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在煤礦機(jī)械的起步中，沖擊度可以直接評(píng)判起步質(zhì)量的好壞。在沖擊度過(guò)小的時(shí)候，起步速度太慢；沖擊度過(guò)大的時(shí)候，起步不穩(wěn)定，影響其安全性以及舒適性。所以在研究車輛起步中要對(duì)沖擊度把握好。沖擊度的影響因素主要跟機(jī)械的本身因素、離合器的具體參數(shù)以及離合器的結(jié)合速度有關(guān)系，其中機(jī)械離合器的參數(shù)以及本身特性是特定的，所以改變沖擊度就要改變離合器的接合速度。在決定滑磨功和沖擊度的大小時(shí)，電控單元主要根據(jù)對(duì)離合器和油門的調(diào)控來(lái)實(shí)現(xiàn)這種要求。通過(guò)計(jì)算出的滑磨功和沖擊度，可以將它們作為判別換擋動(dòng)作時(shí)刻的合理性的依據(jù)?？梢酝ㄟ^(guò)Runge—Kutte法來(lái)計(jì)算離合器接合速度的方程，分析方程組的微分方程可以得到離合器在接合過(guò)程中任意時(shí)刻主、從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速。

發(fā)動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速控制原則

（1）與設(shè)定轉(zhuǎn)速相比之下的優(yōu)勢(shì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速原則是指在機(jī)械啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速判斷的閥值要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)中油門開(kāi)度的大小作為依據(jù)。在機(jī)械的運(yùn)行中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的值比設(shè)定的值低的時(shí)候，離合器處于分開(kāi)的狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速值比設(shè)定的閥值高的時(shí)候，離合器處于接合的狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的控制原則根據(jù)離合器變化的速度不同有2種形式：①離合器定接合速度，其控制原則是指機(jī)械在運(yùn)行中當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到設(shè)定的閥值時(shí)，離合器以固定的值進(jìn)行接合。在控制離合器的接合時(shí)間的時(shí)候，可以根據(jù)發(fā)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控。加快離合器的從動(dòng)盤的速度可以使離合器的接合時(shí)間變短，但是速度的增加必然會(huì)導(dǎo)致離合器滑磨功的增大；②離合器變接合速度控制原則，其控制原則是指當(dāng)機(jī)械在運(yùn)行中發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到設(shè)定的閥值時(shí)，離合器用較快的速度進(jìn)行接合。當(dāng)離合器達(dá)到接合控制點(diǎn)的一半時(shí)，接合速度開(kāi)始變得緩慢。在離合器主、從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速差低于設(shè)定值的時(shí)候，在轉(zhuǎn)速中提升離合器的接合速度，這種控制原則是從快速到緩慢的接合控制過(guò)程。在實(shí)際運(yùn)行中一般采用第2種接合方式，可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)度的判斷閥值，繼而減少離合器在主、從動(dòng)盤上的轉(zhuǎn)速變化量，在運(yùn)行的過(guò)程中產(chǎn)生較少的滑磨功。在發(fā)動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速控制原則上，要將轉(zhuǎn)速的判斷閥值設(shè)定在怠速附近，通過(guò)對(duì)最高轉(zhuǎn)速、離合器的結(jié)合量、結(jié)合速度以及發(fā)動(dòng)機(jī)油門的開(kāi)度調(diào)控實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速的過(guò)程。這種方式的主要優(yōu)勢(shì)在于:在機(jī)械的啟動(dòng)中由于起步緩慢，所以發(fā)動(dòng)機(jī)處于一種低速穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，減少了由于沖擊度產(chǎn)生的滑磨功，同時(shí)低速的運(yùn)行減少了元件之間的摩擦，延長(zhǎng)了離合器的使用壽命；在發(fā)動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速的運(yùn)行過(guò)程中，減少了污染物的排放以及噪聲的污染，起到了保護(hù)環(huán)境的作用。但是由于在機(jī)械恒轉(zhuǎn)速的運(yùn)行中，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量所做的功沒(méi)有起到加速離合器接合的作用，可以忽略不計(jì)。同時(shí)由于在離合器主、從動(dòng)盤中的轉(zhuǎn)速相同，在從動(dòng)盤中的轉(zhuǎn)速明顯高于設(shè)定好的閥值，這就會(huì)使離合器的接合時(shí)間變長(zhǎng)。所以在按照接合器時(shí)間長(zhǎng)短的過(guò)程來(lái)劃分，離合器定接合速度要比恒轉(zhuǎn)度的控制原則消耗的時(shí)間短，但是產(chǎn)生的滑磨功最大。雖然恒轉(zhuǎn)速的控制原則時(shí)間最長(zhǎng)，但是綜合起來(lái)考慮，恒轉(zhuǎn)速還是機(jī)械自動(dòng)控制中研究的重點(diǎn)方向。

（2）目標(biāo)轉(zhuǎn)速的確定發(fā)動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速的控制主體思路是:先將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的閥值設(shè)定為怠速附近，目標(biāo)轉(zhuǎn)速定為機(jī)械在運(yùn)行狀態(tài)中油門開(kāi)度下最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的速度，然后通過(guò)對(duì)離合器的接合量、速度以及油門的開(kāi)度將發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度與目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的偏差確定下來(lái)。如果離合器從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速比設(shè)定的值大的時(shí)候，要在接合的時(shí)候加快速度，直到離合器主、從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速相同為止。在對(duì)煤礦機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試的時(shí)候，要將不同油門開(kāi)度下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的變化關(guān)系表明出來(lái)，在確定目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)要將油門開(kāi)度最大時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速作為依據(jù)，來(lái)決定離合器的接合量和接合速度。

（3）離合器接合過(guò)程離合器的接合過(guò)程可以分為快、慢、快3個(gè)階段。在機(jī)械的開(kāi)始運(yùn)行期間，離合器首先進(jìn)行快速結(jié)合，元件之間的摩擦量變小，消除了主、從動(dòng)盤之間的摩擦間隙。然后離合器的結(jié)合速度逐步減緩，確保機(jī)械平穩(wěn)、舒適的運(yùn)行，這種狀態(tài)可以減少?zèng)_擊度的增加量。最后在離合器的主、從動(dòng)盤之間的摩擦片同步運(yùn)動(dòng)以后，離合器的結(jié)合速度變快，增加了扭矩的變化量。在離合器接合的過(guò)程中要注意滑磨階段時(shí)產(chǎn)生的滑磨功對(duì)機(jī)械運(yùn)行產(chǎn)生的影響。如果產(chǎn)生的傳遞扭矩較小，使離合器的主、從動(dòng)盤的摩擦?xí)r間變長(zhǎng)，所以產(chǎn)生的滑磨功就越大。如果在離合器接合過(guò)程中，在滑摩階段中以最短的時(shí)間內(nèi)使傳遞扭矩增加，雖然理論上的時(shí)間短了，產(chǎn)生的滑磨功就變小了，但是在機(jī)械的起步過(guò)程中使沖擊度以及動(dòng)載荷變大，導(dǎo)致在啟動(dòng)時(shí)容易出現(xiàn)熄火，產(chǎn)生較大的安全隱患。所以在離合器的接合過(guò)程中，在滑摩階段通過(guò)對(duì)離合器的控制，將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)度保持在設(shè)定的范圍之內(nèi)，減短時(shí)間的同時(shí)又要保證產(chǎn)生少量的滑磨功，避免出現(xiàn)熄火的現(xiàn)象。在離合器的滑磨階段，通過(guò)對(duì)離合器的結(jié)合速度調(diào)節(jié)離合器的狀態(tài)，同時(shí)離合器的結(jié)、接合位置需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行反饋控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)的轉(zhuǎn)速超過(guò)設(shè)定轉(zhuǎn)速的最大閥值時(shí)，就要加快離合器的接合速度，使離合器的傳遞扭矩發(fā)生變化，逐漸地使其增加量變大；如果發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)度低于設(shè)定的轉(zhuǎn)速閥值時(shí)，要保持離合器在這個(gè)狀態(tài)下的接合位置，防止扭矩不斷地增加，使轉(zhuǎn)速不斷地降低；如果發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)度低于設(shè)定的最小閥值時(shí)，要迅速將離合器分開(kāi)，防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火的現(xiàn)象產(chǎn)生。在機(jī)械進(jìn)行坡道運(yùn)行時(shí)，油門踏板值在較大的情況下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比設(shè)定的閥值轉(zhuǎn)速要低，不能分離離合器，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)度低的情況下，使機(jī)械向后運(yùn)行，容易產(chǎn)生安全事故。

（4）離合器接合速度控制原則在機(jī)械的運(yùn)行中一般分為起步、正常起步和急起步3種模式。通過(guò)對(duì)最小離合器起步油門的調(diào)控，根據(jù)變化量的不同產(chǎn)生的滑磨功也不同。在起步油門＜12%的時(shí)候，此種狀態(tài)為爬行起步，起步比較平穩(wěn)；當(dāng)起步油門＜30%的時(shí)候，屬于正常起步，既要滿足起步過(guò)程中平穩(wěn)的要求，又要盡量減少滑磨功的產(chǎn)生；當(dāng)起步油門＞30%的時(shí)候，屬于急起步的狀態(tài)，在駕駛員遇到緊急情況或者急剎車的時(shí)候，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的沖擊度，使機(jī)械不能平穩(wěn)地起步。對(duì)離合器的從動(dòng)盤的控制要根據(jù)恒轉(zhuǎn)速的控制原則，但是當(dāng)離合器的從動(dòng)盤的轉(zhuǎn)速在達(dá)到某一設(shè)定值的時(shí)候，將脫離恒轉(zhuǎn)速的控制原則，所以在這種情況下只有加快離合器的接合速度，縮短接合時(shí)間，才能減少離合器的在運(yùn)行中產(chǎn)生的滑磨功。離合器從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速的設(shè)定值不能隨便規(guī)定，是要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)度的變化而變化。在加快離合器的接合速度后，要符合沖擊度變化量的要求。

動(dòng)力學(xué)仿真模型分析

在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真的時(shí)候要采用金屬帶無(wú)極自動(dòng)變速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，主要系統(tǒng)構(gòu)成包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、金屬帶無(wú)級(jí)變速裝置以及減速器等車體構(gòu)成。在機(jī)械的起步過(guò)程中離合器分為2個(gè)過(guò)程。包括主動(dòng)盤和從動(dòng)盤的控制。在離合器部分接合的狀態(tài)下，所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩沒(méi)有任何關(guān)系，是通過(guò)離合器膜片彈簧位移量的變化而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩變化。整個(gè)仿真過(guò)程實(shí)現(xiàn)了離合器的快、慢、快的控制原則。可以通過(guò)對(duì)仿真模型的分析，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)度在20%左右時(shí)，在離合器的從動(dòng)盤上最低轉(zhuǎn)速＜600r/min，就能實(shí)現(xiàn)接合過(guò)程的恒轉(zhuǎn)速起步控制原則。在這種狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)的變化范圍只能在1000~1600r/min，所以速度較為平穩(wěn)，能夠較好地改善發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件，減少滑磨功的產(chǎn)生，延長(zhǎng)了離合器的使用壽命。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，通過(guò)對(duì)煤礦機(jī)械恒轉(zhuǎn)速的控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化范圍較小，可以有效地降低離合器在接合過(guò)程中產(chǎn)生的滑磨功，同時(shí)還能較少對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的噪聲以及排放物的污染。在離合器的接合量控制中，主要是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)油門開(kāi)度、離合器主、從動(dòng)盤轉(zhuǎn)速以及油門變化率來(lái)作為控制的依據(jù)，使機(jī)械在運(yùn)行中產(chǎn)生的沖擊度和滑磨功能夠在不影響機(jī)械運(yùn)行的情況下進(jìn)行調(diào)控，延長(zhǎng)了離合器的使用壽命，具有很高的實(shí)用性。

作者：韓翠英單位：內(nèi)蒙古機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院