無級變速器補償缸功能失效分析

鄭榮亮　李良　文敏　麥賢承　劉玉舒　繆海遒

摘 要：針對無級變速器補償缸功能失效問題，從補償缸裝配結構、工作原理及原理計算公式分析影響因素，并依此設計單一影響因素逐一排查，最終找到根本原因的一種思路方法，這為無級變速器補償缸功能失效提供了一種解決的思路。

關鍵詞：無級變速器;補償缸;平衡缸;功能;失效

1 引言

無級變速器補償缸安裝在帶輪油缸外側，起到平衡帶輪油缸因高速轉動而產生的離心力的作用。補償缸功能失效會影響變速機構速比控制的響應速度及精度，整車踩油門變速遲緩，直接影響油耗等現象。本文簡介一種無級變速器補償缸功能失效問題解決思路。

2 系統結構及工作原理

無級變速器在工作過程中，補償缸隨著帶輪油缸不停做旋轉運動，由于補償缸與帶輪油缸面積相等，兩者均由相同的轉速而產生大小相等，方向相反的壓力。平衡掉帶輪油缸控制油腔內的離心力，使得無級變速器速比變化處于比較精準控制當中。

2.1 系統結構及油路

潤滑油從閥塊經過分配后按照一定的流量值經過以下油路后到達補償缸，見圖1：

閥塊→中殼體→分油盤→前殼體→補償缸蓋板→從動帶輪軸→從動活塞→補償缸

2.2 工作原理

補償缸功能：平衡從動油缸內油品因為旋轉產生的動壓，具體原理如圖2 ：

理論分析：無級變速器在固定速比和轉速工況下，不斷扭矩升，主動壓力與從動壓力的比值（KpKs）滿足以下曲線理論曲線，并且隨扭矩的增加，曲線與理論KpKs曲線重合，見圖3。

KpKs計算公式：

式中：

Ppri：主動油缸壓力

Apri：主動油缸面積

fcpri：主動離心系數

np：主動轉速

Psec：從動油缸壓力

Asec：從動油缸面積

Fcsec：主動離心系數

ns：從動轉速

Fspring：從動彈簧壓力

3 問題來源

某款無級變速器在進行臺架KpKs標定測試試驗時，發現其測量的KpKs與理論的偏置值較大，扭矩不斷升高，主動壓力與從動壓力的比值（KpKs）與理論曲線相比明顯偏高（正常值約1.8，異常值約2.2），并且隨扭矩的增加，比值逐漸減小，與補償缸工作原理不符分析認為補償缸功能失效。

4 分析過程

4.1 原因分析

根據補償缸KpKs計算公式，推論出在一樣的硬件條件下，KpKs值主要與工作轉速與工作壓力有關，因而，只要控制轉速一致的情況下，分析油液壓力就可以確定原因。

根據現狀調查和補償缸工作原理及油路分析，確認了以下原因（圖4）：

根據魚骨圖原因分析，把可疑因素集中為六點，并逐一排查，通過采集傳感器主動油缸壓力、從動油缸壓力、主動轉速和從動轉速的數值來計算KpKs，并通過計算出來的KpKs來與理論KpKs曲線進行擬合評價，當KpKs（理論計算）≈KpKs（物理特性）即認為合格。

4.2 試驗驗證

將上述六個因素通過控制變量的方法，設計以下試驗并通過驗證，見表1：

分析結果從試驗1到試驗5，5組試驗，KpKs曲線仍然異常。同時，第6組試驗補償缸間隙配合與取消補償缸后試驗結果與異常KpKs曲線一致，補償缸密封結構配合與理論KpKs曲線一致，從而確定補償缸配合面密封異常是導致功能失效的主要原因。

5 制定對策

1、確定補償缸配合性泄漏為功能失效的主要原因，采用硫化橡膠密封結構，加強補償缸密封能力。

2.臺架試驗：

硫化橡膠補償缸安裝在變速箱上做KpKs試驗，計算出實際KpKs曲線，見圖5。對比KpKs理論曲線可知，補償缸硫化密封結構有效，補償缸功能失效問題得到解決。

6 結束語

根據理論分析了補償缸功能KpKs曲線，并以此做為補償缸功能是否失效的評判方法。這種方法在無級變速器補償缸功能失效問題分析提供了一個參考，提高解決此類問題的工作效率。

參考文獻：

[1]鄒乃威.方泳龍.王俊發.劉威.常勝.邵東偉.無級變速器從動缸的動壓補償[J]農機化研究，2007年12期.