液压机械无级变速器传动特性分析

汪成刚

摘 要：液压机械无级变速器对车辆实现无级变速具有重要的作用。本文先对液压机械无级变速器进行了简单的介绍，再重点分析了液压机械无级传动变速器的传动特性。

关键词：液压机械无级变速器；传动特性

引言

在车辆动力系统发展的过程中，从有级变速发展到无级变速成为了一种趋势。安装有级变速器的车辆在行驶过程中，发动机不能够一直处于最佳状态。这不仅降低了驾驶的舒适性，而且降低了发动机的使用效率，造成了一定能源的浪费。在改进的过程中，人们发明了液力变矩器及其闭锁装置、自动换挡机构等。这些改进虽然在一定程度上弥补了有级传动的不足，但是还不能够实现真正的无级变速。液压传动技术的发展为无级变速提供了新的技术支持，纯液压传动能够实现无级变速，保证汽车行驶的稳定性能。但是纯液压传动的传动效率偏低，能源利用率不高。为此可以将液压和机械进行结合，将机械的高传动效率和液压的无级控制结合在一起，从而实现液压机械无级传动。液压机械无级传动变速器工作时，具有无级调速、传动功率比值高以及高效率等传动特性。本文先对液压机械无级传动变速器的工作原理和特点进行介绍，再着重探讨和分析液压机械无级传动变速器的传动特性。

1.液压机械无级变速器概述

在液压机械无级传动器中，存在着两个功率流的传动，属于双功率流传动范畴。液压机械无级传动器主要由液压和机械两个部分组成。液压部分是由一些液压元件组成，包括变排量和定排量元件，主要负责传递液压路功率。机械部分是由行星排或齿轮构成，主要负责传递机械路功率。液压部分传递的功率可以通过液压元件调节实现连续可调，机械部分传递的功率则是跳跃式的。这两者进行结合，便可以实现变速器的无级调速功能。

液压机械无级变速器借助液压传动的无级调节和机械传动的高效率，实现了变速器的无级调速。跟传统有级变速器相比，液压机械无级变速器具有以下优点。第一，能够根据行驶过程中的阻力变化进行无级调速，保证发动机发挥出最佳性能，延长了发动机的使用寿命，提高了汽车的燃油经济性。第二，以液体作为传动介质，有效的降低了车辆的震动性，在提高零件寿命的同时，也使汽车行驶更加的平稳，这对工作条件恶劣的工程机械具有重要意义。第三，操作更加简便，自动换挡功能大大降低了驾驶员的劳动强度，设计更加人性化。

与纯机械传动相比，液压机械无级变速器也存在着一些缺点。比如，传动的效率没有纯机械传动的高；液压系统的要求较高，制造使用以及维修的成本都比较高。但总的来说，液压机械无级变速器有效的利用了液压传动和机械传动的主要优点，在汽车以及工程机械中都有广泛的应用。

2.液压机械无级变速器传动特性分析

液压机械无级传动变速器在工作的时候，具有无级调速、传动功率比值高、功率分流以及高效率等传动特性。

2.1 .可控的无级调速特性

在无级传动变速器工作时，可以通过操作拉杆来调节变排量和定排量液压元件，从而控制系统输出转速的大小，实现无级调速。无级调速特性是指构件的输出与输入转速比随变排量液压元件与定排量液压元件排量比的变化特性。通过纯液压、液压机械各段的速度特性分析可以得知，当排量比在-1到1的范围内变化时， 无级传动变速器的速比可以进行无级变化。通过操纵拉杆位移与输出转速以及定排量液压元件转速的分析可以得知，在车辆前进时，随着操纵拉杆位移的增大，输出转速是不断变大的，而定排量液压元件的转速呈现一个倒V字形。

2.2. 以小功率的液压元件传递大功率特性

液压机械无级传动器具有以小功率液压元件传递大功率的传动特性。所谓的功率放大倍数，是指系统所能传递的最大功率与变速器中液压元件所能传递的最大功率之比。根据传动方案的不同，所用无级变速器的连续段数不同，则功率放大倍数也不一样。一般二段式液压机械无级传动变速器的功率放大倍数为3。段数越高，则功率放大倍数越高，但是结构和操作也就越复杂。

2.3.功率分流特性

功率分流比是指无级变速器中液压路的输出功率与无级变速器总输出功率的比值，其中液压路的输出功率就是指经液压路传递到行星排的输入功率。功率分流比越小，即液压路的输出功率越小，则机械功率越大。液压流功率损失也就越小，从而提高了整个变速器的总效率。一般在车辆刚刚起步的时候，因为速度很低，所以功率分流比比较大；当速度逐渐增加后，功率分流比随之降低。

2.4.高效率特性

液压机械无级变速器的整体传动效率，随着速比和工况的变化也会在一定的范围内变化。通过对比纯液压变速器传动效率和液压机械变速器传动效率，可以发现将高传动效率的机械和无级控制的液压进行结合的液压机械变速器具有更高的传动效率。

3.结语

在车辆变速领域中，液压机械无级变速器通过液压和机械的结合，巧妙的将两者的优势进行了融合。在保证高效率特性的同时，也实现了可控的无级调速特性。此外，液压机械无级变速器还具有功率分流特性，以及以小功率液压元件传递大功率的传动特性。液压机械无级变速器也存在着制造、维修困难等问题，如何进一步提升液压机械无级变速器的传动性能有待进一步研究。

参考文献：

[1]夏海南.液压机械传动在工程机械上的应用[J].工程机械.2000

[2]胡纪滨.液压机械无级传动的动态特性研究[D].北京：北京理工大学.2002.