静压传动装载机驱动桥离合器动态过程仿真与实验

摘要

现在国内的装载机，动力传动部分由于采用液力变矩器，传动效率较低。国外的装载机，采用静压传动系统，动力传动部分由于采用昂贵的无级变速箱，成本很高。本文依托常松重型机械厂重大科研攻关项目，针对目前装载机存在的问题，提出一种新型设计结构，采用驱动桥离合器代替国外的无级变速箱。这种新型结构，与国内装载机相比传动效率大大提高，成本大致相当；与国外装载机相比传动效率大致相当，但成本却大大降低。 气动控制的驱动桥离合器是静压传动装载机的核心部分。装载机自重和工作时负载较大，起步时离合器逐渐结合，气压施加不当易导致剧烈冲击和离合器过度磨损等问题，严重影响装载机的行驶平顺性以及各传动部件的寿命。本文的研究目的是通过仿真和台架实验，比较不同气压控制过程的离合器接合品质，从而得出合理的气压值，为实车控制提供参考依据。 本文首先对静压传动装载机驱动桥离合器进行了机构设计，给出其机构原理简图和结构原理简图。根据静压传动装载机动力传动对驱动桥离合器的技术要求，在装载机轮边设计了气压控制的行星齿轮结构构成低速工作档位，直接档轮盘构成高速行走档位，通过离合器在高速档和低速档之间进行切换的驱动桥离合器。 本文详细分析了静压传动装载机驱动桥离合器的结合过程，建立了动力学模型。通过对离合器工作过程的力学分析，确定了摩擦力矩、工作过程中的阻力矩和转动惯量的计算方法，并建立了驱动桥离合器工作的气体压力控制模型。 本文对气动控制的驱动桥离合器的结合品质进行了研究，建立了结合品质的评价指标滑摩功与冲击度的数学模型。根据建立的动力学模型，应用仿真软件MATLAB，建立了驱动桥离合器的动态结合过程中的SIMULINK模型。提供了充气压强、角速度、角加速度、滑摩功、冲击度的仿真结果，并考虑了输入进气孔面积和转动惯量对结合品质的影响。根据仿真结果，通过比较得出驱动桥离合器在结合过程的理想气压输入值。 本文对静压传动装载机驱动桥离合器的进行了实验研究，通过用底盘测功机加载负荷进行台架实验，对驱动桥离合器结合时的控制气压值和气缸活塞和太阳轮盘的转动角速度进行了实验研究，仿真结果通过实验验证。本文的研究对实车控制具有指导意义，并对新型的驱动桥离合器的开发工作具有工程实际价值。