調(diào)速特性調(diào)速特性分析與參數(shù)匹配

以國內(nèi)某型雪橇車無級變速器為例，建立了雪橇車 V 型膠帶式無級變速器( Continuously Variable Transmission，CVT) 主、從動輪的軸向力加壓模型； 選取主、從動彈簧的剛度及其初始壓縮量 4 個參數(shù)作為無級變速器的主要設計參數(shù)，分析其調(diào)速特性與參數(shù)匹配； 通過專用試驗臺的測試實驗，驗證了理論分析的正確性，同時測試結(jié)果也表明該 CVT 能夠滿足某型雪橇車的匹配要求。

調(diào)速特性膠帶式無級變速器結(jié)構(gòu)原理及模型建立

某 V 型膠帶式無級變速器，是由寬 V 膠帶、可調(diào)錐輪式帶輪與調(diào)速機構(gòu)組成。寬 V 型膠帶嵌于由兩對錐輪組成的輪槽中，借助寬 V 帶與帶輪間的摩擦力來傳遞運動和轉(zhuǎn)矩； 調(diào)速形式為雙向調(diào)節(jié)式，根據(jù)功率輸入或負載的變化由調(diào)速機構(gòu)與彈簧壓緊力共同作用，改變主、從動輪上膠帶的工作直徑，從而實現(xiàn)平滑地改變從動錐輪的輸出轉(zhuǎn)速以達到調(diào)速的目的。

調(diào)速特性某型雪橇車 CVT 調(diào)速特性分析與匹配

軸向力的大小決定了CVT 的傳動比、結(jié)合轉(zhuǎn)速和調(diào)速區(qū)間，為了得到符合設計要求的結(jié)合轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍，需要進行分析和匹配。由于調(diào)速蹄塊質(zhì)量和形狀的調(diào)整較為繁瑣，不易實現(xiàn)，因此提出的理論優(yōu)化方案只涉及到主、從動彈簧的剛度及其初始壓縮量 4 個參數(shù)的調(diào)整，而保持調(diào)速蹄塊的形狀和質(zhì)量不變。

主、從動輪彈簧剛度和初始壓縮量這 4 個參數(shù)對于 CVT 的調(diào)速特性影響較大，其中結(jié)合轉(zhuǎn)速僅和主動輪彈簧剛度及其初始壓縮量有關(guān)，而整個調(diào)速范圍除了和主動輪彈簧剛度及其初始壓縮量有關(guān)以外還和被動彈簧的剛度及其初始壓縮量有關(guān)。

調(diào)速特性結(jié)論

( 1) 對 CVT 的主要變速結(jié)構(gòu)進行了力學分析，分別得到主、從動輪的軸向力加壓模型；

( 2) 確定 CVT 的主要設計參數(shù)，并重點分析主動彈簧的剛度及其初始壓縮量和被動彈簧的剛度及其初始壓縮量 4 個參數(shù)對調(diào)速性能的影響；

( 3) 通過實驗，驗證了 CVT 單輪加壓模型的正確性，測試結(jié)果也表明該 CVT 能夠滿足某型雪橇車的匹配要求。

V 型橡膠帶式無級自動變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、變速平穩(wěn)、速比范圍寬、重量輕、造價低廉及易于維護等優(yōu)點，被廣泛應用于踏板摩托車、沙灘車、雪橇車和清掃車等小排量機動車輛的變速傳動系統(tǒng)。國內(nèi)摩托車生產(chǎn)廠家對無級自動變速器的研制開發(fā)，主要是在引進樣機的基礎上進行仿造，對其設計理論和調(diào)控方法的研究，調(diào)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對踏板摩托車性能的影響的研究幾近空白，使其生產(chǎn)的摩托車產(chǎn)品的性能不能得到充分地發(fā)揮。

采用雙象限調(diào)速蹄塊新結(jié)構(gòu)，利用其可實現(xiàn)調(diào)速蹄塊在合適的位置給傳動帶施加所需軸向力的特性，使車輛能夠順利起步，并使無級變速器具有良好的調(diào)速特性。

調(diào)速特性調(diào)速機構(gòu)存在的主要問題

1　調(diào)速機構(gòu)工作原理：

摩托車 V 型橡膠帶式無級自動變速器主要由3個功能部件組成：主動帶輪、V 型橡膠帶及從動帶輪等。通過適當調(diào)整這3部分的相互作用，使摩托車無級變速傳動系統(tǒng)完成無級變速傳動機構(gòu)的基本功能。主動帶輪安裝在曲軸上，由固定輪盤、移動輪盤、調(diào)速蹄塊、回位彈簧、三角架、壓盤和滾子等組成。

其工作原理是將調(diào)速蹄塊隨曲軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，通過滾子轉(zhuǎn)換為作用于移動輪盤上的軸向力，實現(xiàn)對整個傳動系統(tǒng)速比的調(diào)節(jié)。

2　存在的主要問題：

摩托車無級變速傳動系統(tǒng)是靠摩擦力工作的，傳動帶與帶輪的工作面之間必須壓緊，而壓緊力由加壓裝置提供，即隨著調(diào)速蹄塊位置和彈簧壓縮程度的不同，壓緊力將有不同。最主要的因素是在低速比時，傳動帶和帶輪之間的接觸弧段過小，導致傳動帶所受軸向力不足。

調(diào)速特性調(diào)速機構(gòu)對主動帶輪的軸向作用力

摩托車無級變速傳動系統(tǒng)主動帶輪上的轉(zhuǎn)速感應離心調(diào)節(jié)機構(gòu)的設計，是在力的平衡關(guān)系分析基礎上進行的，包括徑向力和軸向 力的平衡關(guān)系分析。通過受力平衡分析可以求出在給定速比和輸入轉(zhuǎn)矩的情況下，實現(xiàn)匹配策略所設定的目標轉(zhuǎn)速(發(fā)動機或主動帶輪)與調(diào)速蹄塊結(jié)構(gòu)參數(shù)和質(zhì)心位置的關(guān)系式，進而算出離心式轉(zhuǎn)速感應調(diào)控機構(gòu)的相應參數(shù)。通過對整個速比范圍和各種輸入轉(zhuǎn)矩的計算， 最終獲得調(diào)控機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

調(diào)速特性調(diào)速機構(gòu)的改進設計

增加調(diào)速蹄塊的質(zhì)量， 或者減小回位彈簧的預緊力和剛度， 雖然能夠提高低速比時帶輪所受的軸向力，將會使整個變速過程帶輪所受的軸向力都增大，在高速比時，會使傳動帶受到的軸向力過大而過度拉伸，引起傳動帶傳遞效率的降低，并降低傳動帶的使用壽命。如果針對傳動帶和帶輪之間接觸弧段過小的問題而增大兩者之間的接觸弧段，又會喪失變速器在速比變化范圍上的優(yōu)勢。

雙象限調(diào)速蹄塊技術(shù)可實現(xiàn)調(diào)速蹄塊在合適的位置給傳動帶施加所需的軸向力。還解決了變速初始階段傳動帶打滑的問題，而且在低速比時，還能夠為車輛提供更好的換擋力。換擋力和軸向力是通過帶輪的楔角聯(lián)系在一起的，提高低速比傳動帶所受軸向力的同時，提高傳動帶所受的換擋力，獲得更好的加速性能。

調(diào)速器它能夠靈敏的感覺到外界負荷變化所引起的柴油機轉(zhuǎn)速的變化而自動調(diào)節(jié)噴油泵供油拉桿的位置增減供油量，從而改變噴油泵的自然供油特性，改變柴油機的扭矩特性，適應外界負荷的要求，保持柴油機的轉(zhuǎn)速始終在給定的范圍內(nèi)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，以防止柴油機熄火和超速。

調(diào)速特性調(diào)速器的調(diào)速特性分析

調(diào)速器的調(diào)速特性是指噴油泵供油調(diào)節(jié)拉桿的位置隨噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)速而變化的規(guī)律。通常它用特性曲線的形式來表示。

兩極式調(diào)速器的調(diào)速特性：

全程式調(diào)速器和兩極式調(diào)速器的調(diào)速特性曲線可以看出，操縱桿在全負荷位置時它們的特性曲線形狀相似( 帶校正裝置) ，但部分特性曲線不相同。

全程式調(diào)速器操縱桿在不同位置，調(diào)速器起作用轉(zhuǎn)速不同，使調(diào)速器有無數(shù)個調(diào)速范圍，都能根據(jù)負荷的變化自動調(diào)速。兩極式調(diào)速器不管操縱桿在任何位置，其調(diào)速器起作用轉(zhuǎn)速不變，只有在怠速和高速調(diào)節(jié)范圍可以自動調(diào)節(jié)。

調(diào)速特性結(jié)論

機械式調(diào)速器的工作穩(wěn)定性與調(diào)速率的關(guān)系是隨著轉(zhuǎn)速變化而不同。在實際的結(jié)構(gòu)中低速時用軟彈簧，在高速時用硬彈簧，這樣既保持了原有的調(diào)速率又不失去穩(wěn)定性。

機械式調(diào)速器由于結(jié)構(gòu)的差異，所以型式較多，它們之間的差異僅在于它們的工作點和工作轉(zhuǎn)速區(qū)間不同，但工作原理是沒有原則的區(qū)別。

隨著柴油機的飛速發(fā)展，不斷的向強化( 增壓和擴大缸徑) 和高速化發(fā)展，車用噴油泵調(diào)速器的發(fā)展也很快。在額定工況時噴油泵應有較大的循環(huán)供油量，提高噴油速率和噴油壓力。調(diào)速器的調(diào)速率不超 10% ( 日產(chǎn)兩極式 RAD 調(diào)速器的調(diào)速率只有 4% ) ，不靈敏度在 2% 以內(nèi)，泵體剛度要高，密封性好。

為使噴油壓力提高后的噴油泵定型，必須采取措施提高噴油泵的低速穩(wěn)定性和耐久性。比如把RFD 調(diào)速器的飛錘重量在增加 5% ，以提高它的低速控制能力，同時為適應耐久性的要求，吸收驅(qū)動調(diào)速器飛錘的凸輪軸的傳動扭矩變化所引起的沖擊振動，研制出使用橡膠塊減震器的 RFD———D 型調(diào)速器。

噴油泵調(diào)速手柄位置固定，在調(diào)速器起作用時，柴油機的性能指標隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系稱調(diào)速特性。

根據(jù)調(diào)速特性，容積調(diào)速可分為有級調(diào)速回路和無極調(diào)速回路。

自控式同步電動機是由同步電動機、變頻器及轉(zhuǎn)子位置檢測器所組成的同步電動機自控式調(diào)速系統(tǒng)，它具有類似于直流電動機的調(diào)速特性。與直流電動機比較，它具有無火花、電磁干擾小等優(yōu)點。2100433B

十幾年前，串級調(diào)速作為一種高效率的交流無級調(diào)速曾經(jīng)盛行一時，隨著近代變頻調(diào)速的興起，串級調(diào)速日漸蕭條，被認為是落后的調(diào)速技術(shù).如何評價交流調(diào)速技術(shù)的優(yōu)劣，不同的需求有不同的標準。但普遍的共識是：⑴ 效率高；⑵ 調(diào)速平滑即無級調(diào)速；⑶ 調(diào)速范圍寬；⑷調(diào)速產(chǎn)生的負面影響（如諧波、功率因數(shù)等）??；⑸成本低廉。

既然串級調(diào)速和變頻調(diào)速有一致的調(diào)速特性。特點和性能：1）串級調(diào)速的控制設備焦復雜，成本較高，控制困難。因為轉(zhuǎn)子回路串入了一個頻率與轉(zhuǎn)子電壓頻率相同的外加電壓，且要隨頻率變化是相當困難的。因此，在實際應用中，通常是將轉(zhuǎn)子外加電壓用整流器整流成可控的直流電壓來代替交變電壓。2）串級調(diào)速的機械特性較硬，調(diào)速平滑性好，轉(zhuǎn)差功率損耗小，效率較高。3）低速時，轉(zhuǎn)差功率損耗較大，功率因素較低，過載能力較弱。4）串級調(diào)速范圍一般為（2~4）：1，適用用于大容量的通風機，提升機等泵類負載。5）串級調(diào)速電機要求是滑環(huán)電機，電機滑環(huán)碳刷需要經(jīng)常更換維護，相比異步電機維護費用增加。6）串級調(diào)速裝置，為了順利啟動，會配合轉(zhuǎn)子串電阻啟動方式，拉到需要轉(zhuǎn)速之后，逆變器配合觸發(fā)實現(xiàn)調(diào)速。