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采棉機(jī)液壓機(jī)械無級(jí)變速器設(shè)計(jì)及控制策略研究

發(fā)布時(shí)間:2020-11-20 07:37
   液壓機(jī)械無級(jí)變速器(HMCVT)是一種新型復(fù)合無級(jí)變速裝置,綜合了液壓傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),可根據(jù)負(fù)載與行駛速度要求實(shí)現(xiàn)速比的連續(xù)調(diào)節(jié),結(jié)合采棉機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的速比匹配,可提高采棉機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。為提高國產(chǎn)采棉機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合性能,本文從傳動(dòng)方案、模型搭建、換段策略、試驗(yàn)臺(tái)架和測(cè)控系統(tǒng)等方面對(duì)液壓機(jī)械無級(jí)變速器進(jìn)行了研究。針對(duì)國產(chǎn)采棉機(jī)在采收作業(yè)過程中行走速度無法自適應(yīng)作業(yè)條件、環(huán)境、植棉密度和行駛阻力的變化,采棉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱速比匹配不合理,變速過程挫鈍。綜合分析現(xiàn)有的自走式采棉機(jī)作業(yè)特性,本文結(jié)合液壓機(jī)械無級(jí)變速傳動(dòng)原理,設(shè)計(jì)了一種基于采棉機(jī)的液壓機(jī)械無級(jí)變速器。運(yùn)用理論分析、仿真試驗(yàn)和臺(tái)架試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,研究了該液壓無級(jí)變速器的傳動(dòng)特性,構(gòu)建了變速器傳動(dòng)系統(tǒng)仿真模型,開發(fā)了換段調(diào)速過程的控制策略,并利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件優(yōu)化換段過程,設(shè)計(jì)液壓無級(jí)變速器試驗(yàn)臺(tái)及測(cè)控系統(tǒng),進(jìn)行了該變速器自適應(yīng)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,其工作性能滿足采棉機(jī)行駛自適應(yīng)的要求。研究?jī)?nèi)容如下:1.研究液壓機(jī)械無級(jí)變速器的傳動(dòng)速比和轉(zhuǎn)矩傳遞規(guī)律;結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)外特性與采棉機(jī)作業(yè)工況,設(shè)計(jì)HMCVT傳動(dòng)方案,建立該HMCVT傳動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化。2.基于HMCVT傳動(dòng)方案和其數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建了泵—馬達(dá)容積調(diào)速回路、離合器液壓控制油路和復(fù)合行星輪系等HMCVT動(dòng)力學(xué)仿真模型;根據(jù)John Deere 4045HYC11柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出參數(shù),運(yùn)用試驗(yàn)建模的方法,構(gòu)建了發(fā)動(dòng)機(jī)控制模型;根據(jù)HMCVT換段過程,運(yùn)用狀態(tài)機(jī)與流程圖構(gòu)建時(shí)序邏輯決策,設(shè)計(jì)了HMCVT換段控制邏輯,實(shí)現(xiàn)了HMCVT仿真模型連續(xù)無級(jí)換段,驗(yàn)證了HMCVT傳動(dòng)方案與數(shù)學(xué)模型的合理性。3.根據(jù)模糊PID控制、灰度預(yù)測(cè)控制和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制理論,確定了適合于本變速器的控制算法,通過HMCVT仿真試驗(yàn),驗(yàn)證了在工況速度自適應(yīng)特性、運(yùn)輸速度自適應(yīng)試驗(yàn)和負(fù)載自適應(yīng)試驗(yàn)中所設(shè)計(jì)的灰度預(yù)測(cè)模糊PID控制器有較好的自適應(yīng)性和魯棒性。4.根據(jù)采棉機(jī)HMCVT的傳動(dòng)方案,搭建了包含發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、磁粉制動(dòng)器以及相關(guān)監(jiān)測(cè)儀器的試驗(yàn)臺(tái);針對(duì)HMCVT進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集與處理,根據(jù)HMCVT傳動(dòng)原理與換段過程,運(yùn)用STM32F407單片機(jī),設(shè)計(jì)HMCVT上位機(jī)和下位機(jī)控制器的測(cè)控系統(tǒng),為變量泵、離合器和制動(dòng)器的動(dòng)作切換提供控制信號(hào)。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證:HMCVT實(shí)現(xiàn)了連續(xù)無級(jí)調(diào)速過程,試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本一致,滿足采棉機(jī)的行駛要求。
【學(xué)位單位】:石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:S225.911
【部分圖文】:

采棉機(jī)液壓機(jī)械無級(jí)變速器設(shè)計(jì)及控制策略研究


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【參考文獻(xiàn)】

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9 李燕;鏈?zhǔn)紺VT變速傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)分析[D];吉林大學(xué);2016年

10 張守寶;大型拖拉機(jī)液壓機(jī)械無級(jí)變速器的設(shè)計(jì)及有限元分析的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年



本文編號(hào):2891163

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