串联混合动力拖拉机驱动系统设计

• 作 者: 刘孟楠
• 机 构: 河南科技大学
• 出 处: 河南科技大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 拖拉机 驱动系统 结构设计 牵引特性

针对传统拖拉机存在变速器结构复杂、柴油机能源转换效率较低、高油耗、高排放等问题，为适应我国节能减排政策，提高清洁能源在农业产能中所占比重，开展关于串联混合动力拖拉机驱动系统设计方法的研究具有一定的理论意义和实用价值。　　本文基于拖拉机犁耕作业工况，设计了串联混合动力驱动系统的结构方案，研究了电动机、蓄电池、发电机的选型方法，制定了质量参数的约束条件，基于额定牵引力计算确定了相关参数。根据拖拉机负荷率的不同，设计了变速器的结构和排挡方案。通过建立柴油机、传动系、行走系、电动机、蓄电池的数学模型，确定了影响工作特性的主要变量。以东方红1804拖拉机为实例，设计了串联混合动力驱动系统，分析了牵引性能。结果表明：串联混合动力拖拉机牵引特性曲线完全覆盖传统拖拉机的工作特性场，牵引效率提高2.98％以上；柴油机同传动系机械解耦，控制过程相对独立，平均等效燃油消耗率降低2.64%以上；变速器机械结构得到较大简化，齿轮副数目下降60%，传动效率较高；变速器排挡方案合理，可满足拖拉机不同作业工况下的负载需求。设计了串联混合动力拖拉机驱动系统控制方案，制定了能量管理策略，选定了动力混合过程中的供能模式。根据拖拉机牵引作业时车速变化小于牵引力变化的特点，基于PSO算法优化了电动机的控制策略，并进行了仿真分析。结果表明：控制算法对于负载突变具有较好自适应性，设定工况全程电动机工作效率保持92%～94%。