拖拉机液压机械无级变速传动系统与发动机的合理匹配

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液压机无级变速转动在拖拉机上的应用分析

液压机无级变速转动在拖拉机上的应用分析

技术改造液压机无级变速转动在拖拉机上的应用分析章 森1 赵建超1 石新旭2(1.洛阳路通农业装备有限公司,河南 洛阳 471132;2.洛阳丰收芬美得农业机械装备有限公司,河南 洛阳 471600)摘 要:目前,国内外的研究主要集中在液压机械无级变速器上,针对适用于中小功率拖拉机的静液压传动系统的研究较少。

本文采取静态拖拉机的液压传动系统为研究对象,研究最优经济匹配和控制策略下的拖拉机稳定的操作速度,具有重要意义,提高拖拉机的经济和操作质量,减少司机的劳动强度。

关键词:拖拉机;无级变速传;液压机1、前言我国农业现代化进程正在加快,推动农业生产装备现代化朝着智能化、规模化的方向发展。

同时,环境污染的问题,能源短缺仍然是严重的,所以现代农业生产低排放,低污染等节能和环境保护的绿色农业机械需求增加2025“中国制造”在中国实施纲要》将智能农业装备研发关键领域的发展;“十三五”发展规划将农业机械现代化、智能化、规模化列入重点研发计划。

液压无级变速传动理论早在20世纪初被有关学者提出,但由于液压元件的制造水平和控制技术发展的限制并不成熟,所以当时没有得到应用推广,直到1960年代液压元件制造技术和电子控制技术的发展,液压无级变速器作为农业生产的核心装备,开始在军用车辆和重型车辆拖拉机上得到应用,需要道路运输和野外作业等任务,往往在复杂环境条件下工作,外负载波动频繁且较大,这对拖拉机的动力性能和燃油经济性提出了更高的要求。

传统的无级变速拖拉机为了满足的需求的多样性,需要设置更多的齿轮,司机操作过程中需要频繁的转变,适应外部环境变化的负载和不同的需求,增加了司机的劳动强度,而且很难保证拖拉机在经济状况的工作,增加燃料消耗。

作为车辆传动系的理想模式,CVT可以不断根据外部经营环境改变传动比和发动机的工作状态,以便拖拉机工作在经济状态,提高拖拉机的燃油经济性,减少转移的影响,减轻司机的劳动强度。

因此,无级变速传动技术的道路拖拉机传动系统开发过程,并实现农业拖拉机发动机的关键技术研究和开发智能,电液化和自动控制,提高自动化水平农业拖拉机、经济、动力性能和减轻司机的劳动强度具有重要的意义。

农用拖拉机用多段液压机械无级变速器的设计

农用拖拉机用多段液压机械无级变速器的设计
农 机 纵横 Nong ji zong heng
农用拖拉机用多段液压机械无级变速器的设计
李洪刚
吉林 公 主 岭 136106) (公 主 岭 市 响 水 镇 农 机 技术 推 广 站 , 摘要: 本 文 提出了 一种 由 单 个 普 通 排 列 结构 组 成 , 简 单 有 效 的 拖拉 机 用 多 段 液 压 机 械 无 级 变速 器 的 传 动 结构 。 研究 讨 论 了变速 器 的 有 效 提 高 了 车辆 动力 性 以 及 经济性 。 一 些 特性 , 通过 实 际 的 装 机 实 例 表 明 了 无 级 变速 的 范 围 , 无 级 变速 关键词: 拖拉 机 ; 多 段液压 机械; 中图分类号:S2 文献标识码: A DOI 编号: 10.14025/ki.jlny.2014.21.0035
2 .3 Hm3 段
2 .4 其 他 各 段 Hm4 、 Hm6 段 与 Hm2 段 的 传 动 方 式 是 一 样 的 。在 进 行 速 度计算的时候只需要将 (2) 中 的 i3 用 i4 替 换 就 可 以 得 到 。 并 (3) 且, 可以将 中 i4 用 i5 换 就 可 以 得 到 Hm5 速 度 , 根据上诉 速度比例可以得到: 2 .5 平 稳 换 段 的 条 件 前后相互衔接两段在换段点上必须要具有相 同的速 度比 与 排 量 比 。 从 H1 段 与 H2 段 输 出 的 转 速 可 以 得 到 H1 段 到 Hm2 段 的 e 值 : 只要 ≤1 就可以实现平稳换段。 由此可以看出, 在 Hm2 、 Hm3 中 输 出 速 度 等 于 Hm2 段 到 Hm3 换 段 时 间 的 e值 :
2 .2 Hm2 段
5 结语
变速器结构十分简单, 只需要使用一套简单行星排列, 就 可以有效实现前进 6 段以及倒车 2 段范围内的连续无级变 速 。并 且 在 前 进 方 向 与 拖 拉 机 在 梨 耕 、 运输过程中对应的 低、 中、 高速区间实现 3 档换位。 能够有效 变速范围宽, 在速度低的时候能够接近零速度, 拖动拖拉机等一些工程车辆行进。 液压功率的分流比例 小, 总有效率高。 拖拉机在工作的时 液压功率的分流 候, 一般有 3 个经常 使用 的工作速度区 段, 比例要小于一定的值,只有这样才能够有效提高车辆的动 达到既定的经济效益。 力,

拖拉机液压机械无级变速器特性研究

拖拉机液压机械无级变速器特性研究

拖拉机液压机械无级变速器特性研究液压机械无级变速器(Hydro-mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT)是一种液压功率流与机械功率流并联的新型传动装置,通过机械传动实现传动高效率,通过液压传动的可控调速与机械传动相结合实现无级变速。

该装置的采用能大幅度地提高车辆的动力性、经济性和操作自动化水平。

对适用于农业拖拉机的液压机械无级变速器传动方案的设计理论和方法、发动机与传动系统的匹配理论、传动系统动态特性和性能试验的研究,具有重要的理论和工程实用价值。

对液压机械无级变速传动理论进行了系统的分析,导出了输入、输出分流两种传动形式的特性关系式,分析了结构参数对其性能的影响规律,指出了输出分流式传动较适合于车辆传动。

结合拖拉机的实际工作要求,确定了拖拉机液压机械无级变速器传动方案,通过优化设计给出了其结构参数,并对其无级调速特性、转矩特性、功率分流特性、功率流特性、效率特性、牵引特性进行了分析,并对装有液压机械无级变速器的拖拉机与原拖拉机的牵引性能进行了分析比较。

利用发动机的试验测试结果,建立了发动机输出转矩模型和燃油消耗率模型,确定了关于发动机的最佳动力性和最佳燃油经济性的转速调节特性。

根据拖拉机不同作业项目对发动机功率不同的要求,提出了三种作业模式。

研究了各作业模式下发动机与拖拉机液压机械无级变速传动系统的匹配机理及匹配实现方案,并提出了相应的匹配评价指标,分析比较了装备液压机械无级变速器的拖拉机与原拖拉机的动力性能和经济性能。

应用功率键合图理论,建立了拖拉机液压机械无级变速传动系统的数学模型,推导了系统的状态方程,设计了实用的模糊自适应PID控制器,对两种典型工况下无级变速传动系统动力性和经济性进行了动态特性仿真,分析比较了不同工况下无级变速传动系统的动态特性。

基于车辆新型动力传动实验台,完成了拖拉机液压机械无级变速器稳态和动态两种工况下的性能试验,验证了液压机械无级变速传动理论的正确性及其特性。

拖拉机液压机械无级变速器设计

拖拉机液压机械无级变速器设计
表 1 东方红 1302R 拖拉机各挡速度及传动比 Tab. 1 Speeds and transmission ratios of Dongf anghong 1302R tractor
挡位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ 倒Ⅰ 倒Ⅱ
速度/ km h- 1 3. 86 5. 89 6. 87 7. 68 9. 51 16. 07 3. 95 5. 82
收稿日期: 2005 03 14 * 河南省高校杰出科研人才创新工程项目( 项目编号: 2002K Y CX 010) 徐立友 西安理工大学机械与精密仪器工程学院 博士生, 710048 西安市 周志立 河南科技大学车辆与动力工程学院 教授 博士生导师, 471003 洛阳市 张明柱 河南科技大学机电工程学院 副教授 李 言 西安理工大学机械与精密仪器工程学院 教授 博士生导师
表 3 变量泵和定量马达主要参数 Tab. 3 Main parameters of PV & MF
参数
排量 / m L·r - 1
额定 压力 / M Pa
变量泵 - 42~42 42
最高 最低 额定 最高
压力 转速 转速 转速
/ M P a / r·m in- 1 /r ·min- 1 / r ·min- 1
H1 - - + + + - - M1 + - - + + - - HM 2 - + - + + - - HM 3 + - + - - + - 前进 M 2 + - - + - + - HM 4 - + - + - + - HM 5 + - + - - - + M3 + - - + - - + HM 6 - + - + - - + H1 - - + + - - - + HM 2 + - + - - - - + 倒车 M1 + - - + - - - + HM 3 - + - + - - - +

浅析拖拉机液压机械无级变速器设计

浅析拖拉机液压机械无级变速器设计

浅析拖拉机液压机械无级变速器设计发布时间:2022-05-12T02:49:03.383Z 来源:《科学与技术》2022年第3期作者:连觅真王真真[导读] 拖拉机液压机械无级变速器是由液压传动系统和多档有级式变速箱联合组成,其中液压传动系统由行星机构、变量泵以及定量马达共同构成连觅真王真真第一拖拉机股份有限公司大拖公司河南洛阳,471000摘要:拖拉机液压机械无级变速器是由液压传动系统和多档有级式变速箱联合组成,其中液压传动系统由行星机构、变量泵以及定量马达共同构成。

液压机械无级变速器高于传统的液压变速器,他能够实现拖拉机的连续无级状态变化,使拖拉机在没有任何物质牵引的情况下进行运动。

本研究将集中分析液压元件以及机械设备的相关参数,通过对变速器无级调速的特点来分析该变速器设计和应用的场景。

关键词:拖拉机;液压机械;无级变速器;牵引前言拖拉机野外作业环境较为复杂,多数情况下甚至需要应对恶劣的作业环境。

外界负荷的变化会影响到拖拉机发动机的使用,因此为了进一步的保障拖拉机使用过程中的安全性和稳定性,维护人民的经济利益,在此将传统的拖拉机多档变速箱脱离出来,希望能够通过提升拖拉机的使用速率来努力实现换挡变速。

但是考虑到拖拉机的档位有限,即便是换挡变速也无法实现无级连续变速,因而想要实现连续,就要增加拖拉机的档位,但与此同时变速箱的机械结构也会被彻底的改变,复杂程度加深并不一定有利于该拖拉机设计方案的长远发展[1]。

综合以上各类情况,最终本研究选取了液压机械无级变速传动装置,这是通过液压功率流和机械功率流并联发动的新式传动装置,具备高效率和高传输率的优势。

不仅在实际操作过程中表现出了良好的实用性,其经济效益和可推广能力呈现也十分的优秀。

一、确定拖拉机液压机械无级变速器设计方案(一)、设计对象及基本参数设定本研究选定的设计样本为东方红1302R型橡胶履带拖拉机,该机型的变速箱为(6+2)档,是较为传统的拖拉机机型。

农业机械传动系统的优化设计与动力匹配

农业机械传动系统的优化设计与动力匹配

农业机械传动系统的优化设计与动力匹配农业机械在现代农业生产中起到了非常重要的作用,它们的运转依赖于传动系统来传递动力和承担负载。

优化设计和动力匹配对于农业机械的高效运行和提高生产效率至关重要。

本文将探讨农业机械传动系统的优化设计和动力匹配的相关内容。

首先,进行农业机械传动系统的优化设计需要考虑诸多因素。

首先是选择适当的传动方式。

常见的农业机械传动方式有机械传动、液压传动和电动传动等。

不同的传动方式有不同的优缺点,要根据具体的应用场景和需求来选择合适的传动方式。

其次是选择适当的传动组件。

传动系统的核心是传动组件,包括齿轮、轴承、传动带等。

它们的选用应考虑到负载、转速、噪音和寿命等因素,以保证传动系统的稳定性和可靠性。

此外,还需要考虑传动系统的传动比和变速范围,以满足不同工作情况下的需求。

最后,设计传动系统还需要注重综合经济性和环保性,选择合适的材料和润滑方式,以降低能耗和减少对环境的影响。

其次,进行农业机械传动系统的动力匹配需要考虑农机的功率需求和动力来源。

农业机械的功率需求与其工作负载、作业速度和工作环境等因素有关。

通过合理的功率计算,可以确定农机所需的功率范围,进而选择适当的动力来源。

一般来说,农机的动力来源包括内燃机、电动机和液压驱动等。

不同的动力来源有不同的特点和优势,要根据具体的应用场景来选择合适的动力来源。

同时,还需要考虑动力传递的方式,包括直接传动和间接传动。

在实际应用中,可以根据需求选择合适的传动方式,以提高农机的效率和灵活性。

此外,在农业机械传动系统的优化设计和动力匹配过程中,还需要考虑农机的可靠性和安全性。

传动系统的可靠性是指在一定时间内正常工作的能力,包括传动组件的选择和配合、设计参数的合理选取等。

合理的设计和选材可以提高传动系统的可靠性,减少故障的发生。

而农机的安全性是指在运行中避免事故和伤害的能力。

传动系统应具备一定的安全保护装置,如限位器、过载保护器等,以保护农机和操作人员的安全。

液压机械无级变速箱在大功率拖拉机中的应用研究

液压机械无级变速箱在大功率拖拉机中的应用研究

液压机械无级变速箱在大功率拖拉机中的应用研究阐述了液压机械无级传动的原理,并根据分、汇流形式进行了分类;指出了液压机械无级传动的特点及发展优势;详细分析了液压机械无级传动的国内外研究现状以及应用情况,为液压机械无级传动的深入研究提供了借鉴资料。

标签:液压机械;无级变速;应用1 液压机械无级传动原理及分类液压机械无级变速器(HMCVT)是基于17世紀中叶帕斯卡提出静压传递原理,与机械传动相结合的新型传动装置。

变速箱系统可分为两部分,液压系统和机械系统。

液压系统主要由泵和马达组成,机械系统主要由机械传动部分组成。

功率流由发动机输出后经分流机构分成两路,一路经液压系统传递,另一路经机械系统传递,最终通过汇流机构实现功率汇流,并向后传动部分输出。

HMCVT 结合了液压传动功率大、可实现无级变速和机械传动效率高的优点实现了发动机功率的有效利用。

由于液压机械传动采用分流和汇流机构,因此可根据功率分流与汇流的形式入手,将液压机械传动方式进行分类。

分、汇流形式有定轴齿轮副和行星齿轮机构两种[1]。

从加工工艺及成本来讲,分流机构以定轴式居多,汇流式以行星式居多。

根据液压传动系统的变量元件的不同可分为变量泵与定量马达、定量泵与变量马达、变量泵与变量马达三种调速回路系统。

2 液压机械无级传动的特点2.1 传动功率大、效率高液压机械无级传动系统采用了机械传动部分传动效率高的优点和液压传动部分传动功率大的特点,结合了机械传动和液压传动的优点,同时规避了两者的缺点,使得液压机械无级传动传动功率大,传动效率高,相比于传统的机械传动方式传动功率增大了2倍,效率提高30%左右。

2.2 可实现自动无级变速液压装置与机械装置的结合实现了机械有级变速基础上的无级变速,使车辆运行更加平稳。

液压机械无级传动系统可采用改变变量泵排量的方式实现车辆的自动变速,提高了工作效率,降低了驾驶员的驾驶强度。

3 应用现状分析3.1 国内应用现状国内对于液压机械无级传动的研究起于上世纪70年代,北京理工大学的研究最为深入,主要集中在坦克和履带装甲车辆等重型车辆的传动方向。

基于拖拉机整机效率最大化的液压机械无级变速规律

基于拖拉机整机效率最大化的液压机械无级变速规律
结果表明在任意 目标车速和牵引负载下 , 优化后拖拉机整车 效率在 3 5 %- 4 0 %之间,并得 出了效率最大时 H MC VT最佳传 动比、发动机 转速和转矩,确定了基于整车效率最大的拖拉机 HMC V T传动变速原理 。研究表 明:基于整车效率最大化
原则能够实现拖拉机在任意车速和牵引负载下的整车经济性最佳,根据整车效率最大化确定的拖拉机 多段 H MC VT经济
张明柱 ,王全胜 ,白东洋,尹玉鑫,郝晓阳. 基于拖拉机整机效率最大化 的液压机械无级变速规律 [ J 】 .农业工程 学报 ,
2 0 1 6 .3 2 ( 2 1 ) :7 4 —7 8 . d o i .1 0 . 1 1 9 7 5  ̄ . i s s n . 1 0 0 2 — 6 8 1 9 . 2 0 1 6 . 2 1 . 0 1 0 h t t p : / / w ww . t c s a e . o r g Z h a n g Mi n g z h u , Wa n g Qu a n s h e n g , B a i D o n g y ng a , Yi n Y u x i n , Ha o Xi a o y a n g . S p e e d c h a n g i n g l a w o f h y ro d - me c h a n i c a l C VT b a s e d o n ma x i mu m e ic f i e n c y o f t r a c t o r s [ J ] . T r a n s a c t i o n s o f t h e C h i n e s e S o c i e t y o f Ag r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g( T r a n s a c t i o n s o f t h e c s m ) ,2 0 1 6 ,3 2 ( 2 1 ) :7 4—7 8 .( i n C h i n e s e wi t h E n g l i s h a b s t r a c t ) d o i :1 0 . 1 1 9 7 5  ̄ . i s s n . 1 0 0 2 —6 8 1 9 . 2 0 1 6 . 2 1 . 0 1 0
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were explained in various working models. The research provides useful information for designing HMCVT
system of tractor and improving productivity of tractor.
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[1 7]Liyou Xu,Zhili Zhou,Mingzhu Zhang,et a1. Develop—
扭矩,N.m;心——驱动轮动力半径,m;i——传动系 统的传动比;仉——传动系效率;u——车速,km/h;
万方数据
112
农业工程学报
2006年
点为最佳工作点(图3中的A、S、71点),即经济性模式
Fig.8
图8 匹配实现方案图 Realization scheme of matching
驾驶员根据拖拉机不同的作业项目及作业要求选 择作业模式和输出模式。当设定好某一作业模式后,电 子控制器通过控制发动机油门拉杆,将油门拉杆移动到 与该作业模式相对应的位置,即选择了一定的油门位 置。在输出模式选定后,电子控制器根据所存储的最佳 动力性或最佳经济性工作线计算出发动机最佳工作点, 亦即获得了发动机的目标转速和转矩,然后控制器通过 控制液压传动系统中变量泵的电液比例阀及换档离合 器的接合状态来调节变速器的传动比,使发动机的输出 转速稳定在目标转速上,从而实现了发动机与无级变速 传动系统的匹配。当拖拉机不工作时,为了节省燃油,电 子控制器控制发动机油门拉杆,将油门拉杆移动到怠速 模式位置。
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图中的驱动力和车速一一对应,具体表达式如(3)、(4)、
(5)式
F。。一斑。
(3)
F。一丝盟
(4)
rd
口口=—一——坠——翌。■生——塑一
(L35)J

式 驱中动力,F。k。 N;。r—地—面由附地着面系附着 数系;数Q。所—限制—的驱拖动拉轮机垂最直大
载荷,kN;F。——拖拉机驱动力,kN;尥——发动机

万方数据
第9期
徐立友等:拖拉机液压机械无级变速传动系统与发动机的合理匹配
113
Reasonable matching of engine and hydro—mechanical continuously variable transmission svstem 0f tractor
Xu LiyOul”,ZhOu Zh.Ii 2,Zhang Mingzhu2,Li Yanl
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o,』L扎f^以行ics以咒d锄口,。口£“s (1.CoZ三PgP
E咒gi挖P已一咒g,Xi’n咒U咒i钌已,苫i桫o,了■f^咒DZo.gy,Xi’口咒710048,(巩i冠口;
2.CDZZ已98 o,矿已^ifzP口,zd Pozu8r E,王gi咒已g—ng,.日已,z口矩U,z而8rsi砂o,SciP挖c已&丁Pc^挖DZDg),,L“o:)’口咒g 471003,C^i心口)
万方数据
低油耗点,所以最大功率点和最低油耗点是油门位置
(即油门开度d)的函数,即
Ⅳ。。。(,z。,必)=/。1(a)
(1)
&(咒。,尬)一厶(口)
(2)
1.3发动机转速调节特性
所谓转速调节特性是指需求特性的功率值在需求
特性场上变化时,独立地调节车辆传动装置的传动比,
使发动机维持在其供应特性场上任何一个相当功率值
ment of hydro—mechanical continuously va“able transmis—
sion for agricultural tractors[A]. Proceedings of 2004
CIGR Intemational Conference[C].Beijing,2004.
the throttle opening when engine works in the optimal modes of economic and power operation. On the basis of
the above work, the matching strategy for hydro—mechanical continuously variable transmission(HMCVT)
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匹配控制策略[J].重庆大学(自然科学版),2001,24(6):
1会议主题
中国农村建筑与环境技术创新
2会议时间和地点
拟定于2006年11月11~12日 地点:北京市房山区韩村河山庄
3会议组织形式
主办单位: 中国农业工程学会农村建筑与环境工程专业委员会
协办单位: 中国农业大学 中国民主促进会北京市委员会 深圳中国农大科技股份有限公司(股票代码004) 北京国农置业有限公司 北京东方畅想建筑设计有限公司
12—17.
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Key words:tractor;hydro—mechanical continuously variable transmission;matching
关于召开“中国农村建筑与环境技术创新学术研讨会’’的通知
中国农业工程学会农村建筑与环境工程专业委员会将于 2006年11月11~12日在北京市房山区韩村河山庄召开“中 国农村建筑与环境技术创新学术研讨会”,现将有关事宜通知 如下。
Abstract:In this paper,the engine output torque model and fuel consumption model were established based on
engine te§t results. The engine rotary speed feature denotes the relationship between the engine rotary speed and
2发动机与无级变速传动系统的匹配
如图5所示,左侧为发动机的万有特性图,通过控
制发动机使其工作在最佳动力性工作线d或最佳经济
性工作线P上。在实际工作中,发动机工作点应落在由
最低稳定工作转速线z、外特性线训及调速特性线f所
包围的边界内,接近或者在最佳动力性工作线d或最佳
经济性工作线P上。
发动机有效工作范围内的每一点都与拖拉机驱动
转速调节特性曲线。
2400
2200


2000

1800
f g
i 1600


多乒 多 7。 ,一一


1400 1200
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800
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
df%
Fig.4
图4发动机转速调节特性
Governing feature of engine rotary speed
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