周之光　張恒先

摘 要：本文闡述了混動(dòng)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(guò)仿真分析設(shè)計(jì)主要零部件的參數(shù)，最后通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證滿足設(shè)計(jì)需求。

關(guān)鍵詞：混動(dòng)變速箱 液壓系統(tǒng) 需求分析

1 引言

混動(dòng)變速箱（DHT）是由變速機(jī)構(gòu)和電機(jī)組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的變速箱相比，在改善油耗和排放、提高動(dòng)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(duì)液壓系統(tǒng)的需求，并對(duì)液壓系統(tǒng)主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、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(jiàn)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(duì)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(jì)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(jì)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(jì)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(shí)間要求和摩擦力計(jì)算出壓力需求；在結(jié)合充油腔體容積，計(jì)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(shí)間要求和充油腔體統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出壓力和流量需求。

以上執(zhí)行件的計(jì)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(dòng)部件冷卻需求

某DHT具備2個(gè)驅(qū)動(dòng)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(jì)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(duì)其進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑。

齒輪的冷卻流量設(shè)計(jì)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(dòng)負(fù)荷、摩擦系數(shù)和轉(zhuǎn)速等計(jì)算而來(lái)。

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(guò)程中，離合器會(huì)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(jì)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(jì)算分析，確定也請(qǐng)系統(tǒng)的壓力和流量等主要參數(shù)，結(jié)果見(jiàn)表2：

4 液壓系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)上一節(jié)對(duì)液壓系統(tǒng)指標(biāo)的分解，及相關(guān)部件對(duì)液壓系統(tǒng)的需求特點(diǎn)，初步設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表２：

4.1 隔離閥設(shè)計(jì)

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

隔離閥的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

根據(jù)結(jié)構(gòu)圖建立減壓閥模型，根據(jù)設(shè)計(jì)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(jiàn)圖2，在50L/min流量下的壓降為0.39bar，滿足設(shè)計(jì)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(jì)

主油路調(diào)壓閥的作用是穩(wěn)定主油路油壓。設(shè)計(jì)從最低主油壓和最高主油壓的穩(wěn)定來(lái)分析。設(shè)計(jì)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(jiàn)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(jì)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(jì)算結(jié)果主油壓為3.24～17.78bar，滿足設(shè)計(jì)要求，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖4。

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

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

4.3 減壓閥設(shè)計(jì)

減壓閥的作用是保證冷卻潤(rùn)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(rùn)滑效果。

主油路調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(jì)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(jì)要求：穩(wěn)定冷卻潤(rùn)滑油量壓力2.5～5.5bar，保證冷卻潤(rùn)滑流量。

供油流量15L/min，PL壓力最小時(shí)，減壓閥后壓力穩(wěn)定在2.60bar，滿足設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)圖7。

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

供油流量15L/min，PL壓力最大時(shí)，減壓閥后壓力穩(wěn)定在4.45bar，滿足設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)圖8。

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

供油流量70L/min，PL壓力最小時(shí)，減壓閥后壓力穩(wěn)定在3.02bar，滿足設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)圖9。

電機(jī)冷卻流量計(jì)算結(jié)果為9.19L/min，與后來(lái)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果8.94L/min基本一致，見(jiàn)圖10。

供油流量70L/min，PL壓力最大時(shí)，減壓閥后壓力穩(wěn)定在5.15bar，滿足設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)圖11。

電機(jī)冷卻流量計(jì)算結(jié)果為12.14L/min，與后來(lái)的實(shí)際測(cè)試結(jié)果12.12L/min基本一致，見(jiàn)圖12。

經(jīng)過(guò)以上仿真計(jì)算，在滿足設(shè)計(jì)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(yǔ)

本文根據(jù)DHT的功能模式，分解出對(duì)液壓系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)了混動(dòng)系統(tǒng)用液壓系統(tǒng)方案。最后通過(guò)仿真計(jì)算，對(duì)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(jì)。

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