一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法技术

本发明专利技术公开了一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法，将拖拉机动力升挡控制过程分为换挡准备阶段、档位重叠阶段、转速同步阶段和档位强化阶段，通过对接合离合器、分离离合器和发动机的协调控制，实现动力升挡过程中变速传动系统始终保持恒扭矩输出的目的，从而使得拖拉机动力换挡平顺、无冲击。

Constant torque power lifting control method of large horsepower tractor

The invention discloses a large horsepower tractor with constant torque dynamic upshift control method, the tractor power up control process is divided into the preparation stage, the shift gear overlap phase, speed synchronization gear stage and strengthening stage, through the coordinated control of the clutch, clutch and engine, realize the power transmission system ascending process remains constant torque output, so that the tractor power shift smoothly and without impact.

【技术实现步骤摘要】
一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法
本专利技术属于拖拉机动力换挡控制领域，具体来说是一种针对多离合器式大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法。技术背景拖拉机工作有以下特点：(1)受农艺和机具承载能力影响，一般匀速运动；(2)为了提高生产率，油门开度一般在80％以上；(3)工作阻力会波动，传统的手动变速器难以适应工作阻力的变化，需停车换挡；针对拖拉机的作业特点，国外提出了‘PowerShift’(动力换挡)传动系统，配置这种传动系统的拖拉机成本也比较高。该传动系统有效扩大了拖拉机持续工作的工作阻力范围，避免了传统手动变速器因工作阻力变化引起的频繁停车换挡，提高了拖拉机的生产效率。拖拉机作业换挡一般在很大负载条件下，若采用非动力换挡控制方法，由于车速低，拖拉机很容易停车，从而影响生产率。如何避免拖拉机在自动变速过程中因动力中断而停车是拖拉机动力换挡控制系统研发过程中需要解决的关键问题之一。所谓动力换挡，又称“带载换挡”，是在满足一定换挡品质要求的前提下，保证换挡过程中动力不中断的换挡。动力升挡属于动力换挡技术的一部分，在多离合器式动力传动系统中，通过两个或多个离合器实现换挡过程动力持续输出，当分离离合器还未完全分离时接合接合离合器，以保证动力不中断。但在升挡过程中，当接合离合器完全接合时，若分离离合器仍然未分离，则产生寄生功率，寄生功率也被称之为循环功率，该功率除了造成不必要的能量损失外，还会对传动系统零部件造成很大损害。拖拉机作业有牵引、旋耕和收割多种形式，当作业时，动力升挡还需保证拖拉机作业质量和效率，若在升挡过程中拖拉机的输出扭矩变化过大，则无法保证作业质量，容易对机具造成损害，同时且伴随会出现升档顿挫，影响升档平顺性，而仅仅通过对大马力拖拉机的换挡离合器进行控制无法很难实现动力升档过程中始终恒扭矩输出。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术存在的不足之处，提出一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法，以期通过对分离、接合离合器压力以及柴油发动机输出功率进行控制，实现动力升挡过程中变速传动系统始终保持恒扭矩输出的目的，从而使得拖拉机动力换挡平顺、无冲击。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法的特点是将拖拉机恒扭矩动力升挡控制的过程分为：换挡准备阶段、档位重叠阶段、转速同步阶段和接合强化阶段，并按如下步骤进行：步骤1、在所述换挡准备阶段，增大接合离合器的作动压力至所述接合离合器维持的压力p准，使接合离合器处于扭矩传递临界状态，以消除接合离合器的空行程；步骤2、在所述档位重叠阶段，逐步增大所述接合离合器的作动压力至接合离合器负载扭矩压力p合为止，并逐步减小所述分离离合器的作动压力，且分离离合器与接合离合器的作动压力满足档位重叠阶段的压力增量关系，同时提高柴油发动机的输出功率ΔPe以补偿接合离合器的滑摩功损失；在档位重叠阶段结束时刻，保持所述接合离合器的作动压力为所述接合离合器的负载扭矩压力p合，并减小所述分离离合器的作动压力至0；步骤3、在所述转速同步阶段，保持接合离合器的作动压力，同时降低柴油发动机输出功率至负载功率PL并维持不变，直至所述接合离合器主从动盘的转速同步为止；步骤4、在所述接合强化阶段，保持柴油发动机的输出功率不变，同时增大所述接合离合器的作动压力至接合离合器扭矩传递的压力上限p终。本专利技术所述的大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法的特点也在于：利用式(1)计算所述接合离合器在准备阶段维持的压力p准：式(1)中，Fpre为所述接合离合器的复位弹簧的预压缩弹簧力；Ff为活塞摩擦力；Ah为活塞有效作用面积。利用式(2)计算所述接合离合器的负载扭矩压力p合：式(2)中，q为相邻两挡传动比比值；TL为所述分离离合器传递的扭矩；k为摩擦特性系数，由摩擦片片数、摩擦接触面内外径和摩擦片材料决定；档位重叠阶段的接合与分离离合器压力增量关系满足式(3)：式(3)中，Δp分为所述分离离合器的压力增量；Δp合为所述接合离合器的压力增量，q为相邻两挡传动比比值。在档位重叠阶段提高的柴油发动机的输出功率ΔPe满足式(4)：ΔPe＝kΔp合Δω合(4)式(4)中，Δω合为接合离合器主从动盘的转速差。转速同步阶段的负载功率PL按式(5)计算：PL＝TLωv(5)式(5)中，ωv为输出轴转速。利用式(6)计算所述接合离合器扭矩传递的压力上限P终：p终＝ηp合(6)式(6)中，η为大于1的系数。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：1、本专利技术通过建立换挡过程中档位重叠阶段的分离与接合离合器作动压力的增量关系，使得接合离合器在档位重叠阶段始终处于结合状态，减少了不必要的滑摩功损失。2、本专利技术根据在换挡过程中的功率平衡关系，在升挡过程中通过提高柴油发动机的输出功率弥补了在档位重叠阶段的滑摩功损失，从而实现了输出扭矩恒定、换挡无冲击。附图说明图1为本专利技术动力换挡变速器的动力传递路线示意图；图2为本专利技术柴油发动机输出功率变化曲线图；图3为本专利技术分离接合离合器作动压力变化曲线图。图4为本专利技术换挡过程中输出扭矩变化曲线图；图5为本专利技术换挡过程中输入输出转速变化曲线图。具体实施方式本实施例中，一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法，是将拖拉机恒扭矩动力升挡控制的过程分为：换挡准备阶段、档位重叠阶段、转速同步阶段和接合强化阶段，通过对接合离合器、分离离合器和发动机的协调控制实现恒扭矩升档，参阅图1-图5，具体的说，是按如下步骤进行：步骤1、在换挡准备阶段，即t1～t2阶段，增大接合离合器的作动压力至接合离合器维持的压力p准，使接合离合器处于扭矩传递临界状态，以消除接合离合器的空行程；接合离合器在准备阶段维持的压力p准利用式(1)计算：式(1)中，Fpre为所述接合离合器的复位弹簧的预压缩弹簧力；Ff为活塞摩擦力；Ah为活塞有效作用面积。步骤2、在档位重叠阶段，即t2～t3阶段，逐步增大接合离合器的作动压力至接合离合器负载扭矩压力p合为止，并逐步减小分离离合器的作动压力，且分离离合器与接合离合器的作动压力满足档位重叠阶段的压力增量关系，同时提高柴油发动机的输出功率ΔPe以补偿接合离合器的滑摩功损失，分离离合器传递扭矩逐步减小，接合离合器传递扭矩逐步增大，动力逐步从分离离合器过渡到接合离合器，同时输出扭矩恒定；在档位重叠阶段结束时刻，保持接合离合器的作动压力为接合离合器的负载扭矩压力p合，接合离合器传递了所有负载扭矩，减小分离离合器的作动压力至0，接合离合器传递的扭矩为0，变速器的输出扭矩等于负载扭矩；接合离合器的接合离合器负载扭矩压力p合利用式(2)计算：式(2)中，q为相邻两挡传动比比值；TL为所述分离离合器传递的扭矩；k为摩擦特性系数，由摩擦片片数、摩擦接触面内外径和摩擦片材料决定。其中，摩擦特性系数k的计算按照以下方法进行：1、当离合器为干式离合器时，摩擦特性系数k利用式(3)计算：式(3)中，μ、S、Z、R0、R1分别为离合器摩擦系数、接触面积、摩擦片片数、摩擦片外径和内径。2、当离合器为湿式离合器时，摩擦特性系数k可通过台架实验得到，具体按照以下实验方法进行：将湿式离合器接入离合器试验台，试验台的输出端接入负载，离合器的作动压力Fsend和负载扭矩Tload通过电动液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法，其特征是将拖拉机恒扭矩动力升挡控制的过程分为：换挡准备阶段、档位重叠阶段、转速同步阶段和接合强化阶段，并按如下步骤进行：步骤1、在所述换挡准备阶段，增大接合离合器的作动压力至所述接合离合器维持的压力p准，使接合离合器处于扭矩传递临界状态，以消除接合离合器的空行程；步骤2、在所述档位重叠阶段，逐步增大所述接合离合器的作动压力至接合离合器负载扭矩压力p合为止，并逐步减小所述分离离合器的作动压力，且分离离合器与接合离合器的作动压力满足档位重叠阶段的压力增量关系，同时提高柴油发动机的输出功率ΔPe以补偿接合离合器的滑摩功损失；在档位重叠阶段结束时刻，保持所述接合离合器的作动压力为所述接合离合器的负载扭矩压力p合，并减小所述分离离合器的作动压力至0；步骤3、在所述转速同步阶段，保持接合离合器的作动压力，同时降低柴油发动机输出功率至负载功率PL并维持不变，直至所述接合离合器主从动盘的转速同步为止；步骤4、在所述接合强化阶段，保持柴油发动机的输出功率不变，同时增大所述接合离合器的作动压力至接合离合器扭矩传递的压力上限p终。

【技术特征摘要】
1.一种大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法，其特征是将拖拉机恒扭矩动力升挡控制的过程分为：换挡准备阶段、档位重叠阶段、转速同步阶段和接合强化阶段，并按如下步骤进行：步骤1、在所述换挡准备阶段，增大接合离合器的作动压力至所述接合离合器维持的压力p准，使接合离合器处于扭矩传递临界状态，以消除接合离合器的空行程；步骤2、在所述档位重叠阶段，逐步增大所述接合离合器的作动压力至接合离合器负载扭矩压力p合为止，并逐步减小所述分离离合器的作动压力，且分离离合器与接合离合器的作动压力满足档位重叠阶段的压力增量关系，同时提高柴油发动机的输出功率ΔPe以补偿接合离合器的滑摩功损失；在档位重叠阶段结束时刻，保持所述接合离合器的作动压力为所述接合离合器的负载扭矩压力p合，并减小所述分离离合器的作动压力至0；步骤3、在所述转速同步阶段，保持接合离合器的作动压力，同时降低柴油发动机输出功率至负载功率PL并维持不变，直至所述接合离合器主从动盘的转速同步为止；步骤4、在所述接合强化阶段，保持柴油发动机的输出功率不变，同时增大所述接合离合器的作动压力至接合离合器扭矩传递的压力上限p终。2.根据权利要求1所述的大马力拖拉机恒扭矩动力的升挡控制方法，其特征在于：利用式(1)计算所述接合离合器在准备阶段维持的压力p准：式(1)中，Fpre为所...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏光，施信信，滑杨莹，郭东云，郑友，闫瑞琦，邹斌，杜克，谢海，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34