液压伺服无级变速器
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液压机械传动无级变速箱闭式实验发布时间:2023-03-09T01:09:19.542Z 来源:《中国科技信息》2022年20期作者:王秀延[导读] 在生产厂商中,车辆变速箱必须要在总装完成之后才能进行性能检验王秀延中山市志丰汽车检测有限公司摘要:在生产厂商中,车辆变速箱必须要在总装完成之后才能进行性能检验,以免在使用过程中出现质量问题,通过变速箱的性能检验设备,通过加载试验台作为本次实验的检测设备,能够准确分析变速箱的实际使用情况。
液压机械传动无级变速箱闭式试验台是研究车辆变速箱的重要设备,我国在此方面还有较大的差距,由于国外设备价格昂贵,所以我国的车辆变速箱实验遭到了资金有限的制约,为了加快我国车辆技术发展,性能好的变速箱加载试验台非常重要,其有液压加载、电加载等部分组成,元件通常由液压泵组成,以液压油为介质,此类液压加载成本低、功率大,适合生产变速箱部件的生产。
本文从液压机械传动变速箱实验的特点和相关资料入手探究其功能性,探究研制汽车关键部件的工具,引出液压加载的原理,在液压加载试验台中,加载功率和扭矩计算,通过液压元件的选择,了解液压加载试验台的结构特点。
本文所阐述的试验台可以慢速新型变速箱性能的实验,测试拖拉机、汽车等的燃油经济性能。
关键词:变速箱、试验台、液压加载、机械传动引言:由于汽车工业飞速发展,我国汽车工业成为当代经济发展的支柱产业,人们对于汽车品质的要求也越来越高,决定汽车品质的在于其构成的零部件,其中变速器作为汽车传动的重要总成,实验测试和分析变速器的产品结构和车辆零部件的性能以及零部件的寿命,能够对产品的设计和质量进行整体评估,为其提供科学的依据,提高生产部件的质量,缩短产品设计研究的周期。
这种实验对我国研究汽车变速器系统综合试验台有特殊的意义,我国对于此类研究相对于发达国家来说,还有一定的差距,我国传动试验台的研究相对来说较晚。
从八十年代初期,我国开始了这项研究,我国的科研人员付出了很大的努力,先后建立了各种形式的传动式变速箱试验台,根据研究和分析我国不仅在理论上有了重大突破、还在时间上丰富了经验,提高了我国机械传动实现的发展水平。
无级变速工作原理
无级变速工作原理即为利用一种无级传动装置,使发动机的转速与车轮的转速之间可以无级变化,从而实现汽车行驶过程中的平稳加速和行车速度调节。
无级变速器通常由两个主要部分组成:主传动器和变速机构。
主传动器主要由液力变矩器组成,液力变矩器是一种油压能量转换装置,通过液体传递来达到从发动机到车轮的动力传递。
当发动机转速提高时,液力变矩器内的液体被压力推动,使液力转矩器的输出轴与输入轴的转速比例发生变化,从而实现对发动机输出动力的调节。
变速机构是无级变速器的关键部分,它通过一组行星齿轮和离合器来实现无级变速。
行星齿轮由太阳轮、行星轮和内部齿轮组成,其中太阳轮连接发动机,内部齿轮连接车轮。
通过控制离合器的结合和分离,可以改变行星齿轮的输出速度和转矩传递路径,进而实现发动机转速和车轮转速的匹配。
无级变速器常用的控制策略有扭矩转换比控制、固定转比控制、连续变比控制等。
扭矩转换比控制根据发动机负载和车辆需求,调整液力变矩器的转矩转换比,以实现最佳的动力输出。
固定转比控制则是在不同行驶状态下固定转速比,以提供最高效率和最佳驾驶性能。
连续变比控制则通过无级变速器内的电控装置,根据车辆行驶的实时需求,动态调整转速比,以达到最佳的动力输出和燃油经济性。
总之,无级变速工作原理通过液力变矩器和变速机构的配合,
实现了发动机动力和车轮转速之间的无级变化,从而为车辆提供平稳的加速和速度调节。
这一技术的应用使得汽车驾驶更加舒适和高效,也为汽车工程的发展带来了重要的进展。
无级变速器的现状和发展动向引言近年来,无级变速器已广泛用于各类机械中。
无级变速传动的研究越来越广,其种类形式越来越多,新开发出的各种类型已实现系列化生产。
但是以往传统的机械式无级变速器主要是依靠摩擦传动来实现无级变速的,由于摩擦传动固有的缺陷,很难实现大功率传动。
鉴于此,寻求一种摩擦小和效率高的无级变速传动已成为无级变速传动的主要研究方向。
装有无级变速器的轿车具有优异的燃料经济性和行驱性能,特别适宜与2L 以下的小排量轿车。
目前,世界上各大汽车公司都在加紧研制开发无级变速器,有关CVT的专利急速增加,无级变速器的发展潜力极大,是汽车技术的重要发展领域之一。
1 齿轮式无级变速传动的概念提出现有的无级变速器,无论是基于摩擦、流体静力学、还是棘轮原理,均属于比较传统的变速器,具有一定的局限性,限制了其发展。
当前,仍有人对摩擦无级变速器和棘轮无级变速器进行研究,但是这些努力都要通过昂贵的高技术材料和精密制造才能实现。
所以,概念性创新是目前解决问题的唯一方法,从而齿轮式无级变速器走入人们的视野。
齿轮式无级变速器是一种全新的设计思想,是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。
我们可对原有的饿无级变速器进行创新设计,将其主传动部分的原有摩擦式改为齿轮啮合式,在减小摩擦损耗的同时大大提高传动的效率,克服了摩擦式效率低、易打滑、寿命短、易磨损等缺点。
如果这想法能实现,将使无级变速器的各项性能更加完善,更大程度地满足无级变速器的需要;尤其是对无级变速器应用最多的汽车行业,将有显著革新效果;将为新型机械式无级变速器产品的进一步开发打下良好的基础。
在一般的车用变速器中,有手动和自动变速器,它们均是由齿数比不同的几组齿轮副构成。
在车辆行驶过程中,按照车速与负荷变化使用变速档,这时发动机与车速关系是由齿轮副的齿轮比来决定的,但不一定能有效保证发动机功率输出和最优燃油经济性。
因此,通常增加变速档,但同时也受到齿轮箱构造、质量、成本诸方面的限制。
现在车辆上的传动装置多采用机械式变速器,1液力机械式变速器(AT)液力机械式变速器由液力变矩器和多挡机械变速箱组成。
2液压机械无级变速器(HMT)及应用分析3静液压无级变速器(HST)及其应用分析静液压无级变速器(HST)依靠液压变量马达实现纯液压无级变速,效率较AT高,但较齿轮变速器低许多,传递功率不大4 金属带式无级变速器为了充分利用发动机大的功率,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。
目前普遍采用的液力变矩器及其闭锁装置,自动换挡机构等均是为了弥补有级传动的不足而产生的传动模式,但不能实现真正的无级变速。
另外还出现了全液压传动的无级变速器,其操纵方式也由手动液控向电液控制或微电脑控制技术方面发展,并取得了非常好的效果,大大提高了整机的行使平顺性和作业性能,液压传动可以保证车辆具有稳定的行驶速度。
但是在液压传动的车辆中传动效率低也是一个不容忽视的问题,按当代的技术水平,纯液压传动中最高效率在80-85%左右,而在车辆使用中,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,也使液压传动的车辆增加了制造成本。
另外,这种高油压高转速的变量泵和定量马达的排量越大,即功率越大时,效率和寿命愈难以保证,生产愈困难,在市场上愈难买到。
液压传动的低效率直接影响了整机的生产率和经济性,决定了它在车辆上很难有较大的发展空间。
机械液压双功率流则兼有机械传动的高效率和液压无级传动的双重优点,可在较宽的范围内实现可控的无级变速和所需的车速。
以小功率的液压元件传递大功率特性,高效率特性,为车辆的经济性和动力性问题的解决找到了理想的道路。
液压机械无级传动是一种双功率流传动系统,分为液压功率和机械功率两路传递,分流机构分流后液压马达在正向和反向最大速度之间来回无级变速。
其每一个行程和行星齿轮机构的一种工况相配合,最后两路汇合成由若干无级调速段相衔接并组逐段升高的全程无级输出速度。
液压无级变速器原理液压无级变速器是一种无级变速传动装置,它通过液压系统将引擎输出的动力转换为经济高效的动力输出。
它由泵、液力变矩器和液压控制装置三部分组成,下面将详细介绍液压无级变速器的原理。
液压无级变速器的核心部分是液力变矩器,它是通过液体的流动和转动来实现动力传递和变速功能的。
液力变矩器由泵轮、液力涡轮和导向轮组成。
当发动机工作时,泵轮受发动机输出轴的动力驱动,使泵轮旋转起来,从而产生涡流。
涡轮则受涡流的冲击转动起来,实现动力输出。
导向轮起导向作用,使涡轮流回到泵轮中。
变速器的实质就是改变涡轮和泵轮的相对转速,以实现不同的传动比和输出转矩。
液压无级变速器通过控制液力变矩器内的液体流动,来实现无级变速的目的。
在液压无级变速器中,引入了一根控制轴,它与油压控制装置相连,通过改变控制轴的位置和转动角度,来控制液力变矩器内的液体流动。
当控制轴处于一定的位置和角度时,液体会倾向于流向涡轮,从而使转速提高,实现加速;当控制轴处于另一位置和角度时,液体会倾向于流向泵轮,从而使转速降低,实现减速。
同时,液力变矩器中还设置有转矩变换装置,它通过改变液力变矩器内液体的流通路径,实现输出转矩的调节。
当转矩需求大时,通过转矩变换装置改变流通路径,使更多的液体流向涡轮,从而获得更大的转矩输出;当转矩需求小时,则相反,调整流通路径使液体流向泵轮,从而降低输出转矩。
液力变矩器的液体流动控制是通过液压系统完成的。
液压系统由液压泵、油路系统和控制装置组成。
当驾驶员操作换挡器时,控制装置会接收到相应的指令,然后通过液压泵将液体注入液力变矩器的控制腔室,改变液体流通路径,实现变速和输出转矩的调节。
液压无级变速器的工作原理可以总结如下:当发动机工作时,液压泵受发动机轴的动力驱动,使液体流动并产生涡流;涡流冲击涡轮,使其转动起来,实现动力输出;同时,控制装置通过液压系统调节液体流动的路径和速度,实现变速和输出转矩的调节;最终,液力变矩器将引擎输出的动力转换为经济高效的动力输出。
115021班液压与气压传动课程设计题目
1、除冰车的液压升降系统的设计
2、电动液压助力转向系统设计
3、全液压驱动轮胎压路机液压系统设计
4、液压提升机系统设计
5、液压伺服无级变速器系统设计
6、机场配餐车液压系统的设计
7、装载机液压系统设计
8、陆地液压钻机系统设计
9、斗轮装盐机液压传动系统的设计
设计要求:
1、对所设计的控制机构进行简介,包含机构图和文字说明;
2、根据机构所需实现的动作设计液压系统;
3、绘制液压系统图,对液压系统进行详细的功能阐述。
4、设计格式以毕业论文格式要求为准。
1、无级变速器和自动变速器的渊源无级变速器和自动变速器在操作模式上都可以叫做“自动档”,因为它们都可以自动换档。
自动变速器是为了简便操作、降低驾驶疲劳而生的。
它利用行星齿轮机构进行变速,能根据油门踏板程度和车速变化,自动地进行变速。
驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。
按齿轮变速系统的控制方式,它可以分为液控液压自动变速器和电控液压自动变速器;按传动比的变化方式又可分为有级式自动变速器和无级式自动变速器。
因此,无级变速器实际上是自动变速器的一种,但它比常见的自动变速器要复杂得多,技术上也更为先进。
无级变速器与常见的液压自动变速器最大的不同是在结构上,后者是由液压控制的齿轮变速系统构成,还是有挡位的,它所能实现的是在两挡之间的无级变速,而无级变速器则是两组变速轮盘和一条传动带组成的,比传统自动变速器结构简单,体积更小。
另外,它可以自由改变传动比,从而实现全程无级变速,使车速变化更为平稳,没有传统变速器换挡时那种“顿”的感觉。
2、CVT的基本结构及工作原理汽车的无级变速系统主要有以下几种形式:(1)液力机械AT-HMT(Hydrodynamic Mechanical Transmission)广泛应用于轿车、公共汽车、重型车辆、商用车和工程车辆上。
(2)机械式AT—AMT(Automated MechanicalTransmission)在通常机械式变速器基础上加上微机控制电液伺服操纵自动换档机构组成,目前它应用于部分低档轿车、局部卡车和商用车上。
(3)无级式AT—CVT汽车无级变速器简介石启军 硅湖职业技术学院(Continuously Variable Transmission)是目前在小排气量轿车中使用最多的一种。
它的主要结构如图l所示。
图l CVT的基本结构CVT采用的V形承推钢带由安装在挠性马氏体时效钢圈上的多片楔形钢片构成。
它的动力从主动轮输入,经过V形钢带,由从动轮输出。
带轮由可以相对滑动的两部分构成。
液压机械无级变速器传动特性分析液压机械无级变速器简称液压变速器,是一种利用液力作为变速传动介质的力量变速传动装置。
该装置由液力变矩器、离合器、调速系统和机械无级变速器四部分组成,可以实现近似无级的变速调整功率,适用于需要连续调节功率、变速范围大的设备。
液压变速器的结构液压变速器的结构通常包括液力变矩器、离合器、调速阀、液压控制系统及机械齿轮组。
•液力变矩器:用于传递动力以及起到缓冲作用,有助于起步和刹车。
•离合器:用于实现变速器的换挡和断开动力传递。
•调速阀:主要是通过控制液压油的压力来控制传动比,实现无级变速调整。
•机械齿轮组:提供单一传动比和反转功能。
液压变速器的工作原理液压变速器通过利用流体静压和动压的原理,将动力传递到输出轴。
当输入轴转动时,流体通过液力变矩器的涡轮和泵轮,形成液力耦合,输送动力到输出轴。
当输入轴转速变化时,通过调节液压油的压力和流量,实现输出轴速度的调整,从而实现无级变速。
在液压变速器工作时,离合器控制系统会根据车速或者发动机转速的变化,选择相应的离合器构型,实现换挡、启动、停车等操作。
液压变速器的特点由于液压变速器采用了液力传递动力,具有以下特点:•可以实现近似无级的变速调整,变速范围宽。
•变速平稳,没有断电感。
液力变矩器起到缓冲作用,不易破坏机械结构。
•油液传递功率大,在吸收冲击和减少振动方面更优。
•油液传递功率能有效避免过载和烧毁、防止机械阻塞。
液压变速器的传动特性分析在液压变速器的传动过程中,其特性主要受到以下因素的影响:1. 液力变矩器的作用液力变矩器是液压变速器内的重要组成部分,其主要作用是将动力传输到输出轴上,同时起到缓冲作用。
当动力传递过程中输入和输出轴转速有所差异时,利用液力变矩器可以有效缓冲、减小机械结构的振动,提高传动效率。
因此,液力变矩器的状态对于液压变速器的传动特性具有重要影响。
2. 调节系统的控制特性液压变速器中通过调节油压和流量控制输出转速,从而实现变速转矩传递。
CVT(无级变速器)工作原理简介中国汽车召回网2010-03-29CVT也叫无级变速器,是汽车变速器的一种,与有级变速器的主要区别在于:它的速比不是间断的点,而是一系列连续的值,从而实现了良好的经济性、动力性和驾驶平顺性,而且降低了排放和成本。
我国目前销售的汽车装备了各种变速器,包括手动变速器(MT)、自动变速器(AT)(含DSG)和无级变速器(CVT)。
下面作简要介绍。
1、MT手动变速器(MT:Manual Transmission)采用齿轮组,由于每挡齿轮组的齿数是固定的,所以各挡速比是个固定值(也就是所谓的“级”)。
比如,一挡速比是3.455,二挡是2.056,再到五挡的0.85,这些数字再乘上主减速比就是汽车动力传动系统的总传动比,5挡变速器共有5个值(即有5级),所以说它是有级变速器。
手动变速器是最常见的变速器,相对AT和CVT而言,它的结构最简单,主要由输入轴、轴出轴和中间轴、各轴轴承、各挡齿轮、同步器、换挡操纵机构组成。
手动变速器故障率相对较低,使用成本也较低。
2、AT自动变速器(AT:Automatic Transmission)可以自动升挡和降挡,电脑主要根据车速和负荷(油门踏板的行程)进行升降挡控制,同时还要参考变速器油温、换挡模式等多种信号。
AT与MT的相同点就是二者都是有级式变速器,只不过AT在各个挡位都有一段连续的速比变化,而且能根据车速的快慢来自动实现挡位的增减,可以消除手挡车“顿挫”的变挡感觉。
(1)AT的结构:与手动波相比,液力自动波(AT)在结构和使用上有很大的不同。
手动波主要由齿轮和轴组成,通过不同的齿轮组合产生变速变矩;而AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成,通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。
其中液力变扭器是AT最具特点的部件,它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成,直接输入发动机动力传递扭矩和离合作用。
(2)AT的优缺点:AT不用离合器换档,档位少变化大,连接平稳,因此操作容易,既给开车人带来方便,也给坐车人带来舒适。
液压伺服无极变速器系统与设计系别:汽车工程系专业:民航特种车辆维修班级:115021姓名:董鑫指导老师:马文倩第五组:赵鹏杨凯左文凯董鑫罗俊麟目录1 液压传动及伺服控制的概述 (3)1.1液压传动的工作原理、特点及应用前景 (3)1.2液压伺服控制的基本原理、应用及发展 (3)1.2.1 液压伺服控制的基本原理 (3)1.2.2 液压伺服控制的组成和分类 (4)1.2.3 液压伺服控制的应用发展 (4)2 液压伺服无级变速器的总体方案的研究 (5)2.1液压无级变速器的国内外研究情况 (5)2.2液压无级变速器简介 (6)2.2.1液压无级变速器工作原理及结构分析 (6)2.2.2. 液压无级变速器性能参数的分析 (8)2.3变量泵的基本控制方法 (9)2.3.1 概述 (9)2.3.2 排量控制 (10)2.3.3 流量适应控制 (11)2.3.4 压力适应控制 (11)2.3.5 功率适应控制 (12)2.4液压伺服无级变速器的设计 (12)2.4.1 设计要求 (12)2.4.2 设计方案 (13)2.4.3 工作原理图的设计 (13)3 液压伺服系统关键技术的研究 (14)3.1概述 (14)3.2节流阀结构参数的确定 (14)3.2.1 节流阀基本工作原理及基本要求 (15)3.2.2 节流阀主要参数的设计 (15)3.3三位四通滑阀的设计参数的确定 (17)3.3.1 滑阀型式的选择 (17)3.3.2 滑阀主要参数的确定 (18)1 液压传动及伺服控制的概述1.1 液压传动的工作原理、特点及应用前景液压传动是指用液压油作为工作介质,通过动力元件,将机械能转换为油液的压力能,通过管道、控制元件,借助执行元件,将油液的压力能转换成机械能,驱动负载,实现直线或回转运动。
与其它传动方式相比,液压传动具有以下独特的优点:功率质量比大,运动惯性小,动作灵敏,制动迅速,运动平稳,调速范围大,易于实现无级调速,便于实现系统的远程操纵和自动控制以及元件寿命长,标准化、通用化高等。
液压传动技术独特的优点使其在各种机械装置中应用广泛,而作为最能体现液压传动技术独特特点的液压和液力变速器也得到了广泛使用,如汽车、工程机械、金属切削机床、机器人等。
但传统的液压或液力变速传动一般采用分体式结构,液压泵、液压马达、阀及液压管路等液压元件分立,结构庞大,布置复杂,可靠性差。
随着液压行业向集成化、小型化、机电一体化、节能、高效、多样化发展,将液压泵、液压马达与控制阀构成一体化的液压无级变速器也应运而生,其机构紧凑,体积小,重量轻,布局灵活,操作使用方便,简化了传动装置的结构,改善了各种装备的质量,因此得到了广泛的认可和应用,在国外已广泛用于汽车、农林业机械、环保机械、矿山机械、工业机器人驱动系统、太空探测机械等领域。
1.2 液压伺服控制的基本原理、应用及发展1.2.1 液压伺服控制的基本原理液压伺服控制具有以下优点:易于实现直线运动的速度位移及力控制,驱动力、力矩和功率大,尺寸小重量轻,加速性能好,响应速度快,控制精度高,稳定性容易保证等。
液压伺服系统的工作原理可用图1-1表示:图1-1 液压伺服系统工作原理图可见,液压伺服控制系统的工作特点:l)在系统的输出和输入之间存在反馈连接,从而组成闭环控制系统。
反馈介质可以是机械的,电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。
2>系统的主反馈是负反馈,即反馈信号与输入信号相反,两者相比较得偏差信号x, = x,一y,该偏差信号控制液压能源,输入到液压元件的能量,使其向减小偏差的方向移动,既以偏差来减小偏差。
3)系统的输入信号的功率很小,而系统的输出功率可以达到很大。
因此它是一个功率放大装置,功率放大所需的能量由液压能源供给,供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。
综上所述,液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。
即利用反馈连接得到偏差信号,再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量,使系统向着减小偏差的方向变化,从而使系统的实际输出与希望值相符。
1.2.2 液压伺服控制的组成和分类液压伺服控制系统由液压控制、反馈测量和液压执行元件组成。
一个典型的液压伺服系统有以下特征:I)是一个跟随系统,液压缸位置由伺服阀阀芯位置确定;2)是一个放大系统,执行元件输出的力或者功率远远大于输入信号输入的力或者功率;3)是一个闭环系统,带反馈环节;4)是一个有误差系统,误差随输入信号产生,从而导致执行元件运动,系统通过反馈力图消除误差,如果误差消除不再产生,则系统也就停止工作了。
液压伺服控制系统有阀控(节流式控制)系统和变量泵或变量马达控(容积式控制)系统两大类。
阀控系统响应速度高,精度高,但效率低,适合于速度高、精度高的中小型系统。
变量泵或变量马达控系统的泵源压力由负载确定,效率高,但响应速度低,系统结构复杂,适合于大功率(20 kw以上)和响应速度要求不高的液压系统。
在液压伺服控制系统中,控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。
机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件,常用于飞机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。
但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。
电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机,形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字一模拟混合伺服系统。
电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点,可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。
气液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用气动元件。
气动测量元件灵敏度高、可靠性强、结构简单,可以在高温、振动、易爆等条件下工作。
缺点是附属设备多,系统效率较低。
1.2.3 液压伺服控制的应用发展国内外液压伺服控制技术发展很快。
液压伺服控制系统起源于舰船航海业,二战期间获得了快速发展,40年代开始了滑阀特性和液压伺服理论的研究。
1940年底,首先在飞机上出现了电液伺服系统。
50年代末,出现了喷嘴挡板阀作为第一级的电液伺服阀。
60年代,各种结构的电液伺服阀相继出现,特别是干式力矩马达的出现,进一步提高了电液伺服阀的性能。
我国的液压伺服控制也有较快发展,自60年代开始研制电液伺服阀,70年代初开始批量生产QDY系列和DY 系列电液伺服阀。
随着数控机床技术的发展,性能优良的电液步进马达业己批量生产。
液压伺服系统不仅在应用最早的军工方面如飞机、雷达、火炮等系统有新的快速的发展,而且在工业应用方面,也很快推广起来,如机床方面的仿形机床、数控机床、电火花加工机床;船舶上的舵机操纵和消摆系统;试验装置方面的振动实验台、材料试验机轮胎试验机等;动力设备中的燃气轮机转速自调系统、水轮机转速自调系统等。
近代液压伺服系统的特点主要表现在:(1)环境和任务复杂,普遍存在参数变化、外干扰和交互作用;(2)对频宽和跟踪精度均有较高的要求;(3)由于电液伺服阀节流特性和流量饱和作用引起的非线性影响己显得至关重要;(4)各种直接式数字电液元件的非线性采样特性使得基于传统的离散系统理论的稳定性判据和控制器设计方法难于奏效。
2 液压伺服无级变速器的总体方案的研究2.1 液压无级变速器的国内外研究情况液压伺服无级变速器主要包括液压无级变速器和液压伺服系统两部分,液压无级变液压速器其最基本的工作原理为液压传动的容积式调速,但我国在此类集成式一体化液压无级变速器方面的研究和应用还是比较少,在文献[06〕中介绍了一种柱塞式液压无级变速器工作原理及特点,并论述了这种变速器主要特征和适用范围;文献08〕对美国伊顿公司出品的径向球塞式液压无级变速器做了性能参数的测试、分析;文献[12对国外的液压无级变速器技术进行了一些消化和吸收,并加以推广和应用。
国外也只有少数几家生产液压元件的大公司如Eaton, Bosch等有研究,并且Eaton公司有相应的产品提供市场。
图2-1即为Eaton公司液压无级变速器产品原理图。
由图2-1可以看出,一个简单的连接到泵体部分的控制杆控制了变速器输出轴的速度和方向。
无级变速通过泵和马达的排量比来实现。
当外载荷变化引起输出速度变化时,其液压无级变速器产品是以控制杆操纵调节输出速度,使输出速度保持稳定。
其产品输出速度随外载荷的变化波动较大,不适合需要稳定输出的场合,并且目前该类产品容积效率较低,承载能力较低,价格也较高。
另外,该类型的液压无级变速器转子与定子目前采用固定式结构,使传动过程中配流轴所受不平衡径向力较大,易于损坏,使变速器的工作寿命和可靠性受到影响,故此类液压无级变速器只能适合于轻载非连续工作场合。
图2-1 Eaton公司液压无级变速器产品工作原理图现有液压无级变速器的控制大部分都是采用纯机械式的调节,使得变速器的调节控制很难实现精确稳定的输出,又不能满足多种工作场合控制的多变和远距离控制的需要,大大的限制了其应用的范围,而现在液压气动行业正向节能、小型化、机电一体化、集成化、多样化发展,液压无级变速器的发展趋势也是向自动化方向发展。
对传统液压无级变速器进行伺服化改造,将原有纯机械调节式控制改为液压伺服控制,以求更适应小型化、自动化、集成化、节能等发展需求。
2.2 液压无级变速器简介2.2.1液压无级变速器工作原理及结构分析液压无级变速器(简称变速器)最根本工作原理就是液压传动技术的容积式调速。
为满足不同的使用场合的要求,变速器有着多种结构型式和容积调速方案以供选择使用。
本文所提到的变速器采用了一体化的结构型式和变量泵—定量马达的容积调速方式,是一种应用在除草机械上的变速器。
它是由双向变量泵、双向定量马达、辅助油泵、低压溢流阀和高压安全阀等元件组成的闭式容积调速系统。
变速器液压工作原理图和结构简图见图2-1、图2-2。
图2-1 液压无级变速器工作原理图1、变量泵2、辅助泵3、4、单向阀5、定量马达6、7、安全阀图2-2径向球塞型液压无级变速器结构简图1、输入轴2、滚珠轴承3、泵球塞4、变速手柄5、泵定子6、卸荷阀杠杆7、联结螺钉8、马达定子9、配流轴10、泵壳11、输出轴12、马达转子13、马达球塞14、辅助油泵15、泵转子由图2.2可以看出,变速器的全部元件都安装在全封闭的机壳内。
驱动力由变速器输入轴(l)输入,经滑块联轴器带动变量泵的转子(5)旋转。
转子(5)中的球塞在变量泵定子内表面反力和转子离心力的共同作用下,沿本身轴线在转子的球塞孔中往复运动,完成吸油和压油过程。
由变量泵压出的油液经配油轴(9)的油道送入马达的球塞腔内,推动球塞运动。
在液压力和马达定子内表面反力的共同作用下,驱动马达转子(12)旋转,经滑块联轴器通过输出轴将动力输出。
由马达排出的油液再经配油轴(9)的油道返回到变量泵,使油液在系统中完成一次循环。