基于挡位利用率的装载机传动比优化方法.pdf

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1、第26卷2010焦第7期7月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．7Jul．2010123基于挡位利用率的装载机传动比优化方法常绿，刘永臣(淮阴工学院交通工程学院，淮安223003)摘要：装载机各挡位传动比大都采用等比级数分配，或者根据设计者经验按偏置等比级数分配。这些传动比分配方法都有一定的局限性。该文试验装载机各挡位利用情况，统计各挡位利用率。根据发动机和液力变矩器共同工作输入特性和共同工作输出特性曲线，作出牵引特性曲线图。考虑挡住利用率建市优化目标函数，用复合形法对装载机各挡位传动比进行了优化。借助装载机性能仿真软件，对优化前后

2、装载机的燃油经济性进行仿真计算。优化结果表明，挡位利用率越高，挡位间的传动比间隔也越小。优化结果反映了装载机实际使用工况对传动比分配的影响，改善了装载机的燃油经济性。关键词：装载机，传动，优化，挡位利用率doi：i0．3969／j．issn．1002—6819．2010．07．022中图分类号：U463．2文献标识码：A文章编号：1002—6819(2010)-07—0123-05常绿，刘永臣．基于挡位利用率的装载机传动比优化方法[J]．农业工程学报，2010，26(7)：123—127．ChangLfi，LiuYongchen．Optimazitionofloader

3、transmissionratiobasedongearefficiency[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(7)：123—127．(inChinesewithEnglishabstracO0引言装载机在工作过程中，牵引工况和运输工况交替出现。另外，装载机在不断朝大型化方向发展，发动机功率在不断增加。早期的装载机多装有两挡变速器，低挡用于牵引工况，高挡用于运输工况。为了适应装载机交替出现牵引-T况和运输工况，也为了充分利用发动机功率，改善装载机的燃油经济性，装载机变速器的挡位数有增加的趋势，从早期的两挡变速器发展到现在的四挡变速器【1‘

4、31。变速器的各挡传动比对装载机的牵引特性以及燃油经济性有直接影响。目前，装载机变速器各挡传动比的设计都是沿用汽车变速器的设计方法，各挡传动比基本按等比级数进行分配，也有部分装载机按偏置等比级数分配传动比。在工程实际中，装载机各挡利用率并不相等，按等比级数分配各挡传动比并不合适。偏置等比级数分配传动比沿用了汽车传动比的分配方法，高挡位间传动比间隔小，具体小到什么程度往往还是依据经验确定。实际上，装载机在工作过程中，牵引工况和运输工况交替出现，这2种工况大都采用中、低挡位。装载机的最高挡一般在转场时使用。所以，在挡位使用上，装载机跟汽车差别很大，往往是中、低挡位使用频率较

5、高，而高挡位则较少使用。装载机各挡利用率差别很大，根据经验按偏置等比收稿日期：2009．10．25修订口期：2009．12—20基金项目：江苏省自然科学基金资助项目(BK200q168)：江苏省高校自然科学研究计划项目(09KJB580001)；江苏省高校“青蓝工程”资助项日(苏教师2008(30)号)作者简介：常绿(1971一)，男，副教授，工学博七，主要研究方向为工程车辆动力性能优化。淮安淮阴工学院交通工程学院，223003。Email：chan#v7114@163．corll级数分配传动比有一定盲目性。本文根据工程实际情况，试验并统计装载机各挡利用率，结合挡位利用

6、率建立驱动功率损失率数学模型，以驱动功率损失率最小为目标，优化装载机的各挡传动比。这种设计方法考虑到了挡位利用率对传动比的影响，符合工程实际情况，提高了装载机的燃油经济性。1装载机挡位利用率试验结果表l中装载机1是徐州某厂生产的ZL50装载机，其传动比基本按等比级数分配。也有一些装载机采用偏置等比级数的方法分配各挡传动比，即高挡位间比值间隔相对较小一些，表1中装载机2即是采用偏置等比级数的方法分配各挡传动比。表1ZLSO装载机传动比分配方法T{lblelZL50loadertransmissionratiodistilbutionmethod本文以表1中装载机2为研究对

7、象，对装载机各挡位实际使用情况进行试验统计。因为用户情况的多变，装载机的作业对象也是复杂多变的。不同的作业对象，试验测得的样本函数不一样，其挡位利用率的统计特性也不一样。典型工况的选择主要根据大量的试验和统计来确定。根据调查和统计资料，本文选取原生土、松散土、半湿土、小石方和大石方作为作业对象，试验并记录试验过程中挡位使用情况及时间历程。图l示出了装载大124农业工程学报2010盆石方物料时装载机挡位的时间历程。图中曲线为脉冲信号，分别表示装载机前进挡位与后退挡位的时间分段。图1仅截取了一段试验信号，A、B、C、D时间段构成121110蛩