影響車輛換擋性能的主要因素

影響車輛換擋性能的主要因素由于工程車輛的工況復(fù)雜，影響其變速箱換擋性能的因素也很多。換擋平順性是評(píng)價(jià)一臺(tái)變速器換擋性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，但是如何評(píng)定換擋的平順性目前還沒有完善統(tǒng)一的評(píng)定指標(biāo)和評(píng)定方法。一般只能分為主觀評(píng)定和客觀評(píng)定兩大類。主觀評(píng)定主要依據(jù)的是駕駛者的主觀感受，但往往對(duì)同一臺(tái)變速器，不同人有不同的感受，因此很難作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)；客觀方面采用沖擊度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，沖擊度是縱向加速度的變化率。影響換擋平順性的因素主要有：換擋執(zhí)行元件的結(jié)合和分離的控制時(shí)間、旋轉(zhuǎn)零件釋放的慣性能量和換擋過程中增長(zhǎng)速度過快的摩擦力矩。第一個(gè)因素主要原因是在換擋時(shí)如若出現(xiàn)檔位重疊，將產(chǎn)生較大的負(fù)荷，隨之產(chǎn)生較大的換擋沖擊；反之則會(huì)出現(xiàn)動(dòng)力的中斷，使發(fā)動(dòng)機(jī)趨于“飛車”，力矩急劇增大，產(chǎn)生更大的換擋沖擊，嚴(yán)重影響裝載機(jī)換擋的平順性。第三個(gè)因素中由于離合器的傳遞轉(zhuǎn)矩要依賴于足夠大的摩擦力矩，而由摩擦力矩的計(jì)算公式：M=y?r-p-s ⑴其中”——摩擦元件的摩擦系數(shù)；r——摩擦片半徑（m）；P——離合器油缸內(nèi)的油壓（Pa）；S——離合器油缸活塞的面積（m2）；由式（1）可以看出，當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)確定后，摩擦力矩的增長(zhǎng)速度主要與離合器油缸的油壓和摩擦元件的摩擦系數(shù)有關(guān)，當(dāng)離合器液壓缸油壓增長(zhǎng)過快時(shí)，離合器摩擦力矩也相應(yīng)的增長(zhǎng)過快，這不利于換擋的平穩(wěn)進(jìn)行，易產(chǎn)生較大的換擋沖擊。因此，控制好離合器的油壓變化對(duì)于提高變速箱換擋性能有重要意義。常見的改善換擋性能的控制方法前面分析了影響變速箱換擋性能的因素后，下面將簡(jiǎn)要介紹幾種常見的改善變速箱換擋性能的控制方法。常用的方法有：結(jié)合元件定時(shí)控制法、緩沖控制法、主油路油壓法、發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制法等。1結(jié)合元件定時(shí)控制法對(duì)裝載機(jī)變速箱換擋性能的要求有兩點(diǎn)，一是合理的控制換擋時(shí)間，二是盡量使換擋平穩(wěn)。為了使換擋既平穩(wěn)，響應(yīng)又快，換擋時(shí)就要對(duì)結(jié)合元件的結(jié)合和分離時(shí)間進(jìn)行合理的控制。避免出現(xiàn)換擋執(zhí)行元件結(jié)合重疊過多或不足的現(xiàn)象，進(jìn)而避免由此帶來的換擋沖擊。理想的換擋過程應(yīng)該是同步換擋，但實(shí)際上往往很難實(shí)現(xiàn)。為了盡可能的實(shí)現(xiàn)這種同步換擋，采用定時(shí)控制方法對(duì)兩個(gè)液壓換擋執(zhí)行元件的充放油過程協(xié)調(diào)控制，達(dá)到檔位交替最佳效果。通常具體的操作方法是在控制系統(tǒng)中加入定時(shí)閥、緩沖定時(shí)閥或干預(yù)換擋定時(shí)閥等控制元件。對(duì)于此種方法吉林大學(xué)的趙丁選老師進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得出不同定時(shí)時(shí)間所產(chǎn)生的放油油壓變化規(guī)律示意圖如下。nd■間価4m/廠//1放油 ■圖1不同定時(shí)時(shí)間產(chǎn)生的放油油壓變化規(guī)律示意圖2緩沖控制法變速箱輸出轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)和摩擦元件結(jié)合過程有很大關(guān)系，在結(jié)合過程中，充油速度變化越快，充油壓力變化越快，輸出的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)也就越劇烈。因此，控制摩擦元件油壓上升或下降的速度，使油壓在一定時(shí)間內(nèi)相對(duì)緩慢的變化，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)結(jié)合，便能降低變速箱輸出軸的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，提高換擋的平順性，進(jìn)而提高裝載機(jī)換擋的性能。目前市場(chǎng)上的裝載機(jī)普遍采用緩沖控制方法來降低換擋沖擊，具體方法是在換擋閥和換擋執(zhí)行元件的控制油路中安裝蓄能器、緩沖閥（緩沖閥有液壓緩沖閥、電液比例調(diào)壓閥、高速開關(guān)閥等）、限流閥和節(jié)流孔等裝置。比如，在換擋閥和離合器之間的控制油路中加入節(jié)流閥，便會(huì)對(duì)流入離合器的液壓油起到節(jié)流的作用，使離合器摩擦片在結(jié)合時(shí)延緩油壓的變化速度，以減少換擋沖擊。在離合器摩擦片分離時(shí)，油液同樣需要經(jīng)過節(jié)流孔才能與油箱連通，節(jié)流孔的緩沖作用同樣延緩了油壓的下降速度，從而延長(zhǎng)了離心倒空閥的打開時(shí)間，不同形式和不同尺寸的節(jié)流孔對(duì)時(shí)間延緩長(zhǎng)短不同。下圖所示為采用不同節(jié)流孔的緩沖控制方法時(shí)放油油壓的變化規(guī)律。圖2不同節(jié)流孔對(duì)放油油3發(fā)動(dòng)機(jī)油門控制由于裝載機(jī)的沖擊度和發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)存在正比關(guān)系，因此在換擋過程中調(diào)節(jié)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油規(guī)律對(duì)于提高裝載機(jī)換擋性能，增強(qiáng)駕駛平穩(wěn)性，降低沖擊度也有很大幫助。在換擋過程中發(fā)動(dòng)機(jī)油門主要控制其輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使離合器在接合時(shí)能夠適應(yīng)新的輸入軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)而減少換擋后離合器結(jié)合的沖擊。在換擋過程中，由于車速基本保持不變，而速比的變化使得發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速急速變化，此時(shí)處于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的旋轉(zhuǎn)零件都將釋放出很大的慣性能量，進(jìn)而引起巨大的換擋沖擊。因此，應(yīng)該在換擋期間有效的控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，盡量在離合器接合前釋放出發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性能量。此外改善變速箱換擋性能的方法還有許多，比如通過改變離合器結(jié)構(gòu)，如