Введение к работе
Актуальность темы. Инерционные синхронизаторы (СХ) широко применяются в коробках передач (КП) автомобилей и в последние годы получают все большее распространение в КП тракторов. СХ используются в классических схемах КП в качестве механизмов переключения передач с разрывом потока мощности или в качестве механизмов подготовки включаемой передачи в преселекторных КП, обеспечивающих безразрывное переключение передач. Преселекторные КП представляют наибольший интерес для тракторостроения, так как объединяют в себе функциональность КП с фрикционными муфтами (ФМ) с гидроподжатием и относительно высокий КПД классической схемы КП.
Одним из важнейший параметров, определяющих работоспособность СХ в КП, является удельная работа буксования его выравнивающего элемента в процессе включения передачи. В современных схемах тракторных КП с ФМ и СХ в выключенных ФМ возникают поводковые моменты, снижающие КПД КП и дополнительно нагружающие СХ.
Существующие методики расчета работы буксования выравнивающего элемента СХ и времени его синхронизации не учитывают влияния поводковых моментов от выключенных ФМ в КП, а также реальную характеристику срабатывания привода включения СХ. Эти обстоятельства не позволяют с достаточной точностью определять работу буксования СХ и время его синхронизации в КП трактора. Достоверное определение этих параметров позволит при проектировании тракторных КП оценить нагруженность СХ и сделать выбор их конструктивных параметров более обоснованным с учетом места установки СХ и ФМ в КП.
Целью работы является разработка методов оценки нагруженности СХ (работы буксования и времени синхронизации) в КП трактора с одной и более выключенными ФМ.
Объекты исследований - ФМ и СХ в КП трактора, процесс синхронизации при включении или подготовке передачи в КП с учетом влияния на работу СХ поводкового момента от выключенной ФМ.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования основаны на использовании методов аналитической механики и теории движения колесных и гусеничных машин. Экспериментальные исследования проводились на экспериментальной установке, имитирующей работу преселекторной КП с использованием натурных образцов ФМ и СХ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработана математическая модель процесса включения и буксования выравнивающего элемента СХ с учетом реального срабатывания привода управления и поводковых моментов от выключенных ФМ в КП;
проведена экспериментальная оценка величины поводкового момента в выключенной ФМ в КП, определен вид его характеристики и динамика поведения в зависимости от абсолютных и относительных частот вращения дисков;
разработан аналитический метод расчета работы буксования СХ и времени синхронизации, учитывающий характер изменения момента трения СХ при включении передачи и влияние поводковых моментов от выключенных ФМ в КП;
разработана обобщенная методика оценки нагруженности СХ (работы буксования и времени синхронизации) и на ее основе даны рекомендации по выбору места установки ФМ и СХ в кинематических схемах КП при совместной работе ФМ с гидроподжатием и СХ.
Практическая значимость. Универсальная математическая модель процесса включения СХ, учитывающая такие дополнительные факторы, как поводковый момент со стороны выключенной ФМ и характеристику привода включения, позволяет на стадии проектирования КП, содержащей в своей конструкции ФМ и СХ, достоверно оценить работу буксования СХ и время его синхронизации, что позволит сделать более обоснованным выбор параметров СХ. Предложенный аналитический метод расчета работы буксования СХ и времени его синхронизации позволяют упростить и ускорить выбор нужных параметров СХ, обеспечивая достаточную степень точности расчетов. Разработанная обобщенная методика оценки нагруженности СХ и на ее основе рекомендации по выбору места установки ФМ и СХ в кинематических схемах КП при совместной работе ФМ с гидроподжатием и СХ позволяют на стадии проектирования КП выбирать наиболее рациональные места их взаимного расположения.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- математическая модель процесса включения и буксования выравни
вающего элемента СХ с учетом реального срабатывания привода управления
и поводковых моментов от выключенных ФМ в КП;
- результаты экспериментальных исследований по оценке величины
поводкового момента в выключенной ФМ, вида его характеристики и дина
мики поведения в зависимости от абсолютных и относительных частот вра
щения дисков;
аналитический метод расчета работы буксования СХ и времени синхронизации, учитывающий характер изменения момента трения СХ при включении передачи и влияние поводковых моментов от выключенных ФМ в КП;
обобщенная методика оценки нагруженности СХ (работы буксования и времени синхронизации) и рекомендации по выбору места установки ФМ и СХ в кинематических схемах КП при совместной работе ФМ с гидроподжа-тием и СХ.
Реализация результатов работы. Математическая модель процесса включения СХ в КП и аналитический метод расчета их работы буксования и времени синхронизации при использовании различных схем КП с ФМ внедрены в учебный процесс в МГТУ «МАМИ» и используются в ОАО «НАТИ» при разработке новых конструкций КП, содержащих СХ и ФМ.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях научно-технического совета ОАО «НАТИ» (2007 - 2011 гг.) и ОАО «НИИ стали» (2012 г.), кафедры «Колесные и гусеничные машины» МГТУ «МАМИ» (2010 - 2012 гг.), на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (г. Екатеринбург, 2008 г.), на научно-технической конференции, посвященной 100-летию начала инженерной подготовки по автомобильной специальности в МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, 2009 г.), на международной научно-технической конференции АИИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров» (г. Москва, 2008, 2010, 2012 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, среди которых 1 патент на полезную модель и 3 работы опубликованы в рецензируемых изданиях, входящих в Перечень ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 189 страницах машинописного текста, включая 58 рисунков, 12 таблиц и приложения.
