闭锁式液力传动装甲履带车辆起步加速过程仿真模型.pdf

第!卷第#期!$年#月北 京 理 工 大 学 学 报%&()*+,-()-./0,1,(23()+,+4+0-.%0*5(-6-2 78-6 9!:-9#;$?$#A!$B$#?$C$D?$#闭锁式液力传动装甲履带车辆起步加速过程仿真模型王普凯E毕小平E韩随平!E李莉A F装甲兵工程学院 机械工程系E北京$D!G!F焦作万方铝业股份有限公司E河南 焦作#!B摘要=提出了一种闭锁式液力传动装甲履带车辆起步加速过程仿真模型E利用该模型对某重型车辆起步加速过程进行了实例仿真H仿真结果表明E该模型能够用于模拟该型车辆起步加速过程各动力性I燃油经济性参数的变化E并使结果更接近于实际H关键词=装甲履带车辆G闭锁式液力传动G起步加速G仿真模型中图分类号=%J K$F 文献标识码=;L M NO P Q R M S TUS V W P S X L R Q T V M T YL R Q Z R W P W Z Q R M S T Z S W X S Z_ S O abc V Z S V c T Q NM d Z Q T NM M S T Z NS Z W Vd Z Q W Ve W f M P Wg;:hi 4?j ,E/3 k,-?E l;:m 4,?A F o 0$D!Eu 5,(G!F J,-v 4-g(.(2;6 4 p,(,4 p q(4.*+4&,(2u w9 n%o E J,-v 4-El0(#!Eu 5,(B x R Z Q R=/)0 s-(+5 0*6*4 6 +,-(-.+&(),0(+y-&j,(2&-*0)-.+4&z-*5&2 0 ss,0)0 6 0(2,(0 E),p4 6 +,-(p-s 0 6-.)+(s,(2)+&+*0 6 0&+,-(&-*0).-&6-*j 4 5 7 s&-s 7(p,*+&()p,),-(&p-&0 s+&*j 0 s 0 5,*6 0,)&0)0(+0 s 9%5 0 6,*+,-(-.4),(2+5,)p-s 0 6-(5 0 7 0 5,*6 05 )z 0 0(*&,0 s-4+9%5 0&0)4 6+)-.+5 0),p4 6 +,-(0|p 6 05 0)5-y(+5 +5,)p-s 0 6*(z 04)0 s+-),p4 6 +0+5 0&,+,-(-.0 *5-y0&0&.-&p(*0(s.4 0 6 0*-(-p7&p0+0&-.+5,)0 5,*6 0s 4&,(2+5 0&-*0)-.*0 6 0&+,-(s,+)p-&0&0 6,)+,*9W c!S Z V =&p-&0 s+&*j 0 s 0 5,*6 0 G 6-*j 4 !基金项目=国家部委基金项目A$!$!$C B作者简介=王普凯A#D D$B E男E博士生E r?p,6=,)y#$B E女E教授E博士生导师H起步加速过程是车辆的一个典型加速过程E通常利用发动机台架试验所得的外特性曲线模拟车辆的起步加速过程H但在实际使用中E发动机工况常是不定常的E其热状况I可燃混合气浓度等与台架试验时的稳定工况不同E若直接用发动机外特性曲线模拟车辆的起步加速过程E将造成计算状态与实际运行状态I计算结果与实际结果间的较大差异E而且无法全面反映车辆起步加速过程中各参数的变化H作者以闭锁式液力传动装甲履带车辆A动力传动装置简图如图所示B为研究对象E给出了其基于图车辆动力传动装置简图t,2 9 o,2&p-.+5 0s&,(2s 0 ,*0-.+5 0 0 5,*6 0&涡轮增压柴油机瞬态工作过程计算的起步加速过程万方数据仿真模型!并利用该模型对某重型履带车辆进行实例仿真#涡轮增压柴油机瞬态模型$%&#瞬态燃烧模型采用双韦柏燃烧函数计算气缸内的燃烧过程见文献$(&在稳态工况下!通常总认为柴油机内的燃烧是完全的!即所取燃烧效率)*+%在瞬态工况下!过量空气系数,能对)*产生较大影响!可用下式对)*进行修正$-&.)*+/0 1,!,2%)*+/(1,3/1!%4,4()*567+%!,8(9%:#;发动机动力学模型发动机的动力学模型为BACD C9(:式中.=为发动机转速E A为发动机净输出转矩E AC为液力变矩器泵轮转矩E D C为发动机惯性矩#F涡轮增压器动力学模型涡轮增压器的动力学模型为=G H!=Q%+=Q(90:;F行星变速器模型将行星变速器等效为一个离合器!称为等效离合器其主被动部分的转速分别等于变速箱输入轴转速和输出轴转速!当该等效离合器结合时!其主被动部分转速之比P主被动部分作用转矩之比都应满足由变速器挡比所确定的动力学关系行星变速箱换挡由其中的换挡离合器控制若?/为换挡开始时刻!?%为挡位换入时刻!?(为离合踏板完全松开时刻!则T挡换为T 3%挡过程中等效离合器被动部分所受滑摩转矩的变化可描述为.时刻?/!滑摩转矩由初始结合转矩值开始线性降低E时刻?%!滑摩转矩变为/E之后!滑摩转矩以斜率AUV W 9 T 3%:X9?(B?%:线性增加!但其值不会超过AUV W 9 T 3%:!直到等效 离合器滑摩结束!AUV W 9 T 3%:为T 3%挡对应的最大结合转矩等效离合器主动部分所受滑摩转矩则始终等于其被动部分所受滑摩转矩除以T 3%挡对应的变速器传动比F换挡模型F#换挡操作模型换挡操作挡位T P油门开度YU的变化分别如图(P图-所示?/到?%为换挡时间E时刻?/!YU由%/Z突减为YU/E时刻?%时挂入下一挡!YU又由YU/重新突增为%/Z!同时开始松离合图(换挡操作挡位变化模型 (_V V M a ba c M d V C a e M a bc a V fe d c M a C V M a b图-换挡操作油门变化模型 -_V V M a ba c M d M d a M M g c a V fe d c M a C V M a bh/-北 京 理 工 大 学 学 报第(1卷万方数据!#换挡时机的选择换挡时机的选择是驾驶员驾驶水平最重要的表现$它对车辆的动力性有很大影响%最佳换挡点的确定通常有两种方法$即相邻排挡稳态牵引力相等的交点和非稳态工况下相邻两挡加速度相等的交点%据葛安林等的分析$后者比前者有较高的精确度&($且可充分利用各挡的动力优势$从而获得最短的加速时间$所以这里采用后者%设变速器某挡传动比为)$则车辆加速度为*)+,-.,/01+2 3)$4 5%365式中7 0为整车质量8,-$,/分别为车辆所受的驱动力和阻力8 1为整车质量增加系数8 4为车辆瞬时行驶速度%机械传动工况时有&9(1+1:;?%35式中7 1:;为行星变速器操纵件完全分离$即换挡控制系统中液压油完全放空时的整车质量增加系数8)?为车辆按某挡行驶时$传动装置的总传动比%液力传动工况时有&9(1+1:/)E?;为假定泵轮与涡轮之间没有任何联系$即可认为是把液力变矩器内的工作液体全部排出后的车辆在给定排挡时的质量增压系数8 AB为与发动机曲轴刚性连接的旋转零件换算到曲轴上的总转动惯量8 C?为车辆总效率8 D/为车辆主动轮半径%理想换挡时刻*)+*);$即2 3)$4 5+2 3)缸$缸径;:VV$行程;:VV$标定转速:T VK X.;$使用 _调速器8采用闭锁式液力传动$液力变矩器原始特性已知$有效直径为:9 V$临界闭锁点为:;$工作液体密度为;6a L V.=$前进挡数目为$各挡传动比及传动效率已知$换挡离合器转矩储备系数为 M模拟中车辆以挡起步$要求车辆起步加速达到的速度为 a VR.;$地面变形阻力系数取为:%图所示为仿真实例的计算结果$图 S为油门开度bV及排挡c随时间d的变化情况$开始换挡时刻由所建立的模型计算得出$换挡时间作为已知条件输入%图 e为发动机有效转矩fY及液力变矩器涡轮转矩f-随时间d的变化情况%当液力变矩器闭锁时$液力变矩器不再工作$其涡轮输出转矩为:%图 Q为发动机转速gYI等效离合器主动部分转速gQ/I被动部分转速gQ eI液力变矩器泵轮转速ghI涡轮转速g-随时间d的变化情况$当开始换挡操作时$液力变矩器工作$当液力变矩器传动比大于临界传动比时$液力变矩器闭锁$其泵轮及涡轮转速相等%由于已知最高排挡对应的挡比为;$所以只在最高排挡$才会出现等效离合器主被动部分转速相等的情况%图 F为车辆行驶速度4 I加速度*I行驶距离i及累积燃油消耗量jY随时间d的变化情况%由车速的模拟结果可知$该车由静止加速至=a VR.;所:=第9期王普凯等7闭锁式液力传动装甲履带车辆起步加速过程仿真模型万方数据!#!$#!%#!&#图仿真实例计算结果()*+,-./0 1.2 3 1 4-.)5/0 1)2 6-7 58 0-需时间为9 9:9;.的实验值相比相对误差为;:?ABC结论起步加速过程是车辆的一个典型加速过程通常利用发动机台架试验所得外特性曲线来模拟车辆的起步加速过程存在计算状态与实际运行状态D计算结果与实际结果差异较大等缺陷而且无法全面反映起步加速过程中各参数的变化B针对以上缺陷作者提出了一种基于涡轮增压柴油机瞬态工作过程计算的闭锁式液力传动装甲履带车辆起步加速过程仿真模型并利用该模型对某重型履带车辆进行了实例仿真B仿真结果表明该模型能够用于模拟该型车辆起步加速过程各动力性D燃油经济性参数的变化从而避免直接利用发动机台架试验所得到的外特性曲线模拟车辆起步加速过程的相关缺点B参考文献EF 9 G王普凯+一种,HI调速器的仿真模型及应用F J G+内燃机工程?=!9#E9;K=+L 6*M/N )+O.)5/0 1)2 652&-0 6&)1.8 8 0)%1)2 62 3 1 4-,HIP-*/0 1 2 P FJG+Q 4)6-.-R 6 1-P 6 0Q 2 5$/.1)2 6S 6*)6-S 6*)6-P)6*?=!9#E9;K=+!)6Q 4)6-.-#F=G顾宏中+涡轮增压柴油机热力过程模拟计算F TG+上海E上海交通大学出版社 9 U V +=K=;+W/X2 6*Y 4 2 6*+Z)5/0 1)2 6 6&%0%/0 1)2 6 2 31 4-P 52&6 5)%8 P 2%-.3 2 P 1/P$2%4 P*-&)-.-0-6*)6-F TG+Z 4 6*4 )EZ 4 6*4 )J)2 1 2 6*6 -P.)1 M P-.9 U V +=K=;+!)6Q 4)6-.-#F G _-6.2 6,Z -&*-P J a c c c 9 U;+F?G汪明德+坦克行驶原理F TG+北京E国防工业出版社9 U V +L 6*T)6*&-+d 6 N1 P -0)6*1 4-2 P F TG+_-)e)6*Eb 1)2 6 0 a-3-6%-R 6&/.1 P M P-.9 U V +!)6Q 4)6-.-#F G葛安林吴锦秋林明芳+汽车动力传动系统参数的最佳匹配F J G+汽车工程 9 U U 9 9 !9#E K?=+W-O6 0)6 L/J)6 f)/)6 T)6*3 6*+g8 1)5/55 1%4)6*2 3 8 P 5-1-P 3 2 P /1 2 52 1)-8 2 h-P 1 P )6 F J G+O/1 2 52 1)-S 6*)6-P)6*9 U U 9 9北 京 理 工 大 学 学 报第=卷万方数据闭锁式液力传动装甲履带车辆起步加速过程仿真模型闭锁式液力传动装甲履带车辆起步加速过程仿真模型作者：王普凯，毕小平，韩随平，李莉，WANG Pu-kai，BI Xiao-ping，HAN Sui-ping，LI Li作者单位：王普凯,毕小平,李莉,WANG Pu-kai,BI Xiao-ping,LI Li(装甲兵工程学院,机械工程系,北京,100072)，韩随平,HAN Sui-ping(焦作万方铝业股份有限公司,河南,焦作,454152)刊名：北京理工大学学报英文刊名：TRANSACTIONS OF BEIJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY年，卷(期)：2005,25(4)被引用次数：2次 参考文献(5条)参考文献(5条)1.王普凯 一种RQV调速器的仿真模型及应用期刊论文-内燃机工程 2004(01)2.顾宏中 涡轮增压柴油机热力过程模拟计算 19853.Benson R S.Ledger J D.Whitehouse N D Comparison of experimental and simulated transientresponses of a turbocharged diesel engine 19734.汪明德 坦克行驶原理 19835.葛安林.吴锦秋.林明芳 汽车动力传动系统参数的最佳匹配 1991(01)引证文献(2条)引证文献(2条)1.卫党辉 基于Simulink的车辆起步加速过程仿真期刊论文-装备制造技术 2009(12)2.汤久望.何绍华.高久好.黄少方 液力传动工程机械推土作业过程动态仿真与分析期刊论文-中国工程机械学报 2006(4)本文链接：http:/