調(diào)速特性機(jī)械式調(diào)速器的工作與調(diào)速特性分析

調(diào)速器它能夠靈敏的感覺(jué)到外界負(fù)荷變化所引起的柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而自動(dòng)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(jī)的扭矩特性，適應(yīng)外界負(fù)荷的要求，保持柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速始終在給定的范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，以防止柴油機(jī)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(lái)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(fù)荷位置時(shí)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(wú)數(shù)個(gè)調(diào)速范圍，都能根據(jù)負(fù)荷的變化自動(dòng)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(dòng)調(diào)節(jié)。

調(diào)速特性結(jié)論

機(jī)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(shí)際的結(jié)構(gòu)中低速時(shí)用軟彈簧，在高速時(shí)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(jī)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(diǎn)和工作轉(zhuǎn)速區(qū)間不同，但工作原理是沒(méi)有原則的區(qū)別。

隨著柴油機(jī)的飛速發(fā)展，不斷的向強(qiáng)化( 增壓和擴(kuò)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(shí)噴油泵應(yīng)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(shí)為適應(yīng)耐久性的要求，吸收驅(qū)動(dòng)調(diào)速器飛錘的凸輪軸的傳動(dòng)扭矩變化所引起的沖擊振動(dòng)，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(shí)，柴油機(jī)的性能指標(biāo)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(jí)調(diào)速回路和無(wú)極調(diào)速回路。

V 型橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、變速平穩(wěn)、速比范圍寬、重量輕、造價(jià)低廉及易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于踏板摩托車、沙灘車、雪橇車和清掃車等小排量機(jī)動(dòng)車輛的變速傳動(dòng)系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)摩托車生產(chǎn)廠家對(duì)無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器的研制開(kāi)發(fā)，主要是在引進(jìn)樣機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行仿造，對(duì)其設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)現(xiàn)調(diào)速蹄塊在合適的位置給傳動(dòng)帶施加所需軸向力的特性，使車輛能夠順利起步，并使無(wú)級(jí)變速器具有良好的調(diào)速特性。

調(diào)速特性調(diào)速機(jī)構(gòu)存在的主要問(wèn)題

1　調(diào)速機(jī)構(gòu)工作原理：

摩托車 V 型橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器主要由3個(gè)功能部件組成：主動(dòng)帶輪、V 型橡膠帶及從動(dòng)帶輪等。通過(guò)適當(dāng)調(diào)整這3部分的相互作用，使摩托車無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)完成無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本功能。主動(dòng)帶輪安裝在曲軸上，由固定輪盤、移動(dòng)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(guò)滾子轉(zhuǎn)換為作用于移動(dòng)輪盤上的軸向力，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)速比的調(diào)節(jié)。

2　存在的主要問(wèn)題：

摩托車無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)是靠摩擦力工作的，傳動(dòng)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(shí)，傳動(dòng)帶和帶輪之間的接觸弧段過(guò)小，導(dǎo)致傳動(dòng)帶所受軸向力不足。

調(diào)速特性調(diào)速機(jī)構(gòu)對(duì)主動(dòng)帶輪的軸向作用力

摩托車無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)帶輪上的轉(zhuǎn)速感應(yīng)離心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是在力的平衡關(guān)系分析基礎(chǔ)上進(jìn)行的，包括徑向力和軸向 力的平衡關(guān)系分析。通過(guò)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(shí)現(xiàn)匹配策略所設(shè)定的目標(biāo)轉(zhuǎn)速(發(fā)動(dòng)機(jī)或主動(dòng)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(jìn)而算出離心式轉(zhuǎn)速感應(yīng)調(diào)控機(jī)構(gòu)的相應(yīng)參數(shù)。通過(guò)對(duì)整個(gè)速比范圍和各種輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算， 最終獲得調(diào)控機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

調(diào)速特性調(diào)速機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

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

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

以國(guó)內(nèi)某型雪橇車無(wú)級(jí)變速器為例，建立了雪橇車 V 型膠帶式無(wú)級(jí)變速器( Continuously Variable Transmission，CVT) 主、從動(dòng)輪的軸向力加壓模型； 選取主、從動(dòng)彈簧的剛度及其初始?jí)嚎s量 4 個(gè)參數(shù)作為無(wú)級(jí)變速器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，分析其調(diào)速特性與參數(shù)匹配； 通過(guò)專用試驗(yàn)臺(tái)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論分析的正確性，同時(shí)測(cè)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(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)原理及模型建立

某 V 型膠帶式無(wú)級(jí)變速器，是由寬 V 膠帶、可調(diào)錐輪式帶輪與調(diào)速機(jī)構(gòu)組成。寬 V 型膠帶嵌于由兩對(duì)錐輪組成的輪槽中，借助寬 V 帶與帶輪間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)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(fù)載的變化由調(diào)速機(jī)構(gòu)與彈簧壓緊力共同作用，改變主、從動(dòng)輪上膠帶的工作直徑，從而實(shí)現(xiàn)平滑地改變從動(dòng)錐輪的輸出轉(zhuǎn)速以達(dá)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(dòng)比、結(jié)合轉(zhuǎn)速和調(diào)速區(qū)間，為了得到符合設(shè)計(jì)要求的結(jié)合轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍，需要進(jìn)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(shí)現(xiàn)，因此提出的理論優(yōu)化方案只涉及到主、從動(dòng)彈簧的剛度及其初始?jí)嚎s量 4 個(gè)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(dòng)輪彈簧剛度和初始?jí)嚎s量這 4 個(gè)參數(shù)對(duì)于 CVT 的調(diào)速特性影響較大，其中結(jié)合轉(zhuǎn)速僅和主動(dòng)輪彈簧剛度及其初始?jí)嚎s量有關(guān)，而整個(gè)調(diào)速范圍除了和主動(dòng)輪彈簧剛度及其初始?jí)嚎s量有關(guān)以外還和被動(dòng)彈簧的剛度及其初始?jí)嚎s量有關(guān)。

調(diào)速特性結(jié)論

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

( 2) 確定 CVT 的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，并重點(diǎn)分析主動(dòng)彈簧的剛度及其初始?jí)嚎s量和被動(dòng)彈簧的剛度及其初始?jí)嚎s量 4 個(gè)參數(shù)對(duì)調(diào)速性能的影響；

( 3) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了 CVT 單輪加壓模型的正確性，測(cè)試結(jié)果也表明該 CVT 能夠滿足某型雪橇車的匹配要求。

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

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

既然串級(jí)調(diào)速和變頻調(diào)速有一致的調(diào)速特性。特點(diǎn)和性能：1）串級(jí)調(diào)速的控制設(shè)備焦復(fù)雜，成本較高，控制困難。因?yàn)檗D(zhuǎn)子回路串入了一個(gè)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(dāng)困難的。因此，在實(shí)際應(yīng)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(lái)代替交變電壓。2）串級(jí)調(diào)速的機(jī)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(shí)，轉(zhuǎn)差功率損耗較大，功率因素較低，過(guò)載能力較弱。4）串級(jí)調(diào)速范圍一般為（2~4）：1，適用用于大容量的通風(fēng)機(jī)，提升機(jī)等泵類負(fù)載。5）串級(jí)調(diào)速電機(jī)要求是滑環(huán)電機(jī)，電機(jī)滑環(huán)碳刷需要經(jīng)常更換維護(hù)，相比異步電機(jī)維護(hù)費(fèi)用增加。6）串級(jí)調(diào)速裝置，為了順利啟動(dòng)，會(huì)配合轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)方式，拉到需要轉(zhuǎn)速之后，逆變器配合觸發(fā)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。