无级变速器补偿缸功能失效分析

郑荣亮　李良　文敏　麦贤承　刘玉舒　缪海遒

摘 要：针对无级变速器补偿缸功能失效问题，从补偿缸装配结构、工作原理及原理计算公式分析影响因素，并依此设计单一影响因素逐一排查，最终找到根本原因的一种思路方法，这为无级变速器补偿缸功能失效提供了一种解决的思路。

关键词：无级变速器;补偿缸;平衡缸;功能;失效

1 引言

无级变速器补偿缸安装在带轮油缸外侧，起到平衡带轮油缸因高速转动而产生的离心力的作用。补偿缸功能失效会影响变速机构速比控制的响应速度及精度，整车踩油门变速迟缓，直接影响油耗等现象。本文简介一种无级变速器补偿缸功能失效问题解决思路。

2 系统结构及工作原理

无级变速器在工作过程中，补偿缸随着带轮油缸不停做旋转运动，由于补偿缸与带轮油缸面积相等，两者均由相同的转速而产生大小相等，方向相反的压力。平衡掉带轮油缸控制油腔内的离心力，使得无级变速器速比变化处于比较精准控制当中。

2.1 系统结构及油路

润滑油从阀块经过分配后按照一定的流量值经过以下油路后到达补偿缸，见图1：

阀块→中壳体→分油盘→前壳体→补偿缸盖板→从动带轮轴→从动活塞→补偿缸

2.2 工作原理

补偿缸功能：平衡从动油缸内油品因为旋转产生的动压，具体原理如图2 ：

理论分析：无级变速器在固定速比和转速工况下，不断扭矩升，主动压力与从动压力的比值（KpKs）满足以下曲线理论曲线，并且随扭矩的增加，曲线与理论KpKs曲线重合，见图3。

KpKs计算公式：

式中：

Ppri：主动油缸压力

Apri：主动油缸面积

fcpri：主动离心系数

np：主动转速

Psec：从动油缸压力

Asec：从动油缸面积

Fcsec：主动离心系数

ns：从动转速

Fspring：从动弹簧压力

3 问题来源

某款无级变速器在进行台架KpKs标定测试试验时，发现其测量的KpKs与理论的偏置值较大，扭矩不断升高，主动压力与从动压力的比值（KpKs）与理论曲线相比明显偏高（正常值约1.8，异常值约2.2），并且随扭矩的增加，比值逐渐减小，与补偿缸工作原理不符分析认为补偿缸功能失效。

4 分析过程

4.1 原因分析

根据补偿缸KpKs计算公式，推论出在一样的硬件条件下，KpKs值主要与工作转速与工作压力有关，因而，只要控制转速一致的情况下，分析油液压力就可以确定原因。

根据现状调查和补偿缸工作原理及油路分析，确认了以下原因（图4）：

根据鱼骨图原因分析，把可疑因素集中为六点，并逐一排查，通过采集传感器主动油缸压力、从动油缸压力、主动转速和从动转速的数值来计算KpKs，并通过计算出来的KpKs来与理论KpKs曲线进行拟合评价，当KpKs（理论计算）≈KpKs（物理特性）即认为合格。

4.2 试验验证

将上述六个因素通过控制变量的方法，设计以下试验并通过验证，见表1：

分析结果从试验1到试验5，5组试验，KpKs曲线仍然异常。同时，第6组试验补偿缸间隙配合与取消补偿缸后试验结果与异常KpKs曲线一致，补偿缸密封结构配合与理论KpKs曲线一致，从而确定补偿缸配合面密封异常是导致功能失效的主要原因。

5 制定对策

1、确定补偿缸配合性泄漏为功能失效的主要原因，采用硫化橡胶密封结构，加强补偿缸密封能力。

2.台架试验：

硫化橡膠补偿缸安装在变速箱上做KpKs试验，计算出实际KpKs曲线，见图5。对比KpKs理论曲线可知，补偿缸硫化密封结构有效，补偿缸功能失效问题得到解决。

6 结束语

根据理论分析了补偿缸功能KpKs曲线，并以此做为补偿缸功能是否失效的评判方法。这种方法在无级变速器补偿缸功能失效问题分析提供了一个参考，提高解决此类问题的工作效率。

参考文献：

[1]邹乃威.方泳龙.王俊发.刘威.常胜.邵东伟.无级变速器从动缸的动压补偿[J]农机化研究，2007年12期.