Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98 Буравкин, Руслан Валерьевич

Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98
<
Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98 Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98 Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98 Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98 Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Буравкин, Руслан Валерьевич. Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98 : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.04 / Буравкин Руслан Валерьевич; [Место защиты: Сиб. автомобил.-дорож. акад. (СибАДИ)].- Омск, 2011.- 155 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/2686

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние вопроса, постановка цели и задач исследования 11

1.1. Эффективность эксплуатации ДСМ в условиях холодного климата 11

1.2. Особенности эксплуатации автогрейдеров в зимний период 20

1.3. Основы энергоэффективного использования ДСМ путем подбора трансмиссионных масел 21

1.4. Результаты анализа и рабочая гипотеза 26

1.5. Цель и задачи исследования 28

2. Общая методика исследований и структура работы 29

2.1. Общая методика исследований 29

2.2. Структура работы 32

3. Теоретическое исследование энергоэффектив ности работы трансмиссии ЗТМ 35

3.1. Цель и задачи теоретических исследований 35

3.2. Мощностной баланс ЗТМ 36

3.3. Энергоэффективность трансмиссии ЗТМ 43

3.4. Потери энергии в трансмиссии на трение в узлах и барботаж ... 52

3.5. Тепловой баланс агрегата трансмиссии 69

3.6. Математическая модель распределения теплоты в агрегате трансмиссии ДСМ 83

3.7. Выводы 90

4. Экспериментальное исследование энергоэф фективности работы трансмиссии дсм (н ч. примере автогрейдера ДЗ-98) 92

4.1. Цели и задачи экспериментального исследования 92

4.2. Методика проведения эксплуатационных испытаний 93

4.3. Проведение экспериментальных исследований 99

4.4. Обработка экспериментальных данных 106

4.5. Результаты экспериментального исследования Ю8

4.6. Выводы 116

5. Практическая реализация результатов исследования 120

5.1. Методика выбора ВТХ трансмиссионных масел, применяемых в агрегатах трансмиссии ДСМ в условиях холодного климата 120

5.2. Оценка экономической эффективности применения маловязкого трансмиссионного масла в условиях холодного климаха. 125

Заключение, рекомендации и выводы 134

Список использованных источников

Введение к работе

Актуальность работы. Значительная часть территории России находится в зоне холодного климата, когда среднесуточные температуры окружающего воздуха в зимнее время опускаются до -45 Си ниже. Эффективность эксплуатации дорожных и строительных машин (ДСМ) в таких условиях значительно снижается, что связано с увеличением эксплуатационных затрат за счет повышения расхода горюче-смазочных материалов, повышения трудоемкости работ технического обслуживания и ремонта в результате снижения надежности техники.

Одной из причин снижения эффективности эксплуатации техники в суровых климатических условиях является изменение свойств эксплуатационных жидкостей и смазок, в частности трансмиссионного масла.

Низкие температуры окружающего воздуха приводят к повышению вязкости трансмиссионного масла, что увеличивает внутренние потери в агрегатах трансмиссии и снижает общий КПД трансмиссии машины. Кроме того, повышение вязкости нарушает режим смазывания деталей агрегата, так как загустевшее масло не поступает в зоны контакта, что снижает надежность агрегатов.

В сложившейся систеие эксплуатации техники в суровых климатических условиях основное внимание уделяется двигателю машины: разработаны комплексы мероприятий и рекомендаций по запуску двигателя в экстремальных климатических условиях, машины оборудуются системами предпусковой подготовки двигателей и т.д. Однако вопросам предпусковой подготовки агрегатов трансмиссии не уделяется должного внимания. Обычно решение указанной проблемы ограничивается использованием всесезонных трансмиссионных масел, рекомендованных заводом-изготовителем, без учета особенностей эксплуатации техники. При этом не уделяется внимания вопросу энергоэффективности агрегатов трансмиссии машин.

Таким образом, несмотря на существующие методы подбора трансмиссионных масел, остается не достаточно изученным влияние вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла на энергоэффективность агрегатов трансмиссии ДСМ, что особенно актуально для землеройно-транспортных машин (ЗТМ), поскольку энергоэффективность трансмиссии таких машин напрямую влияет на их производительность.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности эксплуатации ДСМ в условиях холодного климата путем снижения энергозатрат в агрегатах трансмиссии.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Проанализировать факторы, влияющие на потери в агрегатах трансмиссии ДСМ (ЗТМ).

  2. Выявить и обосновать критерий для оценки энергоэффективности агрегата трансмиссии.

  3. Разработать математическую модель влияния вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла на величину потерь в агрегатах трансмиссии.

  4. Дать экспериментальную оценку полученным теоретическим зависимостям.

  5. Разработать методику выбора трансмиссионного масла с учетом влияния вязкостно-температурных характеристик на энергоэффективность агрегатов трансмиссии.

Объект исследования: процесс передачи мощности от двигателя ЗТМ к рабочему органу машины.

Предмет исследования: закономерности влияния вязкостно-температурных свойств трансмиссионного масла на распределение энергозатрат в агрегатах трансмиссии ЗТМ.

Методика исследований представляет собой комплекс эмпирических и теоретических методов исследования. Решение задач базируется на экспериментальных данных и известных теоретических положениях гидродинамических и трибологических исследований, методах обработки данных с помощью ЭВМ.

Научная новизна заключается в следующем:

  1. Разработана математическая модель влияния вязкостно-температурных свойств трансмиссионного масла на энергоэффективность агрегатов трансмиссии.

  2. Получены новые эмпирические зависимости КПД агрегата трансмиссии от вязкости трансмиссионного масла.

  3. Получены новые экспериментальные данные влияния вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла на температурное состояние агрегатов трансмиссии при эксплуатации автогрейдера ДЗ-98 в условиях отрицательных температур.

Практическая ценность заключается в разработанной методике выбора вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла для повышения энергоэффективности трансмиссии ДСМ при эксплуатации в условиях холодного климата.

На защиту выносятся:

  1. Математическая модель влияния вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла на энергоэффективность трансмиссии автогрейдера ДЗ-98.

  2. Результаты теоретического исследования влияния вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла на КПД агрегатов трансмиссии.

  3. Результаты экспериментального исследования влияния вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла на температурное состояние агрегатов трансмиссии автогрейдера ДЗ-98.

  4. Результаты экспериментального исследования влияния вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла на изменение сопротивления движению и топливную экономичность автогрейдера ДЗ-98.

  5. Методика выбора трансмиссионного масла с учетом влияния вязкостно-температурных характеристик на энергоэффективность агрегатов трансмиссии ДСМ.

Достоверность исследований подтверждается:

корректностью применения апробированного математического аппарата термодинамики и математической статистики;

количеством экспериментов, проведенных с использованием поверенных приборов и оборудования;

согласованностью результатов теоретических расчетов с полученными экспериментальными данными.

Внедрение и результаты работы. Результаты работы внедрены в производство на заводах ЗАО «Челябинские строительно-дорожные машины», «Брянский арсенал» в виде рекомендаций в инструкциях по эксплуатации; на предприятиях ОАО «Сургутнефтегаз», ООО «Дорожно-строительный трест №1», транспортной компанией «Спецнефтетранс», а также используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» и ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет (ОмГТУ)».

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференциях Ассоциации автомобильных инженеров РФ в 2005, 2007 и 2008 гг., на Международной науч.-практ. конф. «Безопасность регионов - основа устойчивого развития», 19-21 сентября 2007г., Иркутск, на Международной науч.-техн. конф. «Трибология - машиностроению», 1-2 октября 2008, ИМАШ им. А.А. Благонравова РАН РФ, на научно-технических конференциях Сибирской автомобильно-дорожной академии 2007 - 2009 гг., на кафедрах

«Теплотехника и тепловые двигатели» СибАДИ и «Химическая технология органических веществ» ОмГТУ.

Публикации. Результаты работы опубликованы в 10 статьях, из них 6 из списка рекомендованного ВАК РФ для опубликования результатов научных исследований.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.

Общий объем диссертации составляет 152 страницы и содержит 41 рисунок, 12 таблиц, список литературы из 154 наименований и 2 приложения.

Особенности эксплуатации автогрейдеров в зимний период

Эксплуатация ДСМ это комплексная система инженерно-технических и организационных мероприятий, обеспечивающих наиболее эффективное использование возможностей машин, высокую их надежность и безопасность, минимальные простои при техническом обслуживании и ремонте, а также высокий процент исправности и готовности к работе при минимальных затратах /140/. При этом особое внимание уделяется использованию энергетических ресурсов, в том числе топлив и смазок.

Эффективность эксплуатации ДСМ зависит от большого числа факторов и свойств, как самой машины, так и условий ее использования. В этой связи эффективность эксплуатации ДСМ представляет собой совокупность двух понятий: производительность машины и затраты на ее приобретение и использование.

При эксплуатации машин в условиях холодного климата машины испытывают активное и, как правило, неблагоприятного воздействие климатических факторов, главный из которых - низкие температуры окружающего воздуха, суточные и годовые амплитуды этих температур, влажность воздуха, осадки и ветер. В подобных условиях резко изменяются свойства конструкционных материалов, применяемых в машинах, что приводит к ухудшению условий работы узлов и агрегатов машин. В свою очередь, ужесточение условий работы узлов и агрегатов, под воздействием климатических условий приводят к снижению надежности машин в целом и эффективности их использования /86/.

Холодный климат оказывает негативное воздействие не только на свойства машин, но и на всю систему «человек — машина — объект воздействия машины», что создает наиболее тяжелые условия для функционирования элементов этой системы. Под воздействие такого влияния производительность ДСМ снижается на 15-20% и более /9/, что приводит к снижению общей эффективности эксплуатации машин в условиях отрицательных температура холодного климата.

Одновременно с этим, возрастают затраты на содержание техники. Так, если машина не рассчитана на эксплуатацию в условиях Севера, то затраты на ее содержание могут увеличиваться до 2-4 раз в сравнении с затратами на эксплуатацию в условиях умеренного климата. Причиной такого роста затрат является увеличение расходов на топливо, запасные части и неплановые ремонты техники.

Кроме того, при отрицательных температурах особенно остро встает вопрос содержания техники в периоды междусменных простев, так как под воздействие неблагоприятный атмосферно-климатических условий при плохо организованном содержании, техника, быстро выходит из строя, даже не работая.

При неблагоприятных условиях содержания в закрытых помещениях (плохая вентиляция, повышенная влажность, резкое колебание температуры при непостоянно действующем отоплении) сохранность машин может быть ниже, чем на открытых площадках.

Таким образом, одной из важнейших задач эффективной эксплуатации техники в условиях отрицательных температур холодного климата является -обеспечение неизменности эксплуатационных показателей машин при любом сроке содержания за счет уменьшение действия на технику неблагоприятных факторов.

При эксплуатации техники в жестких условиях холодного климата одним из важнейших свойств машины является ее надежность, поскольку в условиях Севера надежность машины определяет не только эффективность ее эксплуатации, но и, в некоторых случаях, безопасность людей.

В этой связи, проблема обеспечения высокой надежности машин при их эксплуатации в условиях холодного климата является чрезвычайно важной. В круг задач рассматриваемых при решении указанной проблемы входят вопросы: от создания хладостойких конструкционных материалов (металлов, масел, смазок и так далее) до создания конструкций машин, которые в полной мере отвечают условиям их работы в холодном климате. Этой проблеме у нас в стране уделяется большое внимание: вопросы влияния низких температур на эксплуатационную надежность техники подробно рассмотрены в работах 19, 86/.

Однако, проблема обеспечения надежности машин при эксплуатации в условиях холодного климата актуальна не только для нашей страны, но и для всех промышленно развитых стран, расположенных в зоне холодного климата (Канада, Норвегия, Швеция, Финляндия и др.).

Как показано в работе Дорошенко Н.В. /48/ высокая техническая жесткость холодного климата и холодной погоды влияет на структуру потока отказов: в первую очередь отказывают элементы машин, в наибольшей степени подверженные воздействию этих условий, и элементы, испытывающие наибольшие динамические нагрузки /86/. При этом поток отказов имеет ярко выраженный сезонный характер (рисунок 1.1).

Из представленных на рис. 1.1 графиков видно, что изменение месячного потока отказов, как двигателей, так и агрегатов трансмиссии носит схожий характер. В течение года наблюдается два периода времени, в которые интенсивность отказов явно возрастает. Для двигателей пики потока отказов приходятся примерно на февраль (т.е. зимний период), и на март, апрель (весенний период). Для агрегатов трансмиссии пики потоков отказов приходятся на март, апрель, май (весенний период), октябрь, ноябрь (осенний период). Причем количество отказов элементов трансмиссии значительно превышает количество отказов двигателей.

Структура работы

Методика проведения- теоретических и экспериментальных исследований в области эксплуатации дорожно-строительных машин (ДСМ) вообще и землеройно-транспортных машин (ЗТМ) в частности, обладает некоторыми особенностями, обусловленными условиями использования существующих и создаваемых машин и агрегатов: - значительная пространственная протяженность объектов производства; - основные технологические процессы выполняются в движении орудия производства, что вызывает необходимость создания усложненных, но надежных конструкций рабочих органов, позволяющих эффективно и с заданной точностью выполнять производственные задачи; - выраженность рельефа площадей, на которых работают ЗТМ, обусловливает усложнение конструкции машин и снижение их надежности; - сезонность выполнения дорожно-строительных работ, что вызывает также ужесточение режимов работы машин, перенос сроков выполнения работ, сложности в организации работ; - объект воздействий ЗТМ подвержен непрерывным изменениям своих физико-механических свойств, обусловленных непрерывным воздействием погодных условий, в связи с чем изменяются режимы работы машин (изменяется тяговое сопротивление), а следовательно и нагрузки на элементы конструкции.

Изложенные особенности условий работы ЗТМ обусловливают особенности проведения научных исследований по решению задач технической эксплуатации машин.

Системный подход, как современное методологическое направление научного познания, обеспечивает эффективное решение задач в рамках исследований эксплуатации ЗТМ. Значимость системного подхода как аналитической. методологии сострит в том, что применение его обеспечивает наиболее правильную и полную постановку научной проблемы при этом, понятие целостности в полной мере со относится не только с самой анализируемой; или синтезируемой; системой, сколько со способом ее исследования; полнотой и системностью учета влияния всех изменяющихся факторов.

В данной работе рассматриваются-подсистемы в рамках системы «машина - условия эксплуатации». В этойсистеме учитываются климатические, грунтовые и режимные условия эксплуатации машины. В рамках первой была выделена подсистема трансмиссия-тяжелого автогрейдера - режим и условия зимней эксплуатации в регионах с холодным, климатом; в рамках второй - вязкостно-температурные: характеристики; трансмиссионного масла - как фактор, определяющих энергоэффективность машины при. эксплуатации? в суровых климатических условиях отрицательных температур; холодного климата: В работе исследуется характер связей; элементов этих систем: Рассмотрение свойств элементов производится с учетом принципа взаимозавиг симости, то есть во взаимодействии с окружающей средой.

Рассмотрение объекта с точки-зрения системного анализа позволило обоснованно сформулировать цель и задачи данного исследования.

Для достижения поставленной цели была выбрана методика комплексного исследования, предполагающая использование сочетания взаимодополняющих методов теоретического и экспериментального исследования.

Целью теоретического исследования является выделение существенных связей между исследуемым объектом и окружающей средой, обобщение результатов экспериментальных исследований, выявление и формулирование общих закономерностей рассматриваемых явлений, процессов.

Целью экспериментальных исследований является выявление свойств исследуемых объектов; проверка справедливости выдвинутых гипотез. Выполнение исследования по данной методике позволяет решить все поставленные задачи и разработать рекомендации по повышению эффективности и рационализации использования потенциальных возможностей машин в обозначенных условиях эксплуатации.

При проведении теоретического исследования были рассмотрены процессы, протекающие в агрегатах трансмиссии ЗТМ, определяющие энергоэффективность трансмиссии в целом. На основе анализа выявляются факторы, оказывающие наибольшее влияние на величину потерь в агрегате трансмиссии машины и, как следствие, снижающие энергоэффективность трансмиссии. В результате анализа должна быть получена теоретическая зависимость к.п.д. агрегата трансмиссии от различных факторов.

В задачи теоретических исследований входят: 1) Изучение объекта исследования (трансмиссии ЗТМ) и формулирование закономерностей, связей между элементами системы. 2) Выявление общих закономерностей влияния различных факторов на энергоэффективность агрегатов трансмиссии. 3) Выявление и обоснование критерия для оценки энергоэффективности агрегатов трансмиссии машины. 4) Обоснование и определение функциональной зависимости критерия от условий и факторов эксплуатации.

Потери энергии в трансмиссии на трение в узлах и барботаж

Проблема обеспечения нормального теплового режима работы механизма может быть успешно решена при правильном определении количества теплоты, выделяемого трущимися частями механизма, в результате теплового расчета.

Специфика теплового расчета трансмиссии ЗТМ заключается в следующем /89/:

1) тепловой расчет должен производиться по отдельным механизмам. Под механизмом трансмиссии будем понимать любой механизм, предназначенный для передачи крутящего момента двигателя и заключенный в отдельном картере. Каждый такой механизм подлежит тепловому расчету с учетом своих источников тепловыделения и отвода теплоты. В результате должна быть получена равновесная температура, обусловленная тепловым балансом каждого механизма трансмиссии;

2) тепловой расчет должен производиться по расчетным нагрузкам, возникающим при установившемся и неустановившемся режиме движения машины. При установившемся режиме потоки мощности в механизмах остаются постоянными, следовательно, в них сохраняются постоянными и тепловые потоки;

3) механизмы трансмиссии в зависимости от ее схемы при прямолинейном установившемся движении машины могут нагружаться последовательными или параллельными потоками мощности, причем в последнем случае в определенных схемах может возникнуть циркулирующая мощность в замкнутом контуре механизма, нагружающая его звенья мощностью, превосходящей мощность двигателя, тогда расчетная мощность будет определяться суммой: ЛГр=7Уд+ЛГц, (3.24) где Np - расчетная мощность, передаваемая механизмом трансмиссии, кВт; .Л/д - мощность двигателя, кВт; Nu - циркулирующая мощность, кВт. 4) при» неустановившемся прямолинейном движении машины звенья трансмиссии нагружаются внешними динамическими нагрузками, учет которых совершенно необходим, так как установившеесядвижение является исключением в процессе эксплуатации машины, особенно в.условиях движе-ния по пересеченной местности. В этом случае, расчетная мощность зависит от динамических нагрузок, определяющих величину инерционной мощности, которая определяется ускорением и замедлением звеньев: #р=ЛГд+ , (3.25) где N: - мощность динамических нагрузок, кВт. На основе представленной специфики можно заключить, что для выполнения теплового расчета необходимо, прежде всего, знать величину расчетной мощности и расчетных моментов, которые влияют на пульсацию тепловых потоков и количество выделяющейся теплоты.

Для выявления количества теплоты, выделяющейся в любой трансмиссии, принято использовать метод дифференциальных потерь /89/. Сущность этого метода заключается в том, что для определения общего количества теплоты, выделяющегося внутри механизма, должны быть просуммированы определенные доли теплоты, которые выделяют частные источники трения (узлы, пары трения, источники тепловыделения и т.п.), находящиеся внутри трансмиссии. Если будут известны выраженные через к.п.д. потери в источниках трения механизма, то, зная число подобных источников тепловыделения, входящих в трансмиссию, можно с определенной точностью найти суммарное количество теплоты, выделяющегося в единицу времени.

Метод дифференциальных потерь применим для трансмиссий любых ЗТМ. Для его использования достаточно иметь компоновку трансмиссии, расчетные нагрузки и значения к.п.д. механизмов, которые характеризуют энергоэффективность частных источников тепловыделения. К.п.д. различных механизмов в функции передаваемых крутящих моментов, числа оборотов, температуры и других параметров малоизученны и в этом заключается основная сложность применения метода дифференциальных потерь.

Структура .теплового расчета трансмиссии включает три основных этапа. Первый этап - определение расчетных нагрузок в трансмиссии при установившемся и неустановившемся движении. При неустановившемся движении машины, расчетные динамические нагрузки будут изменяться в зависимости от внешних сопротивлений, что вызывает пульсацию тепловых потоков в трансмиссии и переменную температуру в ней.

В этом заключается еще одна сложность, обусловленная многообразием внешних сопротивлений, переменным теплосодержанием трансмиссии, ограниченностью использования аналитического метода в изучении явлений теплоотдачи и т.д.

Однако, использование литературных данных /89/, дает возможность учесть некоторые динамические нагрузки и приблизить расчет к реальным условиям.

При изучении расчетных нагрузок в трансмиссии их принято разделять на внешние и внутренние. Внешними нагрузками принято считать нагрузки на движителе машины при преодолении внешних сопротивлений (разгон, торможение, наезд на препятствие), внутренними - нагрузки, возникающие из-за нарушения геометрии зацепления в зубчатых передачах, колебания корпуса машины, неравномерности работы движителя.

На втором этапе - определятся количество теплоты, выделившегося в различных источниках теплообразования, образующих трансмиссию машины. Для этого используются опытные данные по исследованию к.п.д.

Результаты экспериментального исследования

Исследования приведенные в предыдущих разделах позволили получить однозначные выводы о влиянии вязкости масла, применяемого для смазки агрегатов трансмиссии на их энергоэффективность.

В реальных условиях эксплуатации вязкость трансмиссионного масла изменяется под воздействием различных факторов в широких пределах. Однако, наибольшее влияние оказывает фактор - температура масла. Под воздействием температуры окружающего воздуха изменяется температурное состояние агрегата, а, следовательно, и вязкость масла.

Таким образом, для оценки влияния вязкостно-температурных характеристик трансмиссионного масла, необходимо выявить закономерность изменения вязкости масла при его нагреве и остывании. Анализ справочной литературы не дает однозначных сведений о влиянии температуры масла на его вязкость. Однако для количественной оценки влияния температуры на изменение вязкости с достаточной точностью, по мнению автора /137/, можно использовать уравнение К.С. Рамайя: rj = 6у- т) , (3.52) где А и В - постоянные, зависящие от свойств масел; Т - абсолютная температура, К. Постоянные А и В в формуле (3.52) определяются для определенных значений динамической вязкости при известной температуре. После определения коэффициентов, получим аналитическую зависимость для конкретной марки трансмиссионного масла.

Таким образом, при эксплуатации ЗТМ в условиях отрицательных температур вязкость масла оказывает существенное значение на энергоэффективность трансмиссии и эффективность использования машины в целом.

Передача крутящего момента механизмами трансмиссии невозможна без потерь. Величина потерь определяется к.п.д. каждого конкретного механизма и сказывается на его тепловом состоянии. Тепловое состояние агрегата характеризуется величиной равновесной температурой механизма, которая определяется на основе теплового баланса.

В основу исследования потерь в трансмиссии положен метод дифференциальных потерь, таким образом, величина общих потерь в трансмиссии определяется суммарными потерями по отдельным агрегатам /89/.

При этом температура внутри агрегата трансмиссии при установившемся режиме определяется динамическим равновесием между количеством выделяющейся теплоты в частных механизмах трансмиссии и количеством теплоты, отводимого от трансмиссии в окружающую среду вследствие теплопроводности и конвекции. В процессе неустановившегося движения машины возникают динамические нагрузки, порождающие пульсирующие тепловые потоки в картере агрегата и в деталях, внешне связанных с агрегатом, в результате чего происходит нестационарный теплообмен.

Опыт эксплуатации трансмиссий показывает, что каждому агрегату трансмиссии свойственна определенная равновесная температура, достигающая такого уровня, при» котором1 передача теплоты от наружных поверхностей агрегата в окружающую среду равна тепловыделению внутри картера агрегата. Во всех случаях, внутреннее тепловыделение эквивалентно работе, расходуемой на преодоление сил трения в частных механизмах.

Экспериментально установлено /89/, что приращение температуры агрегата становится с течением времени все меньше, за счет усиления теплообмена с окружающей средой. В результате температура агрегата приближается к некоторому постоянному значению - равновесной температуре. Это объясняется тем, что потери в одном агрегате, передающем одну и ту же мощность, приблизительно постоянны. При этом, процесс теплообмена из нестационарного переходит в стационарный, и температура агрегата становится постоянной независимо от продолжительности работы агрегата (рисунок 3.12).

На рисунке 3.12 до точки а протекал процесс нестационарного теплообмена, который закончился через 2,5 часа после начала работы агрегата. После точки а кривая температуры становится практически горизонтальной, что свидетельствует о прекращении нагрева и достижении равновесной температуры. Отрезок ав характеризует равновесную температуру агрегата, когда все количество теплоты, образовавшееся в агрегате, отводится в окружающую среду тем или иным способом. no где Qs - скорость подвода (расход) теплоты, от фрикционных потерь в механизме трансмиссии; Q0CT - скорость подвода теплоты, подведенная к механизму трансмиссии; Зотв " СК0Р0СТЬ отвода теплоты в окружающую среду.

Поскольку расход теплоты, выделяющейся в агрегате, напрямую связан с потерями в нем, то величину Qs можно определить из формулы /89/: Qs=T,(l-4i)-Noi (3-54) где 77/ " к.п-Д. -го агрегата; NQi - мощность, подводимая к /-му агрегату трансмиссии, кВт. Аналогично выражение (3.54) можно представить для каждого отдельного агрегата трансмиссии ЗТМ. Учитывая частные механизмы, расположенные в различных агрегатах и их конструктивные особенности, получим выражения для основных агрегатов трансмиссии: для коробки перемены передач:

Похожие диссертации на Совершенствование процесса передачи мощности трансмиссией дорожно-строительных машин в условиях холодного климата : на примере автогрейдера ДЗ-98