检索结果-内蒙古大学图书馆

农业机械学报 2023年第2期54卷 410-418页

作者：陆凯王琳鲁植雄周华栋钱进赵一荣南京农业大学工学院南京210031 拖拉机动力系统国家重点实验室洛阳471039

针对液压机械无级变速器(HMCVT)换段离合器油压跟踪控制过程中,不匹配干扰造成实际油压与期望油压产生偏差的问题,提出了一种基于扩张观测器的全局终端滑模控制算法,以实现油压的高精度跟踪控制。通过建立带有不匹配干扰的非线性湿式离... 详细信息

针对液压机械无级变速器(HMCVT)换段离合器油压跟踪控制过程中,不匹配干扰造成实际油压与期望油压产生偏差的问题,提出了一种基于扩张观测器的全局终端滑模控制算法,以实现油压的高精度跟踪控制。通过建立带有不匹配干扰的非线性湿式离合器数学模型,推导了油压控制系统的状态方程,使用扩张观测器对不匹配干扰进行估计,设计了一种能够快速收敛的全局终端滑模控制算法,并将干扰估计值补偿到控制算法中以提高控制精度和降低滑模控制的抖振。基于全局终端滑模控制算法设计了换段离合器油压跟踪控制器,通过试验对控制器效果进行了验证。结果表明,扩张观测器能够有效观测不匹配干扰,与传统终端滑模控制算法相比,基于本文算法设计的油压跟踪控制器动态响应时间仅为0.13 s,超调量为0.08 MPa,且无明显抖振。在换段过程中,冲击度降低12.7%,滑摩功减少10.2%,表明所提油压跟踪控制算法具有较好鲁棒性,能够改善换段离合器的接合品质。

关键词：液压机械无级变速器油压跟踪全局终端滑模控制扩张观测器换段离合器

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基于扰动前馈补偿的HMT换段离合器控制方法

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农业工程学报 2023年第9期39卷 76-82页

作者：曹付义李辉煌罗自赢张明柱河南科技大学车辆与交通工程学院洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心洛阳471003

液压机械传动装置(hydro-mechanical transmission,HMT)是一种机-液耦合的强非线性系统,在换段过程中存在外界负载扰动和建模误差等因素影响其换段品质。该研究在分析HMT组成及工作原理的基础上,建立了HMT换段过程动力学模型和线性二次... 详细信息

液压机械传动装置(hydro-mechanical transmission,HMT)是一种机-液耦合的强非线性系统,在换段过程中存在外界负载扰动和建模误差等因素影响其换段品质。该研究在分析HMT组成及工作原理的基础上,建立了HMT换段过程动力学模型和线性二次型控制模型,提出一种基于扰动前馈补偿的换段离合器控制方法,借助扰动观测器估计HMT换段过程的总扰动,将扰动补偿增益引入控制器的前馈项,实现扰动前馈补偿,并设计了抑制换段过程扰动的控制器。仿真结果表明,与未采用扰动前馈补偿控制相比,扰动前馈补偿控制的扰动值最大降低了48.9%、冲击度降低了27.8%、滑摩功减少了29.6%、换段时间减少了15.3%。最后通过试验验证了所提方法在快速处理换段过程扰动的同时,可较好地提升HMT的换段品质。研究结果可为液压机械传动装置的工程应用提供参考。

关键词：液压机械传动控制换段离合器前馈补偿

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拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片温度场分析与试验

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南京农业大学学报 2023年第4期46卷 792-801页

作者：王雨彤王琳鲁植雄陆凯赵一荣王兴伟陈楠南京农业大学工学院江苏南京210031 拖拉机动力系统国家重点实验室河南洛阳471039

[目的]本文旨在研究拖拉机液压机械无级变速器(HMCVT)动力换段过程中换段离合器摩擦副的热失效机理。[方法]以拖拉机HMCVT换段离合器对偶钢片为研究对象,研究其瞬态温度场。采用试验与仿真相结合的方法,通过采集拖拉机动力换段过程中摩... 详细信息

[目的]本文旨在研究拖拉机液压机械无级变速器(HMCVT)动力换段过程中换段离合器摩擦副的热失效机理。[方法]以拖拉机HMCVT换段离合器对偶钢片为研究对象,研究其瞬态温度场。采用试验与仿真相结合的方法,通过采集拖拉机动力换段过程中摩擦副接合油压和摩擦副转速差时变曲线,分析滑摩转速差对摩擦副生热的影响。通过建立换段离合器对偶钢片有限元模型,研究不同时刻不同转速差下对偶钢片沿半径方向的温度分布规律。编写LABVIEW温度监测系统,设计拖拉机HMCVT换段离合器动力换段试验,并将温度试验结果与仿真结果进行对比分析。[结果]仿真得到拖拉机HMCVT动力换段过程中换段离合器对偶钢片瞬态温度场。结果表明不同时刻、不同位置、不同转速差下对偶钢片温升不同,转速差越大温升值越大,由于外齿毂和输入毂油孔处油液的冷却润滑作用,对偶钢片外径处温度相对内径和中径低,温升最高点出现在距对偶钢片圆心的81%处。仿真值与试验值曲线的变化趋势基本一致,同一时刻试验温升值略低于仿真温升值。[结论]本研究为解决重型拖拉机HMCVT换段离合器冷却润滑难题,提高换段离合器动力换段过程中传动系统使用性能及整车的可靠性提供理论依据。

关键词：换段离合器动力换段对偶钢片有限元温度场

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液压机械无级变速箱换段离合器设计与换段品质研究

液压机械无级变速箱换段离合器设计与换段品质研究

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作者：陆凯南京农业大学

学位级别：硕士

液压机械无级变速箱(Hydro-Mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT,也可以叫作液压动力分流无级变速箱Hydrostatic Power-split Continuously Variable Transmission),包括液压调速系统、行星机构汇流系统、换段离合器及其控制系统等。发动机动力经行行星排汇流后,由液压调速系统实现段内无级调速,通过控制换段离合器工作与否实现段位切换,最终实现全传动范围的无级变速。本文主要是对换段离合器进行设计,并探究离合器参数和负载对液压机械无级变速箱换段品质的研究规律,主要完成了以下工作内容:1.对换段离合器主要参数进行设计,完成了换段离合器总成的三维建模。该换段离合器总成包括四个换段离合器,根据变速箱空间要求及对湿式双离合器结构的分析,确定了换段离合器的种类为径向嵌套湿式离合器。其次,考虑发动机最大转矩和地面提供的最大附着力,通过正推和反推取最小值的方法确定了各换段离合器的极限转矩参数。根据变速箱传动参数确定了各离合器的转速范围,然后对各换段离合器的主要零部件进行了参数计算,进而设计出换段离合器总成并使用Solidworks完成了离合器总成的三维建模。2.对换段离合器关键零部件进行优化设计。使用ANSYS Workbench软件对离合器总成的主要零部件进行了可靠性分析,同时对各换段离合器活塞结构进行了拓扑优化,降低了活塞体积。提出了一种使用遗传算法对摩擦片进行参数优化的方法,建立了其优化模型,并使用GA工具箱完成了其参数优化,优化效果明显。3.搭建了湿式离合器试验台架,研究了其接合特性。对离合器结合过程中的油压变化进行了分析,提出了将接合过程中的滑摩分为两个阶段:滑摩第一阶段和滑摩第二阶段,并对接合过程中离合器从动端转速和转矩的变化规律进行分析,通过试验对这些规律进行了验证。4.建立了 HMCVT换段过程仿真模型。基于多学科仿真平台SimulationX建立了HMCVT换段过程模型,包括换段离合器以及其控制系统模型、三行星排汇流机构模型、液压调速系统模型、负载转矩模型等。对相关模型进行了功能验证,结果表明换段过程模型可以实现全传动比范围内的段位切换及无级调速。确定了以速度降、动载荷系数、最大滑摩功率、滑摩功作为HMCVT的换段品质评价指标,并建立了换段品质计算模块。5.建立了换段品质评价体系,基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process简称AHP)确定了各评价指标在评换段品质评价函数中占的比重。利用仿真模型探究了离合器充油压力、充油流量和压力以及流量共同作用下的换段品质变化规律,并基于换段品质评价函数值最小对离合器充油压力与充油流量进行了参数匹配,确定了评价函数值最小时的充油压力与充油流量组合。同时分析了负载对换段品质的影响规律,得到的结果为以后控制策略的制定及换段品质的提高提供了参考。

关键词： HMCVT 换段离合器接合特性换段品质 SimulationX

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HMCVT换段离合器摩擦副的温度场分析与试验研究

HMCVT换段离合器摩擦副的温度场分析与试验研究

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作者：陈楠南京农业大学

学位级别：硕士

换段离合器是液压机械无极变速箱(Hydraulic Mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT)的重要传动部件,控制其接合与分离可以实现段位的切换。换段离合器依靠摩擦片与对偶钢片的接触摩擦传递动力,借助液压油冷却、润... 详细信息

换段离合器是液压机械无极变速箱(Hydraulic Mechanical Continuously Variable Transmission,简称HMCVT)的重要传动部件,控制其接合与分离可以实现段位的切换。换段离合器依靠摩擦片与对偶钢片的接触摩擦传递动力,借助液压油冷却、润滑摩擦表面,难免会存在带排转矩与发热的问题,由此引起的带排损失和摩擦副温度场的改变极有可能影响动力传递效率和引起热失效,因此对换段离合器工作过程进行带排转矩分析和热分析是有意义的。本文主要对HMCVT换段离合器摩擦副进行设计,并探究离合器带排转矩以及空转和接合过程中的温度变化规律,具体工作内容如下:(1)设计摩擦副并进行三维建模。根据实验室现有成果,结合设计要求和实际需求,对摩擦副相关结构参数(摩擦片、钢片内外径,分离间隙等)、工作参数(液压油流量等)进行设计,利用三维软件CAITA建立摩擦副及副间油层的三维仿真模型。(2)改进带排转矩数学模型并分析间隙、转速、流量与其关系。利用流体动力学基础中的实际有黏流体动量方程,对传统带排转矩预测模型进行改进,通过流量与等效半径的关系式,引入了油液流量这一影响因素,改善了传统模型中忽略相对高转速下离心力影响的问题,提高了预测准确性与合理性;提出影响带排转矩的三个主要因素:冷却润滑液流量、摩擦副相对转速、摩擦副间隙,并用MATLAB进行计算分析,探究这三个因素与带排转矩变化的关系。(3)进行空转过程的热流耦合有限元仿真。以摩擦副间油膜为研究对象,利用ANSYS/Fluent有限元软件对离合器空转过程进行热流耦合分析,基于仿真结果探究冷却润滑液流量、摩擦副相对转速、摩擦副间隙与副间气液两相分布的关系;对比数学模型和仿真模型得到的带排转矩值,验证并分析模型的合理性,进一步说明带排转矩的变化规律;同时分析相对转速、副间间隙、油液流量对空转过程中副间润滑油温度变化的影响。(4)进行接合过程的热-结构耦合仿真。建立简化后的换段离合器摩擦副有限元仿真模型,利用ABAQUS软件对接合阶段的换段离合器摩擦副进行热-结构耦合仿真分析,基于仿真得到的摩擦副温度场云图以及摩擦副不同半径节点处温度随时间变化的曲线图,探究在离合器接合过程中摩擦副的温度变化规律。(5)搭建换段离合器试验台架,设计钢片温度实时测量系统,并进行摩擦副接合温升试验。湿式多片离合器内部充满油液,且湿式离合器工作过程中摩擦副高速旋转,直接测量摩擦片温度难度较大,而利用传统的测量油温的方法则有较大误差。因此针对湿式多片离合器充满油液的复杂内部环境,进行钢片温度测量的全新方案设计,并对需要使用的相关传感器等硬件进行事先的选型或标定。通过湿式离合器试验台架进行接合过程钢片的温度测量实验,改变离合器工作过程中的接合压力和相对转速,分析不同工况对摩擦副温升的影响。

关键词： HMCVT 换段离合器带排转矩温度场仿真

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