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基于AMESim的装载机变速器主调压系统的研究

2011/11/15    来源:LMS2011论文集    专家:许佳音  崔国敏  王刚      
关键字:装载机变速器  操纵阀  换挡油压  AMESim仿真  
本文介绍装载机用YB1502变速器换挡操纵阀主调压系统的工作原理和换挡过程的理论油压变化过程;建立AMESim仿真模型,与理论油压变化曲线对比分析;在试验台架上进行操纵阀换挡过程的压力测试试验,进一步验证AMESim仿真模型的准确性;基于仿真模型,以主阀芯质量和蓄能器节流孔直径为例,研究不同参数值对换挡油压的影响。

    电液操纵动力换挡变速器已经成功用于ZL50和ZL60装载机上,其动力控制采用电液换挡操纵阀,通过控制不同电磁阀的通断来结合相应挡位。换挡操纵阀的设计直接影响变速器的换挡品质,即换挡过程中的平稳性、冲击性以及传动部件的寿命等。

    天津工程机械研究院开发的YB1502变速器为定轴式动力换挡变速器,挡位数为前进四挡,后退三挡。并在此基础上,自行研制了电液换挡操纵阀。以此为研究对象,建立主调压系统的AMESim仿真模型,分析其换挡过程中的压力变化,并通过变速器台架试验,进一步分析换挡过程油压的动态特性,以此来验证仿真模型的准确性。这些分析研究为该电液换挡操纵阀的参数化设计,奠定了研究基础。

1 主调压阀工作原理

    变速器的压力油首先进入换挡操纵阀,经过操纵阀的调压部分进行压力调节后,再进入各挡位离合器,系统压力与各挡位压力变化过程理论上是一致的。调节压力的方法有很多种,在此采用主调压阀调压。图1为主调压阀调压的原理示意图,为双弹簧结构,P1代表操纵阀调节的系统主压力,P2代表蓄能器的压力;其余各处所代表的意义在图1中进行说明。

主调压阀原理示意图

    1.主阀芯 2.蓄能活塞 3.调压弹簧 4.蓄能弹簧 5.蓄能器节流孔

6.单向阀 7.蓄能活塞限位面 8.通往变矩器油路的排油口

    图1 主调压阀原理示意图

    主调压阀的工作过程如下:当变速器处于某一挡位时,蓄能活塞2在主油压的作用下左移至该腔最左端的限位面7,此时蓄能弹簧4达到最大工作压缩量,系统压力P1达到最大值Pm,主阀芯1右移至接通变矩器TC油路的位置。如果在t1时刻换挡,接入另一挡位,需要对新接通的离合器油缸充油,而使系统压力P1由最大值Pm瞬间下降(对于新接通的挡位压力则从0开始上升),主阀芯1左移关闭通往变矩器TC的油路,同时,蓄能活塞2在蓄能弹簧4的作用下右移,右腔中的油经单向阀6排出;在t2时刻,新接通的离合器油缸充油结束,自由行程消失,系统压力上升到弹簧3和4的预压缩量决定的压力值Pp;油压进一步上升,主阀芯1右移开启通往变矩器TC的油路8,与此同时,油压经节流孔5作用在蓄能活塞2的右端,使其左移,增大弹簧3和4的压缩量,重新关小排油口8,致使系统油压P1进一步上升,排油口8继续打开,同时升高的系统油压P1又使蓄能活塞2左移,继续压缩弹簧3和4,使油压进一步上升,如此反复,直至t3时刻蓄能活塞2左移至限位面7为止,最后系统油压保持在最大值Pm

2 理论油压变化过程

    研究新接通挡位的油压增长曲线理论示意图如图2所示。t1时刻换挡,接通新的挡位离合器,整个充油阶段油压上升过程可以分为以下几个阶段:

离合器换挡过程系统油压增长曲线示意图

    图2 离合器换挡过程系统油压增长曲线示意图

    (1) c—d开始充油阶段 新挡位离合器的供油管路接通,向油道及剩余空间充油,至d点离合器活塞与摩擦片开始接触。

    (2) d—e油压初步上升阶段 新接通的离合器油道及剩余空间充油结束,油压迅速上升,直至使离合器活塞克服回位弹簧张力开始移动为止。

    (3) e—f自由行程阶段 离合器活塞克服回位弹簧张力开始移动,直到消除摩擦片间隙开始接触为止。

    (4) f—g结合升压阶段 摩擦片间隙消除,全部接触,活塞停止移动,油压迅速升高至压力稳定点。换挡过程结束。

 

责任编辑:程玥
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