基于液压机械无级传动的特性研究

冯其龙

摘 要：液压机械无级传动属于多流传动系统，其功率的传递路径有两种，分别为液压和机械。在分流机构的作用下，液压马达将游离在正反两个方向之间进行往返变速，最终两路在一点汇合后形成一个逐渐升高的无级变化输出速度。本文将对液压机械无级传动的主要类型和工作原理进行分析，并对其传动特性加以阐述。

关键词：液压机械传动；无级传动；特性

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

0 引言

随着科学技术的发展，现代化的车辆动力传动系统对发电机的功率利用率得到显著提升，在有限能源的基础上，获得最为理想的动力性能，主要的实现方式为有机传动向无级的转变。现阶段，纯液压的传动方式受到广泛应用，其能够实现正反转过程中对无级变速的有效控制，当车辆运行阻力波动较大时，能够帮助车辆稳定行驶速度，具有较强的实效性。

1 液压机械无级传动的主要类型

1.1 n段式

在液压机械无级传动的过程中，一段主要是指一个工作段，在往返无级变速时，定排量液压元件的一个行程，也就是转速从正向最高到反向最高，或者是由反向最高向正向最高转变的过程。通常情况下，系统在同一输出方向的情况下，有几个这样的过程，便成为是几段式。因此，n段式便是有n个转速转变的过程。

1.2 单向、双向连续式

系统无级转速的输出方向为正时，称之为单向，反方向则为双向，或者之间以正方向和反方向作为区分，液压机的传动具有单向和双向两种类型。与单向相比来看，双向变速具有对称性和非对称两种性能。

1.3 等差、等比连续式

如若每个工作段中，开始和结尾的位置速度的差值均等，也就是各个工作段的输出的速度斜率相同，则为等差连续式；如若每个工作段的无级变速范围随着段落的增加而变大，并且开始和结尾的位置速度差值具有明显的比例，则此种段落关系被称为等比连续式。在等差连续式中，通常情况下，最大输出力矩为固定不变，速度呈现出均匀的变化，应用较为便利。而等比连续式中的输出功率也同样具有不变性，由低速段向高速段转变时，力矩呈现出由大到小的变化。在开始阶段能够对速度进行轻微的修正，而后期的变速效果逐渐提升，更加容易获得较高的速度。在实际应用过程中，也有将等差和等比两种方式综合使用的情况[1]。

2 液压机械无级传动工作原理

2.1 等差式原理

等差式传动主要包括三种工况类型，一是纯液压单流工况，系统中的输入功率在经过液压路变传动比iy，固定传动比ip、汇流传动比ijy以后，进行单独传递。二是正相位中液压机械的分流状况，系统在输入功率之前首先进行分流工作，其中，一路由路变传动比传递到正向机械传动比当中；另外一路由固定传动比和路变传动传递到汇流传动比之中。三是反相位中液压机械的分流状况，系统在输入功率之前同样需要进行分流工作，其中，一路由机械传动比传递到汇流传动比当中；另外一路由固定传动比和液压传动传递到汇流传动比之中。

在等差式变速的整个过程中，在开始阶段使用H工况，然后使用HMz和HMf工况。对于正反两种相位来说，在工况的使用中，可能经过一次或者多次反复使用之后，才能够达到所预想的最高段目标。

2.2 等比式原理

等比式传动主要包括两种工况类型，一是正相位中液压机械的分流状况，系统在输入功率之前首先进行分流工作，其中，一路由机械传动比传递到汇流传动比当中；另外一路由固定传动比和液压传动传递到汇流传动比之中。二是反相位中液压机械的分流状况，系统在输入功率之前同样需要进行分流工作，其中，一路由机械传动比传递到汇流传动比当中；另外一路由固定传动比和液压传动传递到汇流传动比之中。两种功率将在汇流处集合，再经过反向传动比，最后输出转速[2]。

3 液压机械无级传动特性

3.1 等差式传动特性

（1）速度。在H工作段中，液压路转速、输出转速分别为：

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

在HMf工作段中，液压路转速、输出转速分别为：

njf=n0/io×ijf；

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

在HMz工作段中，液压路转速、输出转速、机械路分别为：

njz=no/i0×ijf

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

（2）力矩。在对力矩的特性进行研究的过程中，如若刨除输入功率所受的制约，液压传动输出的力矩应按照压力产生时，力矩的数值进行计算。在H工作段中，输出的力矩为：Th=Tm×ihy×ih；在HMf工作段中输出的力矩为：Tjf=Tmihy/ihf；Tb=Tm×ihy×ih；在HMz工作段，输出的力矩为：Tjz=Tmihy/ihz；Tb=Tm×ihy×ih；

3.2 等比式传动特性

（1）速度。在HMf工作段中，液压路转速、输出转速分别为：

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

在HMz工作段中，液压路转速、输出转速、机械路分别为：

nb=no/i0×iz×ib（1/ij×ihj+ε/ip×ihy）

（2）力矩。等比式传动基本工作特征为，在定排量液压元件在反复进行无极变速的过程中，与机械分路中的传动相互对应，其中，液压与机械分路从正反两个相位在汇流传动中汇合，然后再分别通过正反两个相位的传动比输出转速。在等比式传动中，最大输出功率的数值通常为固定不变的，因此低速段的力度增加，则后续的工作段中力矩将随之减小[3]。

4 结束语

綜上所述，液压机械无级传动属于双功率传动的典型代表，呈现出高效、无级调速等特性。通过上述分析能够得知，在等差连续式中，最大输出力矩为固定不变，速度呈现出均匀的变化，应用较为便利。而等比连续式中的输出功率也同样具有不变性，由低速段向高速段转变时，力矩呈现出由大到小的变化。根据上述等差、等比式传动系统的变化情况，对建立和完善相关传动系统具有十分重大的积极意义。

参考文献：

[1]太健健.大功率拖拉机2×2段式液压机械无级变速箱的设计及换段品质研究[D].山东农业大学，2017.

[2]马百尚.基于环卫作业车的混合式液压机械复合变速器基础特性研究[D].重庆大学，2016.

[3]刘峰.大功率拖拉机液压机械无级变速器传动系统设计与特性研究[D].南京农业大学，2015.