串联式拖拉机液压功率分流无级变速箱的设计

为了在小功率拖拉机及其农业机械上实现无级调速,设计了一种串联式液压功率分流无级变速箱。首先,对无级变速箱的传动方案进行了介绍;其次,详细阐述了变速箱的参数设计和结构设计流程;再次,构建了该液压功率分流无级变速箱与静液压无级变速箱的效率计算模型,并通过试验获取了模型的关键参数;最后,根据效率模型的计算结果,对两种无级变速箱的传动效率和调速特性进行了比较。研究结果表明:所设计的无级变速箱不仅结构简单、成本可控,且具有较之于静液压无级变速箱更佳的效率特性。研究所得结论可为我国中小功率无级变速拖拉机和农业作业机械的研制提供理论依据和方法支撑。     

拖拉机液压机械无级变速器设计

设计了一种液压机械无级变速器,该装置由一个单排行星机构、变量泵定量马达构成的液压传动系统和多挡有级式变速箱组成。在分析液压机械传动形式和液压传动类型的基础上,确定了拖拉机的总体传动方案,对液压元件及机械参数的选择方法进行了阐述,分析了变速器的无级调速特性。绘制了理论牵引特性曲线,分析比较了改进前后牵引特性。装有液压机械无级变速器的拖拉机实现了速度的连续无级变化,在任何牵引力时,发动机都在接近于满负荷点工作,从而大大提高了拖拉机的生产率和燃油经济性。     

拖拉机液压机械无级变速器速比匹配设计与实验

液压机械无级自动变速器能够根据拖拉机作业模式的差异,实现不同作业模式下发动机转速、转矩的匹配.将液压机械前进区段设计为等比四区段,各区段传动公比φ为1.88,纯液压区段用于拖拉机低速爬行作业以及起步.基于液压机械换段等比传动的连续性,对各区段齿轮的参数以及传动比进行设计,并对变量泵和定量马达的匹配进行选型.加载实验中模拟拖拉机不同作业模式的负荷,进行了液压机械各区段下的发动机最佳经济点的速比匹配.验证了变速箱在各区段之间的平稳换段以及拖拉机平稳加速的连续性响应.     

液压机械无级变速器的拖拉机速度控制研究

液压机械无级变速器(Hydro-mechanical continuously variable transmission,HMCVT)是一种将液压传动与机械传动结合的混合动力传动系统,能帮助拖拉机实现无级调速功能,有助于提高拖拉机的燃油经济性和动力性。为提升拖拉机的作业性能,实现拖拉机应对不同工况和环境或负载变化进行速度调节与控制,分析HMCVT输出特性,提出一种基于粒子群优化的PID控制算法控制系统排量比,调节系统传动比,实现速度控制的控制策略。结果表明,采用该控制算法后,拖拉机的保持速度以及针对骤然速度变化的调节有显著提升。     

拖拉机液压机械无级变速器试验台设计

根据拖拉机液压机械无级变速器试验要求,提出了其试验台设计方案,确定了试验台驱动装置及加载装置,设计了试验台数据采集与控制系统。以东方红1302R拖拉机液压机械无级变速器为被试对象,完成了液压机械无级变速器的无级调速特性试验和自动调速特性试验。结果表明:所设计试验台自动化程度高、运转平稳,满足设计要求。     

基于参数化设计的拖拉机液压马达齿轮优化

针对目前拖拉机性能和可靠性较差，无法满足市场对于拖拉机日益严格的动力性和经济性要求等问题，基于参数化设计对拖拉机液压马达齿轮进行优化。拖拉机的液压机械无级变速器的控制系统主要包括液压机械无级变速器控制器、发动机、液压机械无级变速器和通信系统，而液压马达是液压传动装置的主要组成部分。为了提升变速器的传动功率和传动效率，对液压马达的齿轮参数进行优化设计，包括对系统传动比进行计算及齿轮参数优化设计。为了验证该拖拉机变速器的性能，对其进行无级调速特性试验和效率特性试验，结果表明：该变速器具有良好的无级调速特性及较高的传动效率。     

基于Simscape的液压机械无级传动的建模与仿真

针对利用传统动态建模方法对液压机械无级传动系统进行建模和仿真时存在计算过程烦琐、模块搭建复杂的问题,基于Simscape建立了发动机、液压调速机构、机械调速机构和加载模块的仿真模型,分析了各部件的动力学特性。仿真结果表明,随着变量泵排量比的变化,液压机械无级变速系统输出速度连续无级地增大,系统输出转矩在负载转矩为定值情况下,液压机械无级传动系统为恒转矩输出,验证了仿真模型的可行性,为后续制定和改进换挡策略奠定了理论基础,提供了验证平台。     

拖拉机多段液压机械无级变速器的传动特性分析

以东方红294kW的无级变速器为研究对象,通过分析多段HMCVT的传动原理,建立了满足多段液压机械无级变速器的同步换段条件,并给出了功率分流比和效率的关系式.结果表明:以e=0为界限,同一段位内,前半段和后半段的功率流特性不同;在每段的换段点处,前、后半段的功率流特性相同;段数越多,液压机械无级传动系统所传递的功率越大,整个系统的传动效率越高.多段液压机械无级变速器的高效率特性,满足了拖拉机的作业要求.     

拖拉机无级变速箱的箱体振动分析与控制

为了减小拖拉机无级变速箱的振动和噪声,对液压功率分流无级变速箱的共振与控制问题进行了研究。首先,构建了无级变速箱的基本传动方程,计算得到了箱体内各齿轮副及行星齿轮在不同工况下的啮合频率;其次,基于SolidWorks平台构建了变速箱箱体的虚拟样机,将其导入ANSYS/Workbench软件进行模态分析,得到箱体的固有频率及前6阶模态振型;最后,通过比较变速箱齿轮副啮合频率和箱体固有频率,对变速箱箱体固有频率和可能发生共振的液压路齿轮副啮合频率进行了共振接近度计算,并制定了相应的控制策略,以规避共振现象。研究表明:拖拉机液压功率分流无级变速箱的共振点难以消除,但对于存在共振问题的速度工况,可以通过匹配不同的发动机转速与变速箱传动比来实现规避。     

采棉机液压功率分流无级变速箱传动特性研究

为提高采棉机的作业品质和驾乘舒适性,提出一种基于液压功率分流原理的采棉机无级变速箱设计方案。首先,构建无级变速箱的传动方程,确定其传动参数取值;其次,构建包括泵控液压马达、行星齿轮和湿式离合器在内的变速箱动力学方程,并在SimulationX下构建采棉机行走系统的整体动力学仿真模型;最后,基于所构建的模型对无级变速采棉机的功率流和调速特性等进行分析。研究结果显示:所设计的变速箱可实现采棉机在0～20 km/h范围内的无级调速;采棉机在初采和复采作业速度下的液压功率分流比分别为20%和10%;采棉机在满载行驶时的换段加速度和冲击度峰值分别为1.24 m/s~2和12.9 m/s~3。研究结果表明:该变速箱具有较低的能量消耗和较高的燃油经济性,且具有较低的换段冲击水平。     

无级变速拖拉机经济型作业模式的研究

提出了适用于无级变速拖拉机的单纯经济型和综合经济型作业模式。单纯经济型作业模式以发动机在整个工作范围内的最低燃油消耗率点为目标工作点,油门开度不变,仅控制变速器传动比,为单变量控制系统;综合经济型作业模式以发动机在整个工作范围内的最佳燃油经济性工作线为目标工作线,不仅可以获得较好的燃油经济性,而且可以保证在阻力变化的情况下,拖拉机始终按照驾驶员设定的车速恒速行驶,需要综合控制油门开度和传动比,为双变量控制系统。本文分别对两种作业模式建立了单闭环和双闭环控制系统,仿真结果表明控制系统可以满足这两种经济型作业模式的要求,为无级变速拖拉机控制系统的开发提供了依据。     

液压机械无级变速器换段品质影响因素试验

以提高拖拉机液压机械无级变速器换段品质为主要目的,运用正交试验方法进行了台架试验,并对换段品质各影响因素参数进行了合理匹配;确定了影响液压机械无级变速器换段品质的各影响因素之间的主次关系,并进行了拖拉机犁耕满负荷工况下的试验验证.研究方法及结论对提高液压机械无级变速器的换段品质具有一定的理论指导意义和实用价值.     

无级变速传动系统的模糊控制

设计了无级变速系统的模糊控制器,建立了简化的无级变速传动系统的动力学模型。考虑到系统模型的时变非线性特性、输入和输出之间的耦合特性以及复杂的运行工况的影响,给出了一种新的带有参数自调整的模糊－PI控制算法,利用该算法设计的模糊控制器使无级变速传动系统获得了良好的控制效果。仿真结果表明,该算法是可行和有效的。     

金属带式无级变速器的速比控制

在分析了速比控制阀特性的基础上，考虑到无级变速传动系统的复杂性，设计了模糊控制器，开发了基于速比反馈的速比控制系统，并进行了台架模拟试验。试验结果表明，实际速比能够较好地跟踪目标速比的变化，所设计的控制系统能够满足实际控制的需要。     

车辆无级变速传动系统匹配策略的仿真

利用发动机的试验测试结果,采用拟合的方法得到了发动机模型。给出了关于发动机的最佳燃油经济性的最佳动力性的转速调节特性,讨论了无级恋速传动系统参数的设定方法。结合发动机转速调节特性研究了实现发动机理想性能的匹配策略,最后对其进行了计算机仿真。     

并联油液型混合动力挖掘机发动机转速控制方法

通过对并联式油液混合动力挖掘机的原理和结构分析,提出一种改进的油液混合动力结构方案。采用双向液压马达代替二次调节泵,通过不同开关阀组合控制辅助动力系统回路。利用Simulink对该系统建模后,获取相应元器件尺寸参数及控制参数。采用双转速工作点切换的控制策略,在改装后的油液型混合动力挖掘机上进行实验。实验中利用整合负载预测的发动机转速PID控制方法对发动机目标转速、辅助油液动力系统输出扭矩进行调节。仿真和实验分析表明,该发动机转速控制方法可以有效改善油液型混合动力系统中发动机转速波动,使之稳定在高效燃油区域内,综合节能效果提高14%。     

Integration of Tractor Engine,Transmission and Implement Depth Controls: Part 1, Transmissions

Agricultural tractors work under a variety of conditions and maximum work-rate and minimum fuel consumption depend upon the correct selection of engine speed, transmission ratio and implement width and depth.Although the well-known technique of "gear up, throttle down" produces fuel savings, particularly at part load, a tractor with a fully integrated engine-transmission-implement control system would have a dynamic response to varying loads to achieve the maximum work-rate for the minimum fuel consumption under all conditions. This review considers transmissions that could be used on an integrated control tractor and discusses the requirements of the transmission and how well these are met by the different types.It concludes that the presently available powershift transmissions, now being fitted with electronic control, and the high efficiency, continuously variable transmissions (CVTs), being developed for automotive applications, are the most appropriate. There are, however, new transmission arrangements which, if developed for tractors, could offer improved efficiency for powershift types or continuous power transmission during range changes for continuously variable transmissions.There is little published data on the performance of tractors with CVTs. Further analysis, using computer modelling, could be used to help determine whether the ability of a CVT to exploit rated engine power at all forward speeds compensates for its lower transmission efficiency compared to stepped transmissions. More information on the efficiencies of the various transmissions, while operating at realistic loads, would be beneficial to this analysis.     

大功率拖拉机悬浮式前桥悬架插装式比例阀建模与设计

悬浮式前桥作为大功率轮式拖拉机的关键零部件,对衰减因路面扰动激励而产生的振动有着重要作用,而插装式比例阀为悬浮式前桥系统的振动控制过程提供了重要保障。本文设计了用于前桥悬架系统的插装式比例阀液压系统回路,并对工作机理进行了分析,建立了非线性数学模型,明确了设计部件与悬架性能之间的内在关联,通过部件参数的设计优化,可实现多种模式的前桥悬架阻尼调节。为降低设计参数的不确定性及设计方案的重复性,采用田口设计方法,选择蓄能器状态、节流阀孔径等因素作为设计因子,以阶跃和正弦激励作为噪声因子,设计了6因子混合水平的田口实验方案,并对设计方案进行信噪比和均值的方差分析。结合AMEsim仿真模型对设计方案进行验证分析,得到基于悬架输出力、簧载质量振动加速度评价指标的最优配置设计,并对其设计方案进行动态特性分析。结果表明：当负载阶跃变化时,约2s内,液压油缸两腔压力可调整至平衡位置;当路面阶跃激励时,插装式比例阀可快速响应,调整时间小于0.5s,系统可达到稳定状态,满足大功率轮式拖拉机前桥悬架运输作业工况下的减振需求。     

考虑随机载荷自适应补偿的PST换挡策略与硬件在环试验

大功率动力换挡拖拉机作业环境复杂多变,密集布置的挡位和田间载荷波动极易导致频繁随机换挡,破坏拖拉机工况稳定性,影响其性能和作业质量。为解决拖拉机作业过程中随机载荷波动引发的频繁换挡问题,本文提出一种考虑随机载荷自适应修正的换挡控制策略。首先,以油门开度、滑转率和车速为换挡参数,制定变速箱理论换挡规律;然后,引入随机载荷变异系数、油门开度变化量及稳态载荷变化量等3个修正参数,通过模糊规则计算随机载荷波动下的换挡修正量。同时,结合收敛型换挡延迟策略,轻负荷或运输工况采用理论降挡,重负荷作业采用自适应升挡延迟,载荷波动越大,升挡延迟量越大;基于AMESim和Simulink建立了拖拉机传动系统模型,并搭建了大功率拖拉机变速箱控制系统硬件在环仿真平台,开展了不同作业工况下的换挡控制仿真验证。结果表明,所提换挡策略在道路运输工况和犁耕工况下的换挡次数较传统换挡策略分别低63.16%、45%,且燃油消耗量分别为0.76、0.47kg,较传统换挡策略分别低0.51%、1.03%。在保证作业牵引力的同时,该控制策略可有效抑制随机载荷波动引发的频繁随机换挡,同时兼顾了整车动力性和燃油经济性。