从登高车传动结构的优化趋势来看,目前以纯电动传动、机电混合传动和机液混合传动为方向展开研究 东莞洪梅登高车出租, 东莞登高车出租, 登高车出租 这三种结构都是基于传统机械传动演变而来,在技术层次上与当前现状契合,且各有特点,分别适用于不同车辆。纯电动传动是指在整个传动系统中以电动装置取代原有的发动机组,以电信号取代机械信号进行传递,电能转化为机械能输出,整个过程零污染、零排放。但由于受到充电设备、充电效率、蓄电池电池寿命、功率密度、能量密度及生产成本等诸多因素的限制,目前纯电动系统仅适用于小型汽车中短距离行驶,应用范围受限。机电混合传动是传统机械传动与电动相结合的传动形式,其传动系统的动力输入为发动机与电动机,在车辆行驶过程中,机械部分直接以机械形式传递,电动部分以电信号传递,动力传输较为迅速。此外,该系统通常会在某些工况下对能量进行回收、储存和再利用。该系统广泛应用于以乘用车为主的轻型车辆,被认为是当前最具有开发和推广前景的汽车传动形式之一。但由于电机与蓄电池功率密度比较低,输出转矩受限,机电混合传动并不适用于中、重型车辆。机液混合传动是传统机械传动与液压传动相结合的传动形式,兼具机械传动大功率、高效率与液压传动稳定可靠、无级调速等特点,在传动通路中以机械能和液压能传递,其中二次元件将液压能转化为机械能输出,输出过程比较平顺。此外,在液压回路中通常会有蓄能器,对制动或减速时的惯性能量进行回收、储存和再利用。目前该传动系统大多应用于工程车辆与特种车辆,受到液压部件体积、重量及可靠性等因素影响,目前尚未用于轻型车辆。以上三种传动形式有别于传统机械传动,都具有较好的驾驶平顺性、燃油经济性,尤其是后两种混合传动因动力性强、续航久、优化成本低等优点广受好评,但从目前汽车市场来看,这三种传动形式的现状却是各有不同。
目前汽车市场乘用车占主导,数量庞大,各车企对其投入较大,大力发展纯电动和机电混合传动,且量产效果较好,市场占有率较高。而客车市场初期由机液混合传动占据,但随着纯电动和机电混合传动的发展,逐渐被取代,机液混合传动应用空间被压缩,停留在工程车辆与特种车辆方面。但就整体车辆状况而言,流动范围更大的运输车辆的传动系统优化被忽视,三种传动系统均未得到有效应用。而此类车辆大多以柴油机为主,其排放与污染系数远超过同级乘用车,目前由于利润与市场等多方面因素,车企也没有太大投入,市场相对空白。三种传动系统中,纯电动传动和机电混合传动因续航里程短、能量密度低并不适用,而机液混合传动从布置结构、能量密度、功率输出等多方面与该类车辆能够较好地契合,故运输车辆的传动系统优化方向趋向于机液混合传动。综上所述,若以运输车辆为原型,对可用于该类车辆的机液混合传动系统进行特性研究,对于以后开发实际应用的运输车辆混合传动系统有着重要的意义。
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机液混合传动性能特点传统机械传动是以减速器、变速器、差速器等机械结构实现传动,纵向布置范围广,传递效率高,适合大功率传递,速度调节通过变速器来实现(调速形式由变速器类型决定),通常在调速过程中存在一定震动冲击,对驾驶平顺性有一定的影响。液压传动是使用液压元件进行能量转换,能量传递为液压能到机械能,传递过程较为柔和平顺,且具有无级调速特性,震动冲击较小,符合当前平顺性要求,但由于液压元件结构限制,传递效率相对不高。而机液混合传动是以传统机械传动与液压传动为基础演变而来,具有机械传动高效率、大功率和液压传动柔和平顺、无级变速等双面优势。由于蓄能器作用,又具有一定的馈能特性。一般情况下,动力根本来源还是发动机,故相较电动及机电混合而言,应用机械液压混合传动的车辆优化了发动机的工作区域,在续航里程、功率输出和速度调节方面有着更大优势。从调速角度,机液混合传动与机电混合传动各有特色,其原理也不尽相同。机电混合传动无级调速是通过变速器或改变电流大小来实现,目前市面上此类混合传动还是以无级变速器为主,震动冲击较小;而机液混合传动一般极少采用机械变速结构,而是通过调节液压系统来实现无级调速,调节过程更为平顺。从储能角度,机液混合传动以液压蓄能器储能为主,而机电混合传动是蓄电池充电储能,通过对比它们的性能,可以发现液压蓄能器储能有如下优势:(1)功率密度大蓄电池能量密度高,可长时间供能,但功率密度小,能量回收量较小,效率偏低,故对于中重型车辆传动,无法提供较大功率或转矩完成加速或者爬坡工况[8];而液压蓄能器虽然能量密度不高,但功率密度大,能够根据行驶要求提供恒定功率或转矩辅助输出,并快速稳定地回收惯性能量,效率高[9]。因此,机液混合传动系统更适用于需要大功率大转矩输出及频繁能量交互的工程车辆、专用车辆及运输车辆等。(2)循环效率高储能系统根据工况及控制要求进行充放能,其效率称之为循环效率。蓄能器循环次数明显高于蓄电池,且充放能过程中能量消耗低于蓄电池,故循环效率较高。随着新材料应用及制造工艺进步,液压储能系统的循环效率不断提高,目前最高可达82%。(3)能量释放稳定从能量释放的角度来看,蓄电池通过放电释放电能,在释放过程中可瞬间达到一个较高数值,但该过程会对机械部件造成一定的冲击;而蓄能器释放液压能的过程相对平缓,4对机械部件的瞬间冲击性较小,在车辆行驶过程中更大程度地减少震动冲击。(4)安全与环保系数高蓄电池使用过程属于化学反应过程,对外界环境有特殊要求,存在一定的驾驶安全隐患,且报废后处理不当会对环境造成很大污染;而蓄能器的外壳材料化学性能比较稳定,对环境要求较低,且使用过程不存在化学反应,相对绿色环保。
机液混合传动系统主要由发动机、离合器、液压元件(能量转换与输入输出)、液压蓄能器、主减速器及其他齿轮传动机构等组合而成,根据结构、布置形式、动力传递路线不同,通常将机液混合传动系统分为串联式、轮边式、并联式和混联式四种类型。(1)串联式机液混合传动系统串联式机液混合传动是以液压传动为主的串联混合传动形式,其结构如图1.3所示,其液压系统执行机构为恒压变量泵和二次元件(双可逆变量泵/马达)。该系统的动力输出以发动机为主、高压蓄能器为辅,发动机为恒压变量泵提供能量,进一步驱动变量液压泵/马达输出功率转矩到负载,动力传递过程包括机械传动、液压传动、机械传动三个相连环节,而液压蓄能器对车辆制动动能和发动机多余能量进行回收储存,并在车辆启动、加速时二次利用,既满足车辆动力性要求又可以减少油耗。此外,液压系统位于发动机与外界负载之间,断开了其直接联系,对负载变化引起的震动冲击有一定的缓冲效果,且液压调节优化了发动机工作区域,提高了车辆燃油经济性和行驶平顺性。但该系统能量转化频繁,且完全由液压系统进行调节,受液压传动效率低的影响,系统整体传动效率偏低,仅适用于频繁启停的城市交通和工程机械[13],但相较纯电动和机电混合传动在这些领域的应用没有任何优势,故应用范围较小。(2)轮边式机液混合传动系统轮边式机液混合传动系统是串联式的特殊形式,液压执行元件直接与车轮相连,传递动力驱动行驶,其结构紧凑复杂,成本较高,为特殊机械应用。(3)并联式机液混合传动系统并联式机液混合传动系统是机械与液压并行的混合传动形式,液压系统只有一个二次元件充当执行机构,与机械支路分别单独或同时传输动力驱动负载。对于低速、小功率工况,若蓄能器能量满足需求,则可单独使用液压传动;对于中高速平稳行驶,可由机械路线单独传递系统动力驱动行驶;而在高速行驶、急加速或爬坡工况中,两条传动路线共同作用,通过传动系统的动力耦合装置汇集发动机与蓄能器能量,并输出功率驱动行驶。与串联式类似,并联式液压支路可对制动能量进行回收再利用,且由于并联效果,液压支路能量与机械支路冲突较小。通常并联式系统只是在机械传动路线上耦合一组液压系统,对机械传动结构变动小,保留了机械传动高效率的特点。但是该系统发动机通过机械结构与驱动轮连接,不受液压系统调节,不利于优化发动机的工作点,且无级变速通过变速器实现,平顺性提升空间较小,适用于工程机械。(4)混联式机液混合传动系统混联式机液混合传动系统因传动形式为机械与液压功率分流,故也称功率分流式机液混合传动(以下均称功率分流式),它是并联式结构和串联式结构的综合,兼顾二者的优点,使发动机、二次元件等部件进行更多优化匹配,保证发动机工作在最佳燃油经济性区域,以达到降低排放和油耗的目标。此外,功率分流机构使机械液压两条传动路线相互影响,实现无级调速。功率分流式系统调速范围广、功率转矩传递区间大,效率高,对各种车辆的适应性强,平顺性较好。但由于功率分流式机械液压两条支路相互影响,其结构设计和控制规则较为复杂,设计成本高。因此,结构优化、模式丰富及控制智能成为功率分流式的主要研究方向。由于本是对运输车辆机液混合传动系统进行特性研究,侧重于系统特性及实际应用能力,故通过对比四种机液混合传动的性能及应用,选择功率分流式机液混合传动系统展开研究。
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