煤矿机械发动机恒转速控制原则

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在煤矿机械的起步中，冲击度可以直接评判起步质量的好坏。在冲击度过小的时候，起步速度太慢；冲击度过大的时候，起步不稳定，影响其安全性以及舒适性。所以在研究车辆起步中要对冲击度把握好。冲击度的影响因素主要跟机械的本身因素、离合器的具体参数以及离合器的结合速度有关系，其中机械离合器的参数以及本身特性是特定的，所以改变冲击度就要改变离合器的接合速度。在决定滑磨功和冲击度的大小时，电控单元主要根据对离合器和油门的调控来实现这种要求。通过计算出的滑磨功和冲击度，可以将它们作为判别换挡动作时刻的合理性的依据。可以通过Runge—Kutte法来计算离合器接合速度的方程，分析方程组的微分方程可以得到离合器在接合过程中任意时刻主、从动部分的转速。

发动机恒转速控制原则

（1）与设定转速相比之下的优势发动机设定转速原则是指在机械启动时，发动转速判断的阀值要根据发动机中油门开度的大小作为依据。在机械的运行中当发动机转速的值比设定的值低的时候，离合器处于分开的状态；当发动机的转速值比设定的阀值高的时候，离合器处于接合的状态。发动机转速的控制原则根据离合器变化的速度不同有2种形式：①离合器定接合速度，其控制原则是指机械在运行中当发动机达到设定的阀值时，离合器以固定的值进行接合。在控制离合器的接合时间的时候，可以根据发动的转动惯量以及离合器从动盘转速进行调控。加快离合器的从动盘的速度可以使离合器的接合时间变短，但是速度的增加必然会导致离合器滑磨功的增大；②离合器变接合速度控制原则，其控制原则是指当机械在运行中发动机达到设定的阀值时，离合器用较快的速度进行接合。当离合器达到接合控制点的一半时，接合速度开始变得缓慢。在离合器主、从动盘转速差低于设定值的时候，在转速中提升离合器的接合速度，这种控制原则是从快速到缓慢的接合控制过程。在实际运行中一般采用第2种接合方式，可以降低发动机转度的判断阀值，继而减少离合器在主、从动盘上的转速变化量，在运行的过程中产生较少的滑磨功。在发动机恒转速控制原则上，要将转速的判断阀值设定在怠速附近，通过对最高转速、离合器的结合量、结合速度以及发动机油门的开度调控实现发动机恒转速的过程。这种方式的主要优势在于:在机械的启动中由于起步缓慢，所以发动机处于一种低速稳定的运行状态，减少了由于冲击度产生的滑磨功，同时低速的运行减少了元件之间的摩擦，延长了离合器的使用寿命；在发动机恒转速的运行过程中，减少了污染物的排放以及噪声的污染，起到了保护环境的作用。但是由于在机械恒转速的运行中，转动惯量所做的功没有起到加速离合器接合的作用，可以忽略不计。同时由于在离合器主、从动盘中的转速相同，在从动盘中的转速明显高于设定好的阀值，这就会使离合器的接合时间变长。所以在按照接合器时间长短的过程来划分，离合器定接合速度要比恒转度的控制原则消耗的时间短，但是产生的滑磨功最大。虽然恒转速的控制原则时间最长，但是综合起来考虑，恒转速还是机械自动控制中研究的重点方向。

（2）目标转速的确定发动机恒转速的控制主体思路是:先将发动机转速的阀值设定为怠速附近，目标转速定为机械在运行状态中油门开度下最大转矩时的速度，然后通过对离合器的接合量、速度以及油门的开度将发动机的实际速度与目标转速之间的偏差确定下来。如果离合器从动盘的转速比设定的值大的时候，要在接合的时候加快速度，直到离合器主、从动盘的转速相同为止。在对煤矿机械的发动机进行性能测试的时候，要将不同油门开度下发动机转速与转矩的变化关系表明出来，在确定目标转速时要将油门开度最大时发动机的转速作为依据，来决定离合器的接合量和接合速度。

（3）离合器接合过程离合器的接合过程可以分为快、慢、快3个阶段。在机械的开始运行期间，离合器首先进行快速结合，元件之间的摩擦量变小，消除了主、从动盘之间的摩擦间隙。然后离合器的结合速度逐步减缓，确保机械平稳、舒适的运行，这种状态可以减少冲击度的增加量。最后在离合器的主、从动盘之间的摩擦片同步运动以后，离合器的结合速度变快，增加了扭矩的变化量。在离合器接合的过程中要注意滑磨阶段时产生的滑磨功对机械运行产生的影响。如果产生的传递扭矩较小，使离合器的主、从动盘的摩擦时间变长，所以产生的滑磨功就越大。如果在离合器接合过程中，在滑摩阶段中以最短的时间内使传递扭矩增加，虽然理论上的时间短了，产生的滑磨功就变小了，但是在机械的起步过程中使冲击度以及动载荷变大，导致在启动时容易出现熄火，产生较大的安全隐患。所以在离合器的接合过程中，在滑摩阶段通过对离合器的控制，将发动机的转度保持在设定的范围之内，减短时间的同时又要保证产生少量的滑磨功，避免出现熄火的现象。在离合器的滑磨阶段，通过对离合器的结合速度调节离合器的状态，同时离合器的结、接合位置需要根据发动机的转速进行反馈控制。当发动的转速超过设定转速的最大阀值时，就要加快离合器的接合速度，使离合器的传递扭矩发生变化，逐渐地使其增加量变大；如果发动机的转度低于设定的转速阀值时，要保持离合器在这个状态下的接合位置，防止扭矩不断地增加，使转速不断地降低；如果发动机的转度低于设定的最小阀值时，要迅速将离合器分开，防止发动机熄火的现象产生。在机械进行坡道运行时，油门踏板值在较大的情况下，如果发动机的转速比设定的阀值转速要低，不能分离离合器，防止发动机在转度低的情况下，使机械向后运行，容易产生安全事故。

（4）离合器接合速度控制原则在机械的运行中一般分为起步、正常起步和急起步3种模式。通过对最小离合器起步油门的调控，根据变化量的不同产生的滑磨功也不同。在起步油门＜12%的时候，此种状态为爬行起步，起步比较平稳；当起步油门＜30%的时候，属于正常起步，既要满足起步过程中平稳的要求，又要尽量减少滑磨功的产生；当起步油门＞30%的时候，属于急起步的状态，在驾驶员遇到紧急情况或者急刹车的时候，导致产生较大的冲击度，使机械不能平稳地起步。对离合器的从动盘的控制要根据恒转速的控制原则，但是当离合器的从动盘的转速在达到某一设定值的时候，将脱离恒转速的控制原则，所以在这种情况下只有加快离合器的接合速度，缩短接合时间，才能减少离合器的在运行中产生的滑磨功。离合器从动盘转速的设定值不能随便规定，是要根据发动机油门开度的变化而变化。在加快离合器的接合速度后，要符合冲击度变化量的要求。

动力学仿真模型分析

在进行动力学仿真的时候要采用金属带无极自动变速机械传动系统，主要系统构成包括发动机、离合器、金属带无级变速装置以及减速器等车体构成。在机械的起步过程中离合器分为2个过程。包括主动盘和从动盘的控制。在离合器部分接合的状态下，所产生的转矩与发动机的转矩没有任何关系，是通过离合器膜片弹簧位移量的变化而产生的转矩变化。整个仿真过程实现了离合器的快、慢、快的控制原则。可以通过对仿真模型的分析，当发动机油门开度在20%左右时，在离合器的从动盘上最低转速＜600r/min，就能实现接合过程的恒转速起步控制原则。在这种状态下发动机的变化范围只能在1000~1600r/min，所以速度较为平稳，能够较好地改善发动机的工作条件，减少滑磨功的产生，延长了离合器的使用寿命。

结语

总而言之，通过对煤矿机械恒转速的控制，使发动机的转速变化范围较小，可以有效地降低离合器在接合过程中产生的滑磨功，同时还能较少对环境产生的噪声以及排放物的污染。在离合器的接合量控制中，主要是通过发动机油门开度、离合器主、从动盘转速以及油门变化率来作为控制的依据，使机械在运行中产生的冲击度和滑磨功能够在不影响机械运行的情况下进行调控，延长了离合器的使用寿命，具有很高的实用性。

作者：韩翠英单位：内蒙古机电职业技术学院