无级变速器金属带传动可靠度补偿控制装置及控制方法与流程

本发明涉及一种无级变速器金属带传动可靠度补偿控制装置及其控制方法。

背景技术：

无级变速器的基本结构主要由主动轮、从动轮以及金属带组成，动力以摩擦传动的方式从主动轮传到从动轮，新一代的金属带采用滑移控制策略，允许带与带轮之间存在一定的相对滑动，而在金属带在滑摩传动过程中，金属带与带轮之间是高副接触，在传动过程中会存在突然打滑、烧蚀等隐患。因此，需要提出一种金属带滑摩传动时变可靠度补偿控制策略，来提高金属带滑摩传动的可靠性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单的无级变速器金属带传动可靠度补偿控制装置，并提供一种控制效率高的无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种无级变速器金属带传动可靠度补偿控制装置，包括主动轮、从动轮、金属带、油泵、速比控制比例溢流阀、夹紧力控制比例减压阀、输出转速控制比例溢流阀以及控制单元，所述金属带跨接在主动轮与从动轮之间，所述主动轮上设有第一转速传感器，主动轮输入轴上设有第一转矩传感器，所述从动轮上设有第二转速传感器，从动轮的输出轴上设有第二转矩传感器，所述油泵的入口经过滤器后与油箱连接，油泵的出口分别连接夹紧力控制比例减压阀、从动轮的液压缸，所述速比控制比例溢流阀的两端分别与主动轮的液压缸、从动轮的液压缸连接，输出转速控制比例溢流阀与主动轮的液压缸相连，所述控制单元分别与第一转速传感器、第一转矩传感器、第二转速传感器、第二转矩传感器、速比控制比例溢流阀的控制端、夹紧力控制比例减压阀的控制端、输出转速控制比例溢流阀的控制端电连接。

一种基于上述的无级变速器金属带传动可靠度补偿控制装置的无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法，包括以下步骤：

步骤一：测定无级变速器的输入转矩、输出转矩、输入转速、输出转速、主动轮节圆半径、从动轮节圆半径；

步骤二：检测金属带是否进入滑移传动状态，若是，则进入步骤三，若不是，则进入步骤七；

步骤三：根据测定所得的输入转速、输出转速、主动轮节圆半径、从动轮节圆半径，计算滑移率；

步骤四：根据测定的输入转矩、测定的输入转速、计算所得的滑移率，计算结构功能函数的值；

步骤五：判断结构功能函数的值是否小于零，若是，则判断结构失效；若结构失效，则利用速比控制比例溢流阀、夹紧力控制比例减压阀、输出转速控制比例溢流阀来减小无级变速器的速比、夹紧力以及输出转速，重新测定输入参数，返回步骤一；若否，则结构未失效，进入步骤六；

步骤六：检测输出转矩与输入转矩比值是否低于90％，若是，则利用夹紧力控制比例减压阀来控制输入转矩的大小，重新测定输入转矩，返回步骤一；若否，则进入步骤七；

步骤七：程序结束。

上述无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法，所述步骤一中，所述输入转矩、输出转矩、输入转速、输出转速分别由第一转矩传感器、第二转矩传感器、第一速度传感器、第二速度传感器检测得到。

上述无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法，所述步骤二中，金属带进入滑移传动状态判定方法为：R₁n₁-R₂n₂的值是否为零，n₁为输入转速，n₂为输出转速，R₁为主动轮节圆半径，R₂为从动轮节圆半径；若不是，则金属带为滑移状态；若是则金属带未进入滑移状态。

上述无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法，所述步骤三中，滑移率的计算公式为

其中，ε为滑移率，n₁为输入转速，n₂为输出转速，R₁为主动轮节圆半径，R₂为从动轮节圆半径。

上述无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法，所述步骤四中的结构功能函数为：

其中，T_in为输入转矩，ε为滑移率，n₁为输入转速，R₁为主动轮节圆半径，η为润滑剂动力粘度，取为30.3mm²/s，a为接触长度，取为2mm，b为接触半宽，取为2mm，u为摩擦系数，取为0.08，α为锥盘楔角，取为11°，β为润滑剂特性参数，取为0.078，h为平均膜厚，取为2.67um，τ₀为润滑特性参数，取为1.98×10⁷Pa。

本发明的有益效果在于：本发明的控制方法中，首先根据测定的输入参数计算得到滑移率，然后确定各传动参数的可靠度，接着根据可靠度与阈值的比较判断结构是否失效，失效则改变相应的输入参数，来调节可靠度，最后判断输出转矩与输入转矩比值是否低于90％，低于90％则重新调节可靠度；整个控制方法通过调整各输入参数的大小，实现滑移状态下金属带可靠度的补偿控制，也能够通过调节输出、输入转矩的比值，实现金属带传动效率的控制。

附图说明

图1为本发明无级变速器金属带传动可靠度补偿控制装置的结构示意图。

图2为本发明无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种无级变速器金属带传动可靠度补偿控制装置，包括主动轮1、从动轮2、金属带3、油泵11、速比控制比例溢流阀13、夹紧力控制比例减压阀12、输出转速控制比例溢流阀14以及控制单元，所述金属带3跨接在主动轮1与从动轮2之间，所述主动轮1上设有第一转速传感器6，主动轮1输入轴上设有第一转矩传感器8，所述从动轮2上设有第二转速传感器7，从动轮2的输出轴上设有第二转矩传感器4，所述油泵11的入口经过滤器10后与油箱9连接，油泵11的出口分别连接夹紧力控制比例减压阀12、从动轮2的液压缸，所述速比控制比例溢流阀13的两端分别与主动轮1的液压缸、从动轮2的液压缸连接，输出转速控制比例溢流阀14与主动轮1的液压缸相连，所述控制单元分别与第一转速传感器6、第一转矩传感器8、第二转速传感器7、第二转矩传感器4、速比控制比例溢流阀13的控制端、夹紧力控制比例减压阀12的控制端、输出转速控制比例溢流阀14的控制端电连接。

如图2所示，一种无级变速器金属带传动可靠度补偿控制方法，包括以下步骤：

步骤一：测定无级变速器的输入转矩、输出转矩、输入转速、输出转速、主动轮节圆半径、从动轮节圆半径；所述输入转矩、输出转矩、输入转速、输出转速分别由第一转矩传感器、第二转矩传感器、第一速度传感器、第二速度传感器检测得到；

步骤二：检测金属带是否进入滑移传动状态，若是，则进入步骤三，若不是，则进入步骤七；

金属带进入滑移传动状态判定方法为：R₁n₁-R₂n₂的值是否为零，n₁为输入转速，n₂为输出转速，R₁为主动轮节圆半径，R₂为从动轮节圆半径；若不是，则金属带为滑移状态；若是则金属带未进入滑移状态。

步骤三：根据测定所得的输入转速、输出转速、主动轮节圆半径、从动轮节圆半径，计算滑移率；

滑移率的计算公式为

其中，ε为滑移率，n₁为输入转速，n₂为输出转速，R₁为主动轮节圆半径，R₂为从动轮节圆半径。

步骤四：根据测定的输入转矩、测定的输入转速、计算所得的滑移率，计算结构功能函数的值；

结构功能函数为：

其中，T_in为输入转矩，ε为滑移率，n₁为输入转速，R₁为主动轮节圆半径，η为润滑剂动力粘度，取为30.3mm²/s，a为接触长度，取为2mm，b为接触半宽，取为2mm，u为摩擦系数，取为0.08，α为锥盘楔角，取为11°，β为润滑剂特性参数，取为0.078，h为平均膜厚，取为2.67um，τ₀为润滑特性参数，取为1.98×10⁷Pa。

步骤五：判断结构功能函数的值是否小于零，若是，则判断结构失效；若结构失效，则利用速比控制比例溢流阀、夹紧力控制比例减压阀、输出转速控制比例溢流阀来减小无级变速器的速比、夹紧力以及输出转速，重新测定输入参数，返回步骤一；若否，则结构未失效，进入步骤六；

步骤六：检测输出转矩与输入转矩比值是否低于90％，若是，则利用夹紧力控制比例减压阀来控制输入转矩的大小，重新测定输入转矩，返回步骤一；若否，则进入步骤七；

步骤七：程序结束。