無級變速器補償缸功能失效分析

鄭榮亮　李良　文敏　麥賢承　劉玉舒　繆海遒

摘 要：針對無級變速器補償缸功能失效問題，從補償缸裝配結(jié)構(gòu)、工作原理及原理計算公式分析影響因素，并依此設(shè)計單一影響因素逐一排查，最終找到根本原因的一種思路方法，這為無級變速器補償缸功能失效提供了一種解決的思路。

關(guān)鍵詞：無級變速器;補償缸;平衡缸;功能;失效

1 引言

無級變速器補償缸安裝在帶輪油缸外側(cè)，起到平衡帶輪油缸因高速轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的離心力的作用。補償缸功能失效會影響變速機(jī)構(gòu)速比控制的響應(yīng)速度及精度，整車踩油門變速遲緩，直接影響油耗等現(xiàn)象。本文簡介一種無級變速器補償缸功能失效問題解決思路。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

無級變速器在工作過程中，補償缸隨著帶輪油缸不停做旋轉(zhuǎn)運動，由于補償缸與帶輪油缸面積相等，兩者均由相同的轉(zhuǎn)速而產(chǎn)生大小相等，方向相反的壓力。平衡掉帶輪油缸控制油腔內(nèi)的離心力，使得無級變速器速比變化處于比較精準(zhǔn)控制當(dāng)中。

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及油路

潤滑油從閥塊經(jīng)過分配后按照一定的流量值經(jīng)過以下油路后到達(dá)補償缸，見圖1：

閥塊→中殼體→分油盤→前殼體→補償缸蓋板→從動帶輪軸→從動活塞→補償缸

2.2 工作原理

補償缸功能：平衡從動油缸內(nèi)油品因為旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動壓，具體原理如圖2 ：

理論分析：無級變速器在固定速比和轉(zhuǎn)速工況下，不斷扭矩升，主動壓力與從動壓力的比值（KpKs）滿足以下曲線理論曲線，并且隨扭矩的增加，曲線與理論KpKs曲線重合，見圖3。

KpKs計算公式：

式中：

Ppri：主動油缸壓力

Apri：主動油缸面積

fcpri：主動離心系數(shù)

np：主動轉(zhuǎn)速

Psec：從動油缸壓力

Asec：從動油缸面積

Fcsec：主動離心系數(shù)

ns：從動轉(zhuǎn)速

Fspring：從動彈簧壓力

3 問題來源

某款無級變速器在進(jìn)行臺架KpKs標(biāo)定測試試驗時，發(fā)現(xiàn)其測量的KpKs與理論的偏置值較大，扭矩不斷升高，主動壓力與從動壓力的比值（KpKs）與理論曲線相比明顯偏高（正常值約1.8，異常值約2.2），并且隨扭矩的增加，比值逐漸減小，與補償缸工作原理不符分析認(rèn)為補償缸功能失效。

4 分析過程

4.1 原因分析

根據(jù)補償缸KpKs計算公式，推論出在一樣的硬件條件下，KpKs值主要與工作轉(zhuǎn)速與工作壓力有關(guān)，因而，只要控制轉(zhuǎn)速一致的情況下，分析油液壓力就可以確定原因。

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查和補償缸工作原理及油路分析，確認(rèn)了以下原因（圖4）：

根據(jù)魚骨圖原因分析，把可疑因素集中為六點，并逐一排查，通過采集傳感器主動油缸壓力、從動油缸壓力、主動轉(zhuǎn)速和從動轉(zhuǎn)速的數(shù)值來計算KpKs，并通過計算出來的KpKs來與理論KpKs曲線進(jìn)行擬合評價，當(dāng)KpKs（理論計算）≈KpKs（物理特性）即認(rèn)為合格。

4.2 試驗驗證

將上述六個因素通過控制變量的方法，設(shè)計以下試驗并通過驗證，見表1：

分析結(jié)果從試驗1到試驗5，5組試驗，KpKs曲線仍然異常。同時，第6組試驗補償缸間隙配合與取消補償缸后試驗結(jié)果與異常KpKs曲線一致，補償缸密封結(jié)構(gòu)配合與理論KpKs曲線一致，從而確定補償缸配合面密封異常是導(dǎo)致功能失效的主要原因。

5 制定對策

1、確定補償缸配合性泄漏為功能失效的主要原因，采用硫化橡膠密封結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)補償缸密封能力。

2.臺架試驗：

硫化橡膠補償缸安裝在變速箱上做KpKs試驗，計算出實際KpKs曲線，見圖5。對比KpKs理論曲線可知，補償缸硫化密封結(jié)構(gòu)有效，補償缸功能失效問題得到解決。

6 結(jié)束語

根據(jù)理論分析了補償缸功能KpKs曲線，并以此做為補償缸功能是否失效的評判方法。這種方法在無級變速器補償缸功能失效問題分析提供了一個參考，提高解決此類問題的工作效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒乃威.方泳龍.王俊發(fā).劉威.常勝.邵東偉.無級變速器從動缸的動壓補償[J]農(nóng)機(jī)化研究，2007年12期.