中匯合，然后再分別通過正反兩個相位的傳動比輸出轉速。在等比式傳動中，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 結束語

綜上所述，液壓機械無級傳動屬于雙功率傳動的典型代表，呈現(xiàn)出高效、無級調速等特性。通過上述分析能夠得知，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變時，力矩呈現(xiàn)出由大到小的變化。根據(jù)上述等差、等比式傳動系統(tǒng)的變化情況，對建立和完善相關傳動系統(tǒng)具有十分重大的積極意義。

參考文獻：

[1]太健健.大功率拖拉機2×2段式液壓機械無級變速箱的設計及換段品質研究[D].山東農業(yè)大學，2017.

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

[3]劉峰.大功率拖拉機液壓機械無級變速器傳動系統(tǒng)設計與特性研究[D].南京農業(yè)大學，2015.