【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大功率车辆特别是农用拖拉机车辆新型传动领域，具体涉及一种多段式液压机械无级传动系统及其控制方法。
技术介绍
1、我国是农业生产大国，对于有限的耕地如何更高效、更便捷的被使用成为了农业装备制造方面的紧要问题，计划把农业装备提升到十大领域，国内新型大型重型农用拖拉机的开发具有重大意义，特别是开展高效率、低燃油消耗的研究显得十分重要。拖拉机在田间工作状态复杂，除了需要担负大小负载完成耕种、耙地等工作外，还需要在田地间进行低速运输与转向，在出发耕地去的途中保持中速前进，其车速范围大致在0～55km/h左右，这对于拖拉机的变速器总成带来较大的考验，因此，针对拖拉机工作的不同且复杂的工作状态急需一种新的传动方案及控制方法以有效保证拖拉机传动的高效率性和系统整体运行的动力性和燃油经济性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种多段式液压机械无级传动系统及其控制方法，该传动系统及其控制方法能够根据拖拉机在田间运输和田内低速作业等不同行驶状况和工作情况下分别提供相对应的较佳工作段位并有效实现无级变速，保证了各个工作段的动力性和燃油经济性。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种多段式液压机械无级传动系统，包括机械传动机构、液压传动机构和相互平行布置的轴系机构，所述的轴系机构包括输入轴、倒挡轴和输出轴；所述的机械传动机构包括第一行星排汇流装置k1、第二行星排汇流装置k2、工作段切换装置和定轴齿轮系机构，其中，第一行星排汇流装置k1包含连
4、所述的液压传动机构包含液压变量泵和液压定量马达，液压变量泵和液压定量马达二者通过液压传动轴串联布置，液压传动轴与输入轴和输出轴水平平行布置，且在液压传动轴首端布置有与第一齿轮相配合的第二齿轮、第三齿轮和位于末端的第四齿轮，其中第三齿轮位于液压变量泵左侧，且下方配合第六齿轮。
5、所述的输入轴、倒挡轴、太阳轮轴、液压传动轴和输出轴水平且互相平行布置，且上述轴系均为符合强度要求的空心轴结构。
6、所述的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮次第顺序依次按照从左至右、从上至下，且根据液压机械传动功率流向排列，所述齿轮均为定轴齿轮。
7、所述的第一齿轮与输入轴固连在一起，所述第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮固连于液压传动轴上，所述第五齿轮、第一太阳轮和第二太阳轮固连于太阳轮轴上，第六齿轮和第七齿轮均通过离合器c2活性固连于第二齿圈，第八齿轮、第十齿轮和第十二齿轮均通过离合器c3、离合器c4、离合器c5活性连接于输出轴，第九齿轮和第十一齿轮均与第二行星架相连。
8、进一步的，所述第一行星排汇流装置k1和第二行星排汇流装置k2之间及附近的连接关系如下：第一行星排汇流装置k1的第一行星架与输入轴伸出轴通过离合器c1相连，第一行星排汇流装置k1的第一齿圈与第二行星排汇流装置k2的第二行星架相连接，第二行星排汇流装置k2的第二齿圈通过离合器c2与第六齿轮相连，且同时第二齿圈伸出端与制动器b相连，受到离合器c2和制动器b共同控制。
9、一种多段式液压机械无级传动系统的控制方法，分别包含前进档位的纯液压段(h)、纯机械段(m)、液压机械一段(hm1)和液压机械二段(hm2)，倒退档位的纯液压段(-h)、液压机械一段(-hm1)和液压机械二段(-hm2)，具体传动模式如下：
10、正向行驶；
11、纯液压工作段(h)：离合器c4和制动器b接合，同时离合器c1、离合器c2、离合器c3和离合器c5分离；动力依次经过输入轴、第一齿轮、第二齿轮、液压传动轴、第四齿轮、第五齿轮、太阳轮轴，由于制动器b将第二齿圈制动，动力通过第二行星架依次传输至第九齿轮、第十齿轮后经过输出轴输出；
12、纯机械工作段(m)：离合器c3接合，同时离合器c1、离合器c2、离合器c4、制动器b和离合器c5分离；动力依次经过输入轴、第一齿轮、第二齿轮、液压传动轴、第三齿轮、第六齿轮后，依次通过与第六齿轮相连接的第七齿轮、第八齿轮后通过输出轴输出；
13、液压机械一段(hm1)：离合器c2、离合器c4接合，同时离合器c1、离合器c3、制动器b和离合器c5分离；动力依次经过输入轴，第一齿轮、第二齿轮和液压传动轴，在第三齿轮处分流为液压路和机械路，液压路依次经过第四齿轮、第五齿轮、太阳轮轴，第二太阳轮，机械路依次经过第六齿轮、离合器c2、第二齿圈，之后液压路和机械路在第二行星排汇流装置k2处汇流，依次通过第二行星架、第九齿轮、第十齿轮、输出轴输出；
14、液压机械二段(hm2)：离合器c1、离合器c4接合，同时离合器c2、离合器c3、制动器b和离合器c5分离；动力依次经过输入轴和第一齿轮，在第一齿轮处分流为液压路和机械路，液压路依次通过第二齿轮、液压传动轴、第四齿轮、第五齿轮、太阳轮轴和第一太阳轮轴，机械路依次经过离合器c1、第一行星架，两路在第二行星排汇流装置k2处汇流后依次通过第一齿圈、第二行星架、第九齿轮、第十齿轮、输出轴输出；
15、倒车行驶；
16、纯液压工作段(-h)：离合器c5和制动器b接合，同时离合器c1、离合器c2、离合器c3和离合器c4分离；动力依次经过输入轴、第一齿轮、第二齿轮、液压传动轴、第四齿轮、第五齿轮、太阳轮轴，由于制动器b将第二齿圈制动，动力通过第二行星架依次传输至第十一齿轮、倒挡轴、第十二齿轮后经过输出轴输出；
17、液压机械一段(-hm1)：离合器c2、离合器c5接合，同时离合器c1、离合器c3、制动器b和离合器c4分离；动力依次经过输入轴，第一齿轮、第二齿轮和液压传动轴，在第三齿轮处分流为液压路和机械路，液压路依次经过第四齿轮、第五齿轮、太阳轮轴，第二太阳轮，机械路依次经过第六齿轮、离合器c2、第二齿圈，之后液压路和机械路在第二行星排汇流装置k2处汇流，后依次传输至第十一齿轮、倒挡轴、第十二齿轮后经过输出轴输出；
18、液压机械二段(-hm2)：离合器c1、离合器c5接合，同时离合器c2、离合器c3、离合器c4、制动器b分离；动力依次经过输入轴和第一齿轮，在第一齿轮处分流为液压路和机械路，液压路依次通过第二齿轮、液压传动轴、第四齿轮、第五齿轮、太阳轮轴和第一太阳轮轴，机械路依次经过离合器c1、第一行星架，两路在第二行星排汇流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，包括机械传动机构、液压传动机构和相互平行布置的轴系机构，所述的轴系机构包括输入轴(1)、倒挡轴(25)和输出轴(27)；所述的机械传动机构包括第一行星排汇流装置K1、第二行星排汇流装置K2、工作段切换装置和定轴齿轮系机构，其中，第一行星排汇流装置K1包含连接于太阳轮轴(10)的第一太阳轮(11)、第一行星轮(12)、第一行星架(13)和第一齿圈(14)，第二行星排汇流装置K2包含同样连接于太阳轮轴(10)的第二太阳轮(17)、第二行星架(15)、第二行星轮(16)和第二齿圈(18)，工作段切换装置包含与第一行星架(13)相连的离合器C1(28)、与第二齿圈(18)相连接的离合器C2(29)、离合器C3(31)、离合器C4(32)、离合器C5(33)和制动器B(30)，定轴齿轮系机构包含连接于发动机输入轴(1)的第一齿轮(2)、与离合器C2(29)相连的第六齿轮(19)和第七齿轮(20)、与第二行星架(15)相连的第九齿轮(22)和第十一齿轮(24)、与输出轴(27)活性相连的第八齿轮(21)、第十齿轮(23)和第十二齿轮(26)，其
2.根据权利要求1所述的一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，所述的输入轴(1)、倒挡轴(25)、太阳轮轴(10)、液压传动轴(4)和输出轴(27)水平且互相平行布置，且上述轴系均为符合强度要求的空心轴结构。
3.根据权利要求2所述的一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，所述的第一齿轮(2)、第二齿轮(3)、第三齿轮(5)次第顺序依次按照从左至右、从上至下，且根据液压机械传动功率流向排列，所述齿轮均为定轴齿轮。
4.根据权利要求3所述的一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，所述的第一齿轮(2)与输入轴(1)固连在一起，所述第二齿轮(3)、第三齿轮(5)和第四齿轮(8)固连于液压传动轴(4)上，所述第五齿轮(9)、第一太阳轮(11)和第二太阳轮(17)固连于太阳轮轴(10)上，第六齿轮(19)和第七齿轮(20)均通过离合器C2(29)活性固连于第二齿圈(18)，第八齿轮(21)、第十齿轮(23)和第十二齿轮(26)均通过离合器C3(31)、离合器C4(32)、离合器C5(33)活性连接于输出轴(27)，第九齿轮(22)和第十一齿轮(24)均与第二行星架(15)相连。
5.根据权利要求4所述的一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，所述第一行星排汇流装置K1和第二行星排汇流装置K2之间及附近的连接关系如下：第一行星排汇流装置K1的第一行星架(13)与输入轴(1)伸出轴通过离合器C1(28)相连，第一行星排汇流装置K1的第一齿圈(14)与第二行星排汇流装置K2的第二行星架(15)相连接，第二行星排汇流装置K2的第二齿圈(18)通过离合器C2(29)与第六齿轮(19)相连，且同时第二齿圈(18)伸出端与制动器B(30)相连，受到离合器C2(29)和制动器B(30)共同控制。
6.一种基于权利要求1所述的多段式液压机械无级传动系统的控制方法，其特征在于，包括前进档位的纯液压段(H)、纯机械段(M)、液压机械一段(HM1)和液压机械二段(HM2)，倒退档位的纯液压段(-H)、液压机械一段(-HM1)和液压机械二段(-HM2)，具体传动模式如下：
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述的液压路中，液压马达-泵系统之间的转速计算方法如下，
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述的纯液压工作段(H)、纯机械工作段(M)、液压机械工作段一(HM1)和液压机械工作段二(HM2)的速比，即输出转速nout和输入转速nin之比的计算方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，包括机械传动机构、液压传动机构和相互平行布置的轴系机构，所述的轴系机构包括输入轴(1)、倒挡轴(25)和输出轴(27)；所述的机械传动机构包括第一行星排汇流装置k1、第二行星排汇流装置k2、工作段切换装置和定轴齿轮系机构，其中，第一行星排汇流装置k1包含连接于太阳轮轴(10)的第一太阳轮(11)、第一行星轮(12)、第一行星架(13)和第一齿圈(14)，第二行星排汇流装置k2包含同样连接于太阳轮轴(10)的第二太阳轮(17)、第二行星架(15)、第二行星轮(16)和第二齿圈(18)，工作段切换装置包含与第一行星架(13)相连的离合器c1(28)、与第二齿圈(18)相连接的离合器c2(29)、离合器c3(31)、离合器c4(32)、离合器c5(33)和制动器b(30)，定轴齿轮系机构包含连接于发动机输入轴(1)的第一齿轮(2)、与离合器c2(29)相连的第六齿轮(19)和第七齿轮(20)、与第二行星架(15)相连的第九齿轮(22)和第十一齿轮(24)、与输出轴(27)活性相连的第八齿轮(21)、第十齿轮(23)和第十二齿轮(26)，其中第八齿轮(21)、第十齿轮(23)和第十二齿轮(26)分别通过离合器c3(31)、离合器c4(32)、离合器c5(33)与输出轴(27)活性连接，另外第十一齿轮(24)和第十二齿轮(26)之间布置有倒挡轴(25)；
2.根据权利要求1所述的一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，所述的输入轴(1)、倒挡轴(25)、太阳轮轴(10)、液压传动轴(4)和输出轴(27)水平且互相平行布置，且上述轴系均为符合强度要求的空心轴结构。
3.根据权利要求2所述的一种多段式液压机械无级传动系统，其特征在于，所述的第一齿轮(2)、第二齿轮(3)、第三齿轮(5)次第顺序依次按照从左至右、从上至下，且根据液压机械传动功率流向排列，所述齿轮均为定轴齿轮。
4.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐立友，李文硕，刘孟楠，赵静慧，赵腾龙，李妍颖，雷生辉，张静云，赵思夏，吴依伟，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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