Введение к работе
^"^Г7
Актуальность темы диссертации. Широкий диапазон полной массы гусеничных машин (ГМ) и грузоподъемности колесных машин (КМ) двойного назначения при требуемых высоких средних скоростях движения одного и того же порядка в одинаковых дорож-но-грунтовых условиях предопределяет существенное различие конструкций машин разных классов. Вместе с тем гусеничные и колесные машины обладают определенной конструктивной общностью, обуславливаемой спецификой эксплуатации: использованием одной и той же машины в качестве транспортного и тягового средства [поэтому машины называются транспортно-тяговыми (ТТМ)]; применением их в качестве транспортно-технологической базы различного оборудования; их работой в тяжелых дорожных условиях. Поэтому к гусеничным и колесным машинам всех категорий соответственно по массе и грузоподъемности предъявляются общие требования: по универсальности использования, надежности, проходимости, безопасности движения, эргономике, средствам автоматизации управления, защите окружающей среды, приспособленности к различным климатическим условиям, быстрой готовности к движению машин.
Выполнение указанных требований может быть достигнуто: обеспечением высокого уровня унификации одновременно выпускаемых колесных и гусеничных машин; преемственностью конструкций новых машин, разрабатываемых взамен устаревших; разработкой модификаций колесных и гусеничных машин в составе унифицированных семейств соответствующих машин; ориентацией на применение агрегатов и составляющих отечественного производства с учетом их возможной замены на зарубежные аналоги.
Для колесных и гусеничных машин унифицированными могут быть, главным образом, двигатель и коробка передач (КП) вместе с их системами.
Для техники двойного применения, а также народнохозяйственной техники повышенной проходимости могут применяться отечественные дизельные двигатели, обеспечивающие выполнение требования по удельной мощности (18...22 кВт/т). В соответствии с этим диапазон мощности силовых установок для колесных и гусеничных машин в основном составляет (176...735) кВт (240... 1000л.с). Среди множества зарубежных двигателей можно выбрать аналог отечественному двигателю. При этом все они отвечают требованиям «Евро-2», а многие - «Евро-3» и даже - «Евро-4».
При создании трансмиссий могут рассматриваться механизмы разных типов На современном уровне развития техники широкое примененщ4и%айомаб,илей находят валь-ные механические коробки передач, совершенствован ію ко1У№^Н$М>1$&твует компьюте-
ризация систем управления. В настоящее время наряду с ними на автомобилях и ГМ применяются гидромеханические передачи (ГМП).
Механические и гидромеханические передачи не решают основной трансмиссионной
задачи - получение непрерывного трансформатора крутящего момента (НТКМ). Эта. зада
ча может быть решена созданием электромеханических и объемногадромеханических пе
редач (ЭМП и ОГМП соответственно). При этом в настоящее время габариты и масса на- '
сосов и гидромоторов составляют (20...30) % габаритов и массы электрогенератора и
электродвигателя подобного назначения на такую же мощность.
Характеристики двигателя и трансмиссии определяют энергетические возможности машины и показатели ее основного свойства - подвижности, а их массогабаритные показатели определяются нагруженностью. Под нагруженностью будем понимать нагрузки (силы, моменты) и частоты вращения, действующие на звенья трансмиссионного механизма
На современном уровне развития специальной и транспортной техники возникает вопрос о создании для перспективных ТТМ новых систем, в том числе трансмиссий. В ближайшем будущем перспективной может быть объемногидромеханическая трансмиссия (ОГМТ).
В связи с этим является актуальным определение параметров и показателей нагруженное ОГМП, что создает условия для разработки модульных ОГМТ колесной и гусеничной техники двойного назначения.
Цель и задачи исследования. Цель - обоснование возможности создания модульных объемногадромеханических трансмиссий для установки на колесных и гусеничных машинах двойного назначения.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи'
разработка методики определения параметров трансмиссионных механизмов с гидравлическими и зубчатыми передачами,
разработка методики расчета нагруженности трансмиссий с объемными гидропередачами (ОГП);
определение параметров и характеристик базовых модульных ОГМТ перспективных колесных и гусеничных машин двойного назначения;
определение параметров и характеристик ОГМП с динамической гидропередачей для перспективных колесных и гусеничных машин двойного назначения с мощностью двигателя до 735 кВт;
эксперименталь'нЬе исследование параметров нагруженности модульного меха-
.*. . .и
. ,> «- ' *
низма передач и поворота (МПП) ОГМТ.
Предмет и объект исследования. Определение параметров и нагруженности синхронизированных ОГМП для базовых модульных трансмиссий перспективных ГМ легкой и промежуточной категорий по массе (ЛКМ и ПКМ соответственно) и большегрузного колесного тягача автопоезда полной массой свыше 100 т с обеспечением заданных тягово-скоростных свойств.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические методы основаны на теориях силового потока, движения колесных и гусеничных машин, гидравлики, экспериментальные - на теории планирования эксперимента.
Научная новизна и теоретическая значимость полученных результатов.
-
Разработана методика определения параметров замкнутых контуров передач (ЗКП) с ОПТ, как непрерывных трансформаторов крутящего момента в заданном скоростном диапазоне без разрыва силового потока (СП), отличающаяся тем, что позволяет определять не только кинематические параметры и число диапазонов, но и параметры совмещения контуров
-
Разработана методика расчета нагруженности ОГМП, отличающаяся тем, что на-груженность элементов замкнутого контура передач определяется энергетической характеристикой ОГМП, представляющей собой неявную функцию крутящего момента двигателя и рабочего давления жидкости в ОГП.
-
Определены параметры модульных ОГМТ для гусеничных машин легкой категории по массе и колесных машин двойного назначения. Определение параметров основано на использовании методик по пунктам 1 и 2.
-
Определены параметры ОГМП с динамической гидропередачей, обеспечивающей непрерывную передачу силового потока от двигателей мощностью до 735 кВт. Методика определения параметров отличается тем, что учитывает параллельно-последовательную работу гидротрансформатора и ОГП.
Достоверность результатов исследования. Выполненные теоретические исследования подтверждены результатами стендовых испытаний экспериментального образца модульного МПП ОГМТ ГМ ЛКМ на аттестованном комплексе испытательного оборудования в «НАТИ».
Практическая значимость полученных результатов. Обоснован мощностной ти-поразмерный ряд модульных объемногидромеханических трансмиссий для гусеничных машин легкой категории по массе и колесных машин двойного назначения.
Основные результаты работы могут быть использованы в научно-исследовательских институтах и специальных конструкторских бюро машиностроительных предприятий при проектировании и создании трансмиссионных механизмов колесных и гусеничных транс-портно-тяговых машин.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
методика определения параметров трансмиссионных механизмов с гидравлическими и зубчатыми передачами;
методика расчета нагруженное трансмиссий с объемными гидропередачами;
предложение по использованию модульных объемногидромеханических трансмиссий на колесных и гусеничных машинах двойного назначения;
результаты экспериментальных исследований МПП ОГМТ, подтверждающие правомерность разработанных методик.
Реализация результатов работы. Результаты исследования использованы: в работах «НАТИ» .(НИР «Трансмиттер»), ОАО «СКБМ», г. Курган (НИЭР «Жигули»), ЗАО «Метровагонмаш» (ОКР «Викинг-1»), в учебном процессе кафедры «Тракторы» МГТУ «МАМИ».
Апробация результатов диссертации. Основные положения работы докладывались и обсуждались: на научно-технической конференции молодых специалистов «Тракторостроение - XXI век», посвященной 75-летию НАТИ (Москва, НАТИ, 2000 г.); на научно-техническом семинаре «Исследование и расчет машин высокой проходимости» [Москва, МАДИ (ГТУ), 2002 г.]; на заседаниях секции Отделения общей техники НАТИ (2000 -2003 гг.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 работ: три статьи (одна из них в соавторстве), одно учебное пособие в соавторстве, один патент на изобретение (в соавторстве).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит: из введения, четырех глав основной части, общих выводов, библиографического списка использованной литературы из 40 наименований. Она содержит 141 страницу, 49 рисунков, 31 таблицу.
