传动系统

车辆换档品质控制阀动态特性研究 吕庆军1 ,2 ,张立群1 ,2 ,顾宏韬2 ,姜宏暄2 Study on Dynamic Characteristic of Shift2quality2valve for Vehicle LU Qing2jun1 ,2 ,ZHANGLi2qun1 ,2 ,GU Hong2tao2 ,J IANG Hong2xuan2 (1. 北京理工大学 机械与车辆学院 ,北京 　100081 ; 2. 中国北方车辆研究所 ,北京 　100072) 摘　要 :建立了某车辆换档品质控制阀的仿真模型 , 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 了反馈油孔直径、背压及弹簧刚度等因素对动 态性能的影响。台架试验验证了所建模型的正确性及有效性。研究结果可为车辆换档品质控制系统的设 计、改进及性能预测提供依据。 关键词 :换档品质控制阀 ;动态特性 ;仿真 中图分类号 :TH13715 　文献标识码 :B 　文章编号 :100024858 (2006) 0420064202 1 　换档品质控制阀结构和工作原理 图 1 为某车辆换档品质控制阀。该阀由缓冲滑阀 1 和蓄压器柱塞 3 组成 ,回位弹簧 2 和缓冲弹簧 4、5 分 别装配在蓄压器柱塞的两侧 ,有一个油道与换档阀输 往离合器的油路并联相通。当换档阀移动向离合器供 油的同时 ,经油道也向缓冲阀供油。此外 ,缓冲滑阀顶 部有一个小节流孔 ,把顶端油室与滑阀内腔相通。在 阀的右端 ,有一个泄油道供溢流。背压作用在蓄压器 柱塞左端 ,与缓冲弹簧共同作用控制缓冲过程。 11 缓冲滑阀　21 回位弹簧　31 蓄压器柱塞　4、51 缓冲弹簧 图 1 　换档品质控制阀结构图 2 　建立仿真模型 假定 : (1) 忽略油液的可压缩性及油道泄漏的影 响。(2) 忽略阀芯所受的摩擦力。(3) 换档阀动作在 瞬间完成 ,忽略其响应时间。利用 AMESim 建立仿真 模型如图 2 所示 ,并设定相关参数 ,用来求解控制阀输 出压力随时间的变化规律。 采用背压 pb = 0 ,缓冲滑阀反馈油孔直径 Φ1. 1 , 进行控制阀动态特性计算和台架试验。仿真和台架试 验结果分别如图 3a 和图 3b 所示。因为在建模的过程 中忽略了油液的摩擦力以及泄漏等因素影响 ,仿真结 果的充油特性变化稍快于试验结果。从压力动态特性 图 2 　仿真模型 的变化规律、充油时间等可以看出 ,仿真结果与实验结 果吻合较好 , 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 所建模型的正确性和有效性。 　收稿日期 :2005210209 　作者简介 :吕庆军 (1972 —) ,男 ,辽宁盘锦人 ,高级工程师 ,硕 士 ,主要从事车辆传动控制技术的研究工作。 图 3 　仿真分析与试验结果 3 　动态特性分析 通过分析 ,影响动态特性的因素主要有以下几个 : 缓冲滑阀反馈油孔直径、作用在蓄压器柱塞右侧的背 压、缓冲滑阀质量、蓄压器柱塞质量、缓冲弹簧预压力 46 液压与气动 2006 年第 4 期 大直径橡胶伸缩节法兰密封优化设计 彭宽平 Optimal Flange Sealing Design for Big Diameter Rubber Expansion Joints PENG Kuan2ping (武汉职业技术学院 机电学院 ,湖北 武汉 　430074) 摘　要 :橡胶伸缩节具有平衡管道偏差、安装方便等特点 ,在压力管道和排泄输送管道系统中得到了广 泛应用。对于法兰直径较大的橡胶伸缩节 ,法兰密封结构必须可靠。采用优化结构的法兰密封设计可以得 到很高的压力比 ,保证可靠密封和连接的牢固安全。 关键词 :橡胶伸缩节 ;法兰 ;设计 ;优化 中图分类号 :TH13715 　文献标识码 :B 　文章编号 :100024858 (2006) 0420065202 1 　概述 橡胶伸缩节 ,又称为非金属伸缩节或非金属 (橡 胶)膨胀节 ,广泛应用在压力管道和排泄输送管道系统 中 ,具有位移补偿、消除应力、降低噪声、吸收振动 ,耐 压高、弹性好、位移量大、平衡管道偏差、安装方便等特 点 ,还能够消除因温度变化、基础沉降或外力等因素对 设备和管道系统造成的损坏现象 ,起调节和补偿作用。 是金属刚性伸缩节的理想更新换代产品。 橡胶伸缩节一般由中空管状橡胶本体和金属加强 法兰构成 ,如图 1a 所示。对于尺寸较小 ,使用压力不 高的场合 ,管状橡胶本体和连接法兰的结构形式多种 多样 ,可以是一端为松套式法兰结构 ,另一端为固定式 法兰结构 ;也可两端均为松套式法兰结构。低压情况 下 ,也可做成橡胶法兰式。一般情况下密封不成问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 　收稿日期 :2006202220 　作者简介 :彭宽平 (1964 —) ,男 ,湖北武汉人 ,副教授 ,工学 士 ,主要从事机电和液压技术方面的科研与教学工作。 及刚度等。从仿真结果可以看出 : (1) 缓冲升压阶段的间随缓冲滑阀反馈油孔直径 增大而缩短 ; (2) 背压使缓冲升压阶段充油特性向上平行移 动 ,平移的幅度与背压值对应 ; (3) 缓冲滑阀质量对缓冲升压阶段时间有一定影 响 ,质量越大 ,时间越长 ; (4) 蓄压器柱塞质量影响缓冲升压起始时刻的压 力冲击。质量越大 ,压力冲击越明显 ; (5) 随着缓冲弹簧预压力的增加 ,缓冲升压阶段 充油特性向上平行移动 ; (6) 缓冲弹簧刚度影响缓冲升压阶段充油特性斜 率、起始压力和终止压力。 4 　结论 本文介绍了一种车用换档品质控制阀的工作过 程 ,利用 AMESim 软件对其动态特性及影响因素进行 了分析。通过仿真计算 ,较为准确地了解了该阀的动 态特性以及结构参数对性能的影响。 (1) 台架试验结果验证了所建仿真模型的正确和 有效性 ,分析结果可以用于车辆换档品质控制系统的 性能匹配和预测 ; (2) 缓冲滑阀反馈油孔直径、缓冲弹簧刚度和背 压对阀的动态特性影响较大。其中 ,反馈油孔直径对 缓冲升压时间影响较大 ,对缓冲起点压力、终点压力影 响不大。缓冲弹簧刚度对缓冲起点压力、终点压力及 充油斜率影响较大。背压使缓冲升压阶段充油特性向 上平行移动。因此 ,在结构允许的条件下 ,合理优化反 馈油孔直径、缓冲弹簧刚度及预压力是保证该换档品 质控制阀性能的关键因素。 参考文献 : [1 ] 　赵丁选 ,王卓 ,张景波 . 车辆换档过程的变结构前馈模糊 控制系统仿真[J ] . 兵工学报 ,2003 ,24(3) 1 [2 ] 　马彪 , 叶明. 车辆动力换档液压缓冲阀动态响应特性研 究[J ] . 机械设计 ,2000(4) . [3 ] 　程钢 , 刘维平 , 王红岩 , 王良曦 . 车辆液压操纵系统动态 过程的测试与仿真[J ] .液压与气动 ,2004(8) . 562006 年第 4 期 液压与气动 2006?? 3? ??????? Vehicle & Power Technology ?? 103? ??????????????? (?????????????????????????, 100021) ???????? ???? 12? V??????????? AMESim4.2.1????????????????????? ?????????????????????????? Bode????????????????????? ?????????????????????????????????????????????????? ????????????????????????????????????????????????? ??????????????????????????? ???????????? ???????????????? ???????????????????? ????????????????????????????????? Discussion and Simulation Analyse for Cracking of Engine Crankshaft LIANG Jian (Development Center of GWM Car of TJI-HS Products Design Co. Ltd., Beijing, 100021) Abstract This thesis entirely analysed the torsional oscillation characteristic of the engine and the power train by means of analyses of frequency field and time field with dynamic simulation soft of AMESim4.2.1 from France for example of a engine of 12cylinder with type V. According to the oscillation model plots and the Bode plots without excitation, it was explained that the natural characteristic of the engine and the power train. According the torque and stress plots with excitation, it was explained that the fatigue strength characteristic of the engine and the power train. Therefor these indicated the characteristic of engine resonance, the reason of crankshaft cracking, so as the dampers, the spring couplings and the power trains having effect on torsional oscillation. It provided reference data to engineer designing vehicle and engine to analyse the problems of engine crankshaft cracking and to solve the problems of engine matching in vehicle designing. Key words: engine oscillation; mechanism oscillation; simulation analyse ???????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ? MATLAB ???????????????? ????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ????? 2006?? 3? ??????? Vehicle & Power Technology ?? 103? ?????? 12 ? V ?????????? ? AMESim4.2.1 ?????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????? ???????????????????? ??????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? 1????????????????????????????? AMESim????? IMAGINE?????? ?????????????????????? ????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ????????????? ???????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ??????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????? ?? 1 ???? 12 ??????????? ??????????? ?????????? ?? ?????? ?????????? ?????????? ???????? ?????????????????????? ??? 2????????????????????? ?? 1???? AMESim????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ???????? 2006? ?????????????????????? ??????????V??????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ??????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ????? 12?????V????? 60???? ???????????????????? L1 R6 L5 R2 L3 R4 L6 R1 L2 R5 L4 R3???? ??? 60?????????????????? ??????????????????? -?? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ? 0~720?????????????????? ???????????? 12????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ???????? ???????????????????? ?????????????????????? ??????????? 2?????????? ?????????????????? ??? 2 ?????????????? 6 ????????? 500~2000rev/min ????? ????????50~200 ?/sec???????? ???????[1]?50~200Hz?? ? ? ???????????? 3 ???????????????? ?? 1????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????? 4 ???????????????????????? ??????????????????? ?????????????????????? ?????????? ??????? 5????? 1?????? ???? 1????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????? ??????????? ???????? ???????????? ?? 4???1??? ?? 2-9??????? 4. 1. ???????????????????????????????????????????? ? 3. ??????? 145.5Hz??? ? 4. ??????? 176.4Hz??? ???????????????????? ???????? 2006? ?????? 3 ?????????? ??? 145.5Hz ????? 4 ???????????? ? 176.4Hz???? 4. 1. ???????????????????????????????????????? ???????????? 500~2000r/min ? ?????????????? 145.2Hz???? ?? 5??????? 1~8?????????? ??????? ???????????? 500~2000r/min ? ?????????????? 176.9Hz???? ?? 6 ??????? 1?????2~9 ???? ????????????? ? 5. ?????????????? 145.2Hz??? ? 6. ?????????????? 176.9Hz??? 4. 3. ???????????????????????????????????????? ???????????????????? ?????? 76.1Hz????????????? ??????????? 7???? 7?? 8?? ??? 1 ?????2~9 ??????????? ?????? ????????? ??????? 500~2000r/min???????????176.12Hz? ????? 8??? ? 7. ?????????? 76.1Hz??? ? 8. ?????????????? 176.1Hz??? 4????4???????????????????????????? ???????????AMESim????? ?????????????????????? ?????????????????????? ???????????? ???????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ???????????[4]? ??????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ??????????? ????????????? ???? 145Hz??????????????? 176Hz? ??????????????50~200Hz???? ?????????????? 5????Bode???????????? ???????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ???????? 2006? ?????? Bode?[2]??? ???????????????????? ?????????????????????? ? Bode??? 9???????????Bode?? ? 10???????????Bode???? 9? ??????????????????? 145Hz ????????????? 56dB??????? ???? 10????????????????? ??? 176Hz????????????? 43dB? ??????????????????? Bode ?????????????????????? ?????????????????? 23%?? ?????????????? 145Hz????? ? 176Hz?????????????? ? 9 ?????????? Bode? ? 10 ?????????? Bode? 6. ???????????????????????? ???????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ???? 6????1???????????????????????????????? ???????????????????? ??????????????????????? ? 11 ?????????????????? 12 ????????????????? ?? 11????????????????? ?????????? 1450r/min??????? 145Hz???????? 90MPa???? 12 ??? ?????????????????????? ????????????? 1760r/min????? ?? 176Hz???????? 35MPa?????? ????????????? Bode ?????? ???? 6????2???????????????????????????? ???????????????????? ??????? 18Cr2Ni4??????????? ??????????????[3]? ??????????????????? ? -1=160MPa???????????????? ? K?=1.46????????????=1.5??? ????????????=0.72???????? ???????=0.29????????????? ????????? ? 11 ????????????? ? 12 ????????????? ??? 11?? 1450r/min?????? ???????? 2006? ?max=90MPa???????min=-60MPa????? ??m=15MPa?????=75MPa? ????????????[3]? 51.11 = + = − m KS τψτβε τ τα τ τ τ ?1? ???????????? ??????? ?? ??? 12?? 1760r/min?????? ?max=36MPa???????min=-10MPa????? ??m=13MPa?????=23MPa? ????????????[3]? 59.41 = + = − m KS τψτβε τ τα τ τ τ ?2? ???????????????????? [3] [S?]?1.5???1????????????? ??????????????????? ??1????2????????????? ????????????? 3???????? ?????????????????????? ?????????????? 7???????????? ????????????????? ????1???????????????????????????????????????????????????? ???????????????????? ???????? 1450r/min?????? 145Hz ?????????????????????? ?????????????????????? ??????????????????????? ??????? 3000~5000km????????? ?????????????????????? ??????????????????? 45 ? ?????????????????????? ?????????????????????? ????2???????????????????????????????????????????????????? ???????????????????? ????????????? ???????????????????? ?? ???????????????????? ????????????? 1.51??? 4.59?? ??????????????????????? ?????????????????????? ?????????????????????? ???????????????????? 200Hz ??????????????????? ???? 200Hz??????????????? ???????????????? ????3???????????????????????????????????? ?? 13??????????Geislinger?? ?????????????????????? ????????? ???????????? Geislinger?????????????????? ??????????????[4]???????? ?????????????????????? ????????????????? ? 13 ?? Geislinger????????????? ???? ???? ???? ???? [1] ??????????????????????????? ????????????????? ???????????????????????????????? ?????????????? ?????????????????? ? ?????????? ??????????? ???????????????????????????? ???????????????????????????????????? ???? 文章编号:1009 4687(2005)02 0017 03 基于AMEsim的液力变矩器进出口 定压阀动态仿真研究 刘 丹, 剧引芳, 马 彪, 孙宪林 (北京理工大学机械与车辆工程学院,北京 100081) 摘 要:进、出口定压阀是液力变矩器供油补偿系统的关键部件之一.利用AMEsim系统仿真平台对液力变矩器 供油系统进行动态仿真研究.结果表明,工作油温和出口定压阀搭盖量对液力变矩器动态特性有重要影响. 关键词:液力变矩器;定压阀;动态仿真 中图分类号:U463.22 文献标识码:A 修稿日期:2004 12 08 作者简介:刘 丹(1975-),男,硕士生;剧引芳(1949-),女,高级工程师. StudyontheDynamicSimulationoftheReliefValve ofaHydraulicTorqueConverterBased onAMEsimSoftware LIUDan, JUYin-fang, MABiao, SUNXian-lin (SchoolofMechanicalandVehicularEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China) Abstract:Inputreliefvalveandoutputreliefvalvearethekeypartsofoilsupplementsystemof hydraulictorqueconvertor.Thedynamiccharacteristicofoilsupplementsystemwasdescribed andsimulatedbyusingthesoftwareAMEsim.Theobtainedresultshowsthatthedynamicchar- acteristiccanbeimprovedthroughregulatingunderlapcorrespondingofreliefvalveandoiltem- perature. Keywords:hydraulictorqueconverter;reliefvalve;dynamicsimulation 液力变矩器已广泛应用于军民用车辆上[1],为 保证变矩器的正常工作,其进出口定压阀的压力分 别需随发动机工况和车辆行驶工况变化而保持在良 好的压力范围内,定压阀的压力波动受阀芯与阀体 搭盖量、弹簧刚度、阀芯质量和流量影响而变化, 而且两个定压阀的压力波动应有良好的匹配,并保 持在满足正常工作要求的范围内.传统的静态设计 只对定压阀分别单独设计计算有限的工况点,没有 考虑动态变化过程和匹配特性,往往要靠试验来调 节,设计周期较长. 作者在已有实践基础上,通过动态仿真和特性 匹配,改进设计方法,寻找好的设计参数,预测其 动态变化规律,为今后改进提供理论依据. AMESim(Advanced Modeling Environment forSimulationofengineeringsystems)是IMAG- INE公司于1995年推出的专门用于液压/机械系统 的建模、仿真及动力学分析的软件包,为用户提供 了一个完善的时域仿真(包括线性分析及各种专业 特性)建模环境.用户能够借助其友好的、面向实 际应用的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ,研究任何元件或回路的动力学特性. 2005年第2期 车辆与动力技术 Vehicle&PowerTechnology 总第98期 1 基于AMEsim的液力变矩器供油 系统动态仿真 1.1 液力变矩器供油补偿系统 为了持续稳定和可靠地工作,液力变矩器必须 有供油系统.在大功率综合传动装置中,液力变矩 器一般采用的是单独的供油系统,以满足液力变矩 器大流量低压力的供油需求.在某型号车辆综合传 动装置中,变矩器泵轮入口处和涡轮出口处分别装 有进口定压阀和出口定压阀,如图1所示.从进口 定压阀溢出的油液和从出口定压阀溢出的油液经散 热器进入综合传动装置进行润滑.进口定压阀用来 限制变矩器前的入口压力,它的作用是: ①根据变矩器的不同工况、内部液流、压力变 化规律自动调节供油系统通过变矩器的流量,达到 合理地控制变矩器的散热量; ②起保护作用,防止变矩器压力过高而破坏密 封和叶片.变矩器出口定压阀起建立背压的作用, 防止变矩器产生气蚀[2]. 图1 液力变矩器油液补偿系统原理图 在本系统中,因受结构、体积的限制,液力变 矩器进、出口定压阀采用的是板式并联直动型滑阀 式定压阀. 1.2 动态仿真模型的建立 1.2.1 模型简化 液力变矩器内部液流情况十分复杂,为减化仿 真计算,考虑到主要是研究进、出口定压阀的匹配 特性,根据计算和试验结果,将其简化为一阻尼孔 并忽略泄漏流量.精滤器安全阀和散热器安全阀在 正常工作状态下无溢流流量,在仿真过程中不予考 虑.变速箱一轴各润滑点认为是直接通油箱. 1.2.2 AMEsim建模过程 利用AMEsim对液压系统进行仿真建模一般 要进行以下4个步骤: ①Sketch,从不同的应用库中选取现存的图形 模块来建立系统的模型; ②Submodels,为每个图形模块选取数学模型 (给定合适的建模假设); ③Parameters,设定每个图形模块需要特定的 参数; ④Simulation,运行仿真并分析仿真结果. 综合传动装置液力变矩器油液补偿系统仿真模 型如图2所示. 图2 液力变矩器供油系统AMEsim仿真模型 2 仿真结果分析 2.1 仿真条件 在Submodels和Parameters中按现有设计为 各子模块确定具体参数. ·81· 车辆与动力技术 2005年 ① 液压油密度870kg/m3;液压油中空气含 量 (体积)1%;液压油粘温特性见图3. 图3 液压油粘温特性 ② 主阀芯直径为30mm;差径阀芯直径为14 mm;进口定压阀弹簧刚度为1.59N/mm;出口定 压阀弹簧刚度为5.79N/mm;进口定压阀弹簧压 力为90N,出口定压阀弹簧压力为126N;进、出 口定压阀搭盖量为2mm;运动件总质量为0.1 kg;前泵额定排量为45ml/r;前泵额定转速为2 900r/min;油箱压力为1.5bar. ③ 前泵的加载转速如图4所示. 图4 前泵加载转速随时间变化曲线 2.2 油液温度影响的仿真研究 系统采用现有设计参数在油温20℃、40℃和 100℃时变矩器进、出口压力动态仿真曲线分别如 图5、图6、图7所示. 分析图5～图7可知: ① 随油温的升高,系统启动压力峰值降低; 系统启动过渡时间增长;系统在前泵额定转速工况 下变矩器的进、出口压力及压差降低. ② 采用现有设计参数,基本满足使用要求, 但系统启动时特别是低油温启动时压力冲击较大. 图5 油温20℃时变矩器进、出口压力动态仿真曲线 图6 油温40℃时变矩器进、出口压力动态仿真曲线 图7 油温100℃时变矩器进、出口压力动态仿真曲线 2.3 定压阀参数影响的仿真研究 改变出口定压阀阀搭盖量为1mm、0.5mm 和0,其它参数不变.在油温40℃时仿真结果见 表1,在油温100℃时仿真结果见表2. 分析表1、表2可知: ① 相同油温下系统启动压力峰值主要受出口 定压阀阀芯与阀体的搭盖量影响,搭盖量越小则系 统启动动态性能就越好. ② 当搭盖量为0.5mm,在油温40℃启动时 的压力峰值Pmax为9.98bar,比现有设计降低4.32 bar,降幅达30.2%,仅比额定工况下的P1 高0.3 bar,可修改设计使用此搭盖量.(下转第35页) ·91· 第2期 刘 丹等:基于AMEsim的液力变矩器进出口定压阀动态仿真研究 度的前提条件.仿真计算结果表明,绞盘中间传动 齿轮轴与右支架钢板连接处区域的强度最薄弱,这 主要是两个摩擦滚筒对传动齿轮轴形成的合力让该 区域钢板发生了较大的局部弯曲变形引起的.本文 给出的改进设计方案让结构中的最大 Mises应力降 低了40%.改进结构强度条件设计方案的基本出发 点是让尽可能多的结构材料同等程度地发挥它们的 承载能力. 参考文献: [1] 李仁业. 世界坦克装甲车辆手册[M]. 北京:兵器工 业出版社,1991. [2] 王勖成. 有限单元法基本原理和数值方法[M]. 北 京:清华大学出版社,2003. [3] 韩建保,陈厉兵,云志刚等. 导致离合器壳体破裂的 弯矩载荷识别[J]. 机械强度,2003,25(6),667- ================================================= 670. (上接第19页) 表1 油温40℃时仿真结果分析 搭盖量/mm 主要参量 Pmax/bar Δt/s Q/(L·min-1) P1/bar P2/bar ΔP/bar 2 14.3 0.141 88.5 9.71 6.81 2.9 1 12.1 0.141 89.8 9.69 6.70 2.99 0.5 9.98 0.141 90.5 9.68 6.65 3.03 0 7.36 0.141 91.1 9.67 6.60 3.07 注:T为油温;Pmax为系统启动时变矩器进口最大压力;Δt为系统启动时过渡时间;额定工况:前泵转速稳定在2900rev/min;Q额定工 况下变矩器流量;P1、P2分别为额定工况下变矩器进、出口压力;ΔP为额定工况下变矩器进、出口压力差. 表2 油温100℃时仿真结果分析 搭盖量/mm 主要参量 Pmax/bar Δt/s Q/(L·min-1) P1/bar P2/bar ΔP/bar 2 12.1 0.152 87.8 9.63 6.68 2.85 1 9.91 0.152 89.2 9.51 6.57 2.94 0.5 9.90 0.152 89.9 9.50 6.51 2.99 0 7.03 0.152 90.6 9.49 6.46 3.03 ③ 在加工工艺许可时,可将液力变矩器出口 定压阀设为常开与常闭的临界值,即搭盖量为0, 可将系统启动压力峰值减至更小. 3 结 论 基于AMEsim的液力变矩器供油系统动态仿 真结果可信度较高,将 AMEsim用于液压系统产 品设计,使仿真功能得到了极大扩展,缩短了产品 开发周期,可有效地利用现有产品的设计成果,使 得仿真结果图形的分析和修改更加方便. 由仿真结果可知,出口定压阀的搭盖量对启动 时压力偏差影响较大,减小搭盖量可有效改善系统 的动态特性.关于其它参数对系统动态性能的影响 将另文研究. 参考文献: [1] 张志凯,刘宝铎.变矩器闭锁离合器充油特性的设计 [J].车辆与动力技术,2000(3):37-42. [2] 朱经昌,魏宸官,郑慕侨.车辆液力传动[M].北京: 国防工业出版社,1982. ·53· 第2期 韩建保等:车载式25t绞盘强度分析及改进设计方案研究 2009年 5月 第 37卷 第 5期 机床与液压 MACH INE TOOL & HYDRAUL ICS May 2009 Vol137 No15 收稿日期 : 2008 - 04 - 28 作者简介 : 顾宏弢 (1974—) , 男 , 工程师 , 主要从事车辆传动操纵控制及换挡品质控制研究。E - mail: guhongtao_1214@ sina1com。 节流孔类型对换挡缓冲时间的影响 顾宏弢 , 杨波 , 潘嘉明 (中国北方车辆研究所车辆传动国家重点实验室 , 北京 100072) 摘要 : 通过对自动变速箱换挡阀块低温时缓冲时间过长的问题进行分析 , 得出不同的节流孔类型对于换档缓冲时间的 影响 , 并提出了解决该问题的方案。建立了该换档阀块溢流型缓冲阀的 AMESim模型 , 通过仿真分析验证了改进方案的可 行性和有效性。 关键词 : 溢流型缓冲阀 ; 换挡缓冲 ; 节流孔 中图分类号 : TH137　　文献标识码 : A　　文章编号 : 1001 - 3881 (2009) 5 - 090 - 2 The Affection of Throttle O r if ice Type on the Cush ion T im e of Sh ift Gears GU Hongtao, YANG Bo, PAN J iam ing (China North Vehicle Research Institute, National Key Lab Vehicle Transm ission, Beijing 100072, China) Abstract: The p roblem that the valve of shift gears in the auto transm ission box usually costs too long time to cushion when in low temperature was analyzed. The factors that influence the shift cushion time for different throttle orifice were studied, a imp roved p ro2 ject was put forward. AMESim model of the overflow valve was set up. The simulation result shows that the imp roved p roject is feasible and effective. Keywords: Overflow valve; Cushion of shift gears; Throttle orifice 　　自动变速箱换挡时是通过液压操纵结合元件来实 现挡位的变换。但由于液体的不可压缩性 , 液压传动 系统的刚度较大 , 一旦液体充满液压缸 , 摩擦片间隙 消除后 , 油压便瞬时升高 , 这样使得离合器结合过 猛 , 产生换挡冲击 , 这不但影响乘坐的舒适性 , 还可 能造成动载过大使传动装置损坏。所以在换挡阀块中 的油路上串联或并联一个缓冲阀 , 来控制离合器结合 时油压的平稳增长。在实际使用中 , 缓冲时间应控制 在 015～115 s[ 1 ] , 若时间太短则换挡冲击大 , 若时间 太长又会因为滑磨导致发热严重 , 并造成动力损失。 1　需解决的问题 在目前设计一种自动变速箱的换挡阀块时 , 采用 电液操纵阀块来控制离合器结合 , 即在每个挡位都并 联配置了一个溢流型缓冲阀 , 通过缓冲阀来控制离合 器的平稳结合 , 但是当温度低时 , 油液的粘度变大 , 会出现阻尼增加的现象 , 这样会使缓冲阀的性能变 差。比如 : 当传动油温在车辆常用温度范围 80 ～ 110℃内时缓冲时间在 1 s左右 , 能够满足使用要求。 然而 , 低温时缓冲时间会变得很长 , 甚至能长达六七 秒 , 使车辆的使用性能变差 , 并影响离合器换挡摩擦 片的寿命。在设计操纵阀块时 , 必须想办法降低缓冲 时间受温度影响的敏感性 , 解决低温时缓冲时间过长 的问题。 为此 , 需要对溢流型缓冲阀的结构原理和调压特 性进行分析。 2　缓冲阀数学模型的推导和分析 211　溢流型缓冲阀的结构原理 [ 2 ] 溢流型缓冲阀的结构简图如图 1所示。充油开始 时 , 泄油口关闭 , 油泵来油迅速向离合器油缸充油 , 片间间隙消除后 , 压力油经节流口 6进入油腔 5压缩 缓冲弹簧 2, 泄油口慢慢打开 , 离合器油缸油压慢慢 上升。当柱塞 3到达极限位置时节流口 6的左右压力 相等 , 阀芯 1在回位弹簧 4作用下关闭泄油口 , 离合 器油缸压力上升到油泵主压。 图 1　溢流型缓冲阀的结构简图 212　溢流型缓冲阀的数学模型推导 为了推导数学模型分析其调压特性。设 : S、a分别为柱塞 3面积、节流口 6面积 ; L d 为最大缓冲行程 ; K1、K2 分别为回位弹簧 4的刚度、缓冲弹簧 2 的刚度 ; Xh、X2 分别为回位弹簧 4预压缩量、缓冲弹簧 2 预压缩量 ; pc、px 分别为离合器压力、油腔 5压力 ; X为柱塞 3行程。 则阀芯 1平衡方程为 pc·S = px·S + K1·Xh - K1·X ( 1) 柱塞 3平衡方程为 px·S + K1·Xh - K1·X = K2·(X2 + X ) (2) 节流口 6流量方程为 Q = Cd·a 2 ( pc - px ) ρ (3) 流量平衡方程为 S·dx =Q d t (4) 将式 (1)、 (2)、 (3)、 (4) 联立求得 d t = dx Cd a 2 ( K1 Xh - K1 x) ρS3 等式两边求积分得 ∫ t 0 d t = ∫ L d 0 dx Cd a 2 ( K1 Xh - K1 x) ρS3 可得缓冲时间 t为 t = 2S3ρ K1 Cd a ( K1 Xh - K1 Xh - K1L d ) (5) 分析上面的推导结果式 ( 5) 可得 , 缓冲时间 t 的长短主要与缓冲阀的结构参数有关 , 如弹簧刚度、 柱塞面积、节流口面积、最大缓冲行程等。另外如流 量系数 Cd≈ 0162和密度ρ≈ 860kg/m2 也基本可以看 成常数 , 上述各个参数基本不受温度的影响。然而 , 实际中缓冲时间受温度影响较大。通过分析溢流型缓 冲阀的结构发现 , 节流口 6的结构形式对缓冲时间的 影响很大。上面推导中使用的节流公式 Q = Cd· a 2Δp /ρ是适用于薄壁小孔的 , 应满足 L / d < 015, L 为孔长 , d为孔直径。而实际上该换挡阀块中溢流缓 冲阀的节流口 6的 L / d > 4, 属于细长孔 , 其流量应 按下式计算 : Q = πd4 ( pc - px ) 128μL (6) 将式 (1)、 (2)、 (3)、 (4) 联立求得 ∫ t 0 d t = ∫ L d 0 128μLS2 πd4 ( K1 X h - K1 x) dx 可得缓冲时间 t为 t = 128μLS2 ln | K1 Xh - K1L d | πd4 K1 (7) 213　模型分析及改进方案 [ 3 ] 通过分析推导结果式 ( 7) 可得 , 采用细长节流 孔的缓冲阀 , 其缓冲时间 t的长短除了与缓冲阀的结 构参数有关 , 还与传动油的粘度μ有关 , 粘度越大缓 冲时间越长。而传动油的粘度受温度影响很大 , 低温 粘度大 , 高温粘度小 , 而且会相差很多倍。这就造成 了该换挡阀块的换挡缓冲时间受温度影响较大。因此 该换挡阀块在低温时就会产生缓冲时间过长的问题。 已知某种传动油的运动粘度 40℃时为 3819mm2 / s, 100℃时为 615mm2 / s。将缓冲阀的结构参数 , 如 K1、 S、L、Ld、d等代入式 (7) , 并分别将该传动油 40℃ 和 100℃时的运动粘度代入 , 计算得 , 在 40℃时 t = 6176s, 在 100℃时 t = 1113s。所得出数据与问题相同。 因此为了解决该换挡阀块缓冲时间受温度影响较 大的现象 , 应该在结构上将节流口 6的形式由细长孔 改为薄壁小孔。 3　建立缓冲阀 AMESim模型并仿真分析 [ 4 ] 为了验证改进小孔结构的可行性 , 在 AMESim环 境下建立溢流缓冲阀的仿真模型 , 如图 2所示 , 并根 据该阀的实际结构参数设定相关仿真模型的参数。 图 2　缓冲阀 AMESim模型 首先将节流口 6按照该缓冲阀的结构设定为细长 小孔 , 分别在低油温、高粘度和高油温、低粘度的环