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        混動變速箱液壓系統(tǒng)設(shè)計分析

        2023-07-13 08:08:56周之光張恒先
        時代汽車 2023年14期
        關(guān)鍵詞:液壓系統(tǒng)需求分析

        周之光 張恒先

        摘 要:本文闡述了混動變速箱液壓系統(tǒng)的特點(diǎn),根據(jù)變速箱的功能需求分解出液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)要求,通過仿真分析設(shè)計主要零部件的參數(shù),最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證滿足設(shè)計需求。

        關(guān)鍵詞:混動變速箱 液壓系統(tǒng) 需求分析

        1 引言

        混動變速箱(DHT)是由變速機(jī)構(gòu)和電機(jī)組成的驅(qū)動系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的變速箱相比,在改善油耗和排放、提高動力性及續(xù)航里程等方面取得了成功。本文根據(jù)某DHT的功能分解出對液壓系統(tǒng)的需求,并對液壓系統(tǒng)主要部件進(jìn)行設(shè)計、分析和驗(yàn)證。

        2 液壓系統(tǒng)主要需求分析

        以現(xiàn)有DHT為例,某DHT為多擋結(jié)構(gòu),根據(jù)其功能結(jié)構(gòu),確定液壓系統(tǒng)基本需求,見下表1:

        3 液壓系統(tǒng)指標(biāo)分解

        3.1 執(zhí)行件

        執(zhí)行件對液壓系統(tǒng)的需求主要是壓力和流量,根據(jù)執(zhí)行件的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行計算,初步分解出以上指標(biāo)。

        離合器的作用是傳遞扭矩,根據(jù)離合器的尺寸參數(shù)和扭矩容量要求,計算壓力需求;根據(jù)離合器的響應(yīng)要求和充油腔體容積,計算出流量需求。

        同步器的作用是換擋,實(shí)現(xiàn)不同擋位輸出。根據(jù)同步器的結(jié)合時間要求和摩擦力計算出壓力需求;在結(jié)合充油腔體容積,計算出流量需求。

        駐車機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)駐車,根據(jù)響應(yīng)時間要求和充油腔體統(tǒng)計,計算出壓力和流量需求。

        以上執(zhí)行件的計算結(jié)果取大,確定初步的油壓范圍和流量。

        3.2 主要驅(qū)動部件冷卻需求

        某DHT具備2個驅(qū)動電機(jī),電機(jī)正常運(yùn)行需要液壓系統(tǒng)提供足夠的冷卻流量。根據(jù)電機(jī)的功率及冷卻系統(tǒng)特點(diǎn),電機(jī)廠家進(jìn)行仿真計算,確定電機(jī)的冷卻流量需求。

        3.3 其他部件冷卻需求

        為了保證DHT正常運(yùn)行,除電機(jī)外,齒輪、軸承和離合器等也需要提供一定的冷卻流量,對其進(jìn)行冷卻、潤滑。

        齒輪的冷卻流量設(shè)計主要考慮傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速等因素,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定初步的流量需求。

        軸承的冷卻流量需求根據(jù)其承受的當(dāng)量動負(fù)荷、摩擦系數(shù)和轉(zhuǎn)速等計算而來。

        離合器的作用除了傳遞扭矩,還負(fù)責(zé)滑磨換擋。在滑磨過程中,離合器會產(chǎn)生熱量,需要冷卻流量將其帶走,以免燒壞。根據(jù)離合器滑磨產(chǎn)生的熱量和散熱特點(diǎn),計算出離合器的冷卻流量需求。

        3.4 液壓系統(tǒng)指標(biāo)

        根據(jù)以上計算分析,確定也請系統(tǒng)的壓力和流量等主要參數(shù),結(jié)果見表2:

        4 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計

        根據(jù)上一節(jié)對液壓系統(tǒng)指標(biāo)的分解,及相關(guān)部件對液壓系統(tǒng)的需求特點(diǎn),初步設(shè)計方案見表2:

        4.1 隔離閥設(shè)計

        隔離閥的作用是防止電動泵工作時,在機(jī)械泵處產(chǎn)生負(fù)載。設(shè)計要求為壓降<0.5bar@50L/min。

        隔離閥的結(jié)構(gòu)見圖1。

        根據(jù)結(jié)構(gòu)圖建立減壓閥模型,根據(jù)設(shè)計要求,設(shè)定閥芯尺寸和彈簧的特性參數(shù)進(jìn)行分析,分析結(jié)果見圖2,在50L/min流量下的壓降為0.39bar,滿足設(shè)計要求,從而確定減壓閥的主要參數(shù)。

        4.2 主油路調(diào)壓閥設(shè)計

        主油路調(diào)壓閥的作用是穩(wěn)定主油路油壓。設(shè)計從最低主油壓和最高主油壓的穩(wěn)定來分析。設(shè)計要求為壓力3±0.5~17.5±0.5bar可調(diào)@5~70L/min供油。

        主油路調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)見圖3。

        根據(jù)結(jié)構(gòu)圖建立主油路調(diào)壓閥仿真模型,根據(jù)設(shè)計要求,設(shè)定閥芯尺寸和彈簧特性參數(shù)進(jìn)行分析。

        流量穩(wěn)定70L/min,主油路調(diào)壓電磁閥油壓由0-11bar,計算結(jié)果主油壓為3.24~17.78bar,滿足設(shè)計要求,計算結(jié)果見圖4。

        流量從5 L/min提升到70L/min,PL電磁閥壓力保持0bar,計算結(jié)果主油壓為17.25~17.78bar,即在流量變化的過程中,主油壓能夠穩(wěn)定在設(shè)計要求高壓值范圍,滿足設(shè)計要求,計算結(jié)果見圖5。

        流量從5 L/min提升到70L/min,PL電磁閥壓力保持11bar,計算結(jié)果主油壓為2.60~3.24bar,即在流量變化的過程中,主油壓能夠穩(wěn)定在設(shè)計要求低壓值范圍,滿足設(shè)計要求。

        4.3 減壓閥設(shè)計

        減壓閥的作用是保證冷卻潤滑油路的壓力,繼而保證流量流量的穩(wěn)定性,避免冷卻流量隨著主油壓有較大變化,影響冷卻、潤滑效果。

        主油路調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)見圖6。

        根據(jù)結(jié)構(gòu)圖建立減壓閥仿真模型,根據(jù)設(shè)計要求,設(shè)定閥芯尺寸和彈簧特性參數(shù)進(jìn)行分析。滿載設(shè)計要求:穩(wěn)定冷卻潤滑油量壓力2.5~5.5bar,保證冷卻潤滑流量。

        供油流量15L/min,PL壓力最小時,減壓閥后壓力穩(wěn)定在2.60bar,滿足設(shè)計要求,見圖7。

        電機(jī)冷卻流量計算結(jié)果為8.46L/min,與后來的實(shí)際測試結(jié)果8.26L/min基本一致。

        供油流量15L/min,PL壓力最大時,減壓閥后壓力穩(wěn)定在4.45bar,滿足設(shè)計要求,見圖8。

        電機(jī)冷卻流量計算結(jié)果為11.27L/min,與后來的實(shí)際測試結(jié)果11.50L/min基本一致。

        供油流量70L/min,PL壓力最小時,減壓閥后壓力穩(wěn)定在3.02bar,滿足設(shè)計要求,見圖9。

        電機(jī)冷卻流量計算結(jié)果為9.19L/min,與后來的實(shí)際測試結(jié)果8.94L/min基本一致,見圖10。

        供油流量70L/min,PL壓力最大時,減壓閥后壓力穩(wěn)定在5.15bar,滿足設(shè)計要求,見圖11。

        電機(jī)冷卻流量計算結(jié)果為12.14L/min,與后來的實(shí)際測試結(jié)果12.12L/min基本一致,見圖12。

        經(jīng)過以上仿真計算,在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上,初步確定了液壓系統(tǒng)方案,以及主要零部件的參數(shù)。

        5 結(jié)束語

        本文根據(jù)DHT的功能模式,分解出對液壓系統(tǒng)的需求,設(shè)計了混動系統(tǒng)用液壓系統(tǒng)方案。最后通過仿真計算,對液壓系統(tǒng)的主要零部件進(jìn)行選型和主要參數(shù)設(shè)計。

        參考文獻(xiàn):

        [1]高殿榮,王益群.液壓工程師技術(shù)手冊.化學(xué)工業(yè)出版社,2016.2.

        [4]梁全,謝基晨,聶利衛(wèi).液壓系統(tǒng)Amesim計算機(jī)仿真進(jìn)階教程.機(jī)械工業(yè)出版社,2016.3.

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