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液压无级变速装置的参数选择与计算

书籍：新编液压工程手册下册

出处：按学科分类—工业技术北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第1982页（2859字）

选用液压无级变速装置的基本原则是：变速装置的输出包线要能包容工作机的各种工况要求。这包括转速、转矩和功率三方面的匹配，其中，前两项是基本的，功率匹配是派生的。

当采用整体式装置时，液压泵和马达均由生产厂配好，用户可以根据厂方提供数据来选型、定货。

采用分置式装置的用户可以根据需要比较灵活地搭配液压泵和马达，它们可以是相同的或不同的型号。选用时应尽量使两者的许用工作压力级别相同，这样才能充分发挥各自的性能。

(1)转速调节比和转矩调节比

转速调节比R_n是最大、最小输出转速之比

转矩调节比R_M为最大、最小输出转矩之比

液压无级变速装置的总调节比是组成它的液压泵、液压马达及附加的机械变速器(对于高速方案)各自调节比的乘积。

当不计功率损失时，n_2min和M_2min均可为零，因此理论上R_n和R_M值均为无穷大。但在实际上马达转速有一下限，工作机的最小空载转矩也不可能为零，所以液压泵和马达实际能达到的R_n和R_M值都是有限的。其中，输出转矩调节比受到的限制尤其多。

在满足一定传动效率的情况下，对于只有变量泵调节(一次调节)的液压无级变速装置，其R_M值一般不大于4。这种定量马达的装置可适应相当一部分工作机的要求(参见表31．4－4)。如果要求更大的转矩调节比，则需考虑二次调节。常用的二次调节方式有：

表31．4－4 一些行走机械的转矩调节比和可行的传动方案

(A)选用变量马达

变量马达的最大排量和最小排量之比一般可达2．5～4．5，因此可把装置的总R_M值扩大到10～18。低速变量马达通常是有级变量的，高速变量马达结构上允许无级变量。采用调节马达排量的二次调节方式能够适应液压无级变速装置的多种布局，并可带负荷调速，应用最为广泛。

(B)选用串联机械变速器

利用串联在马达输出轴和工作机之间的多档式机械变速器可把装置总的转矩调节比提高2～4倍或更多。常用的是两个传动比的高低档变速箱，使装载机之类的行走机械具有一个低速大牵引力的工作速度和一个高速小牵引力的运输速度。前者的传动比一般为后者的2倍。供此用途的机械变速箱常不需要具有负荷换档的能力，构造可以比较简单。串联变速箱的二次调节方式仅适用于高速方案，一般不用于多马达的分置式装置。多数情况下，仅能在停车时换档。

(C)改变马达的数量和联接方式

变换油路增减驱动同一工作机的马达数量，或变换马达的联接方式(串、并联)，都可以达到二次调节的目的。例如，某些行走机械在作业状态时，用以驱动四个行走轮的车轮马达全部并联到油路中，可得到较大的总输出转矩；而在运输状态时，则切除其中的两个马达，或把原来并联的马达切换为串联，这样泵流量不变却可获得较高的车速。为了减少拖动不工作马达引起的附加功率损失，通常需选用空载时能自由旋转的特种马达，或用机械离合器把它们与输出轴分离。

在某些场合，需要把几种二次调节方式综合起来运用，以获得特别大的有效转矩调节比。

合理选择二次调节的方式和参数，对于提高液压无级变速装置性能及改善其综合经济性具有重要意义，也是设计液压无级变速装置的主要技巧之一。例如，北京特种行走机械研究所研制的带液压无级变速装置的QFY系列飞机牵引车，由于合理选择了无级变量液压马达和双速机械变速器的双重二次调节系统，并精心匹配了各项液压和机械参数，使其总的高效转矩调节比超过16，稳定车速范围达0．3～0．5km／h，在牵引同样重量的飞机时，该系列牵引车所需的原动机功率比采用其它传动方式的要小得多，在车辆自重和形态布局方面也有明显的优越性。

由于液压无级变速装置的R_n一般都要比R_M值大得多，因此在选择参数时可不作重点考虑。

(2)工作压力的确定

液压元件样本一般给出两个压力值：额定压力p_d和峰值压力p_max，p_max／p_d的比值从1．25到2．0不等。这一比值表征了元件对于短时间超负荷的承受能力。

若液压无级变速装置用来驱动行走机械的连续运转，则p_max对应于克服起步和突遇障碍的最大输出转矩M_2max，p_max／p_d的比值应大于1．6。对于卷扬绞盘、混凝土搅拌滚筒等间歇运行而且负荷比较平稳的设备，该比值可选得较小，如1．25。据此可以确定装置的持续工作压差△p_w。它应小于p_d值，如不能满足这一要求，则应相应降低p_max。

(3)液压无级变速装置的总效率

装置的总效率由泵、马达、管道及附加的机构减(变)速器和控制装置各自的效率决定。