翻译原文多段液压机械无级变速器的效率苑士华 胡纪滨（北京理工大学机械与车辆工程学院）摘要 为了得到液压机械无极变速器的效率。方法 建立了一个简单液压机械无极传动模型。结果 在同一段输出时，液压机械无级变速器的效率是连续变化的；并且还高于液压传动的最高效率。容积效率潜在地影响速度变化，它可以通过适当控制液压单元的容积比率或通过改变段的变化点减小或消除。当变速器在不同段的情况下工作时，不可变液压单元的机械液压效率导致在同一输出扭矩的情况 下液压油的压力不同；或者在相同的压力下输出不同的扭矩。结论 多段液压机械无级传动是一种高效率的无极传动。关键词 液压机械传动；无极传动；传动效率多段液压机械传动是车辆上一种常用的无极传动。它胜过液压传动和机械传动。它的效率比较高，速度变化范围比较大。实验表明两段液压机械无极传动的效率最大可以达到94%，速度范围足够满足车辆上传动。许多人已经做了很多有用的和先进的工作了，如：Shaker, Ali H, Berger, Guenter, Martin Stenfan,Eli Orshansky (Orshansky Transmission Corp. ) ,William E.Weseloh(Rohr.industries)和吴秀基（北京理工大学教授）。1、 功率传递路线和效率多段液压机械无极传动的原理如图1所描述。第1部分和第4部分分别把动力分开和合成。在第1部分前面和第4部分的后面功率传递只有一条路线。但是在第1部分和第4部分之间有两条功率传递路线，一条是液压传递路线，另一条是机械传递路线。通常，液压传递路线，也叫液压传动系统，它由排量可变单元（ 变量泵）和排量不可变单元（定量马达）组成。机械传递路线，也叫机械传动系统，它由齿轮或行星轮系组成。在液压传递路线中，通过可变排量单元功率传递可以连续变化。在机械传递路线中，功率传递时有级的，挡数和段数是相同的。也就是说，在同一段内，机械传递功率时相等的。多段液压机械无极传动的效率应该在液压传动和机械传动效率之间。多段液压机械无极变速器由两种工作状态，纯液压传动和液压机械混合传动。在纯液压传动模式下工作，通常作为第一段，所有功率均从液压传动系统传递，没有功率从机械传动路线上传递。在液压和机械混合状态下工作，功率通过液压和机械共同来传递。在这种模式下工作，同一段的前半段，液压传递的功率从第4部分传给第1部分，但在后半段，它就从第1部分传给第4部分。机械传动的功率总是从第1部分传给第4部分。液压传递的功率，机械传递的功率以及总功率三者之间的关系如图2所示。当所有功率从液压路上传递时（第一段），总效率为第1部分效率，液压传动效率和第4部分的效率的乘积。我们得到： （1）这里表示总效率；表示第1部分的效率；表示排量不变液压单元的机械效率；表示排量可变单元的机械效率；表示排量不变液压单元的容积效率；表示不变液压单元的容积效率；表示第4部分的效率。当变速器在液压机械混合传动状态下工作时，在第段工作，液压传递功率与机械传递功率的比例关系可表达为： （2）这里表示排量可变液压单元的排量与排量不变液压单元的排量比；表示液压系统传递的功率；表示机械系统传递的效率；表示第几段（=2、3、4）。在前半段，液压传递的功率损失为 (3)机械传递的功率损失为 (4)表示机械传动效率；所以总效率为 (5)后半段，液压传递的功率损失为 (6) 机械传递的功率损失与前半段的功率相同，所以传动的总效率为(7)液压机械无极变速器的效率决定于液压系统的效率，机械传动系统的效率和液压传递与机械传动的功率比。有公式（1）（3）（5），多段液压机械无极变速器的效率很容易估算出来。图3是三段式液压机械无极变速器的效率图。从图中可以看出总效率随输出转速改变而改变，液压机械混合工作状态下的效率明显比纯液压状态下工作的效率高。液压机械混合状态下工作，前半段的效率由于循环功率的存在明显低于没有循环功率的后半段的效率。总的来说，多段液压机械无极变速器时一种高效率的无极变速器。图4是实验得出的两段式液压机械无极变速器的效率图。它和理论的很相似。2 液压系统的效率产生的一些影响为了扩大端的范围，排量可以在正负两方向发生变化的可变排量液压单元常被用到多段液压机械无级变速器的设计中。所以液压系统在段的改变点传递的功率最大。意思是不变排量液压单元在段的变化点由最高的速度和最大的扭矩。由于容积损失，当液压功率流从不可变排量液压单元向可变排量液压单元传递时，不可变排量液压单元的转速比可变排量的液压单元的转速低；而当液压功率流从不可变排量液压单元向可变排量液压单元传递时，不可变排量液压单元的转速比可变排量液压单元的转速高，甚至他们的排量比是1。速度变化将导致整个程序的改变。它能导致齿轮、轴和输出转速的变化。但是这种由容积效率产生的影响可以通过在段的变化点改变或者降低不可变排量的速度来减少或消除。液压系统的泄露也影响功率的传递。在液压功率流从可变排量液压单元向不可变排量单元传递时段将变窄，在液压功率流从哦昂可变排量液压单元向不可变排量传递时段将变宽，如图5所示。原因时不可变排量液压单元的零点向右移动了。一般，第4部分（图1所示）是使扭矩转化为不可变排量液压单元的平均载荷和段改变的前后相反的作用。这将引起液压压力油的变化应归于不可变排量液压单元的机械效率。在液压功率流从可变排量液压单元向可变排量液压单元传递时，机械效率使压力油的压力升高，但在液压功率流从不可变排量液压单元向可变排量液压单元传递时，液压系统的机械效率使压力下降。在两段液压机械无极变速器中，压力改变量如下：在30%的载荷时，阀的压力改变为-20.4%；在50%的载荷时，阀的压力改变量为-18.0%；在58%的载荷时，改变量时-16.7%。3 结论通过理论分析和实验得到一些结论。第一点，在同一段输出时，这种变速器的效率时连续变化的。所有段平均效率比纯液压传动的效率高。第二点，液压系统的泄露将导致齿轮和轴的转速变化。不过，这可以通过控制两个液压单元的排量比或通过在段的改变点降低不变排量的液压单元的转速来减少或消除。第三点，在同一种载荷同一段不同部分下，不变排量液压单元的机械效率导致不同的压力。在同一段，压力在由循环功率时比没有循环功率时低。3