Повышение эксплуатационных свойств фрикционных устройств механических трансмиссий лёгких гусеничных машин с большой удельной мощностью Крыхтин, Юрий Иванович

Введение к работе

Актуальность темы исследования

Существенное влияние на подвижность и живучесть гусеничных машин (ГМ), наряду с высокой энерговооружённостью и совершенством системы подрессоривания, оказывают характеристики трансмиссии, которые во многом определяются совершенством фрикционных узлов. Муфты и тормоза сухого трения трансмиссий ГМ не обеспечивают межремонтного пробега без замены элементов трения.

Учитывая тенденции развития ГМ, связанные с увеличением масс и скоростей движения, проблема создания_высокоэффективных и надёжных остановочных тормозов приобретает всё большую актуальность. Не менее актуальна задача совершенствования фрикционных узлов сухого трения трансмиссий ГМ.

Повышение эксплуатационных свойств фрикционных устройств механических трансмиссий лёгких ГМ с большой удельной мощностью является актуальной задачей.

Целью исследования является повышение эксплуатационных свойств фрикционных устройств механических трансмиссий лёгких ГМ с большой удельной мощностью за счёт разработки и применения новых элементов трения.

Объекты исследования. Фрикционные устройства механических трансмиссий легких ГМ с большой удельной мощностью.

Задачи исследования:

1. Выбрать и обосновать применение и эксплуатацию новых фрикционных материалов с повышенными эксплуатационными свойствами для комплекса дисковых и ленточных узлов сухого трения - главный фрикцион, бортовой фрикцион, ленточный тормоз, дисковый тормоз (ГФ, БФ, ЛТ,ДТ) механических трансмиссий лёгких и особо лёгких ГМ с большой удельной мощностью - свыше 30 л.с./тс, работающих в экстремальных условиях.

2. Разработать новые пары дисковых и ленточных узлов сухого трения (ГФ,БФ,ЛТ,ДТ) с повышенными эксплуатационными свойствами для этих тяжелонагруженных фрикционных узлов, работающих в широком диапазоне быстротечного изменения нагрузок, методики сравнительных стендовых и эксплуатационных испытаний новых фрикционных устройств.

3. Разработать математические модели, методы и методики расчёта эксплуатационных характеристик фрикционных элементов трансмиссии.

4. Разработать обоснованные рекомендации по выбору фрикционных пар с учётом возможностей производства материалов трения и их расчётной оценки.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

4. 1. Решена научно-техническая задача по оснащению фрикционных устройств сухого трения механических трансмиссий легких ГМ с большой удельной мощностью новыми спеченными материалами на железной основе типа СМК с повышенными эксплуатационными свойствами, средний ресурс эксплуатации которых увеличился в 2-3 раза.

   2. Разработана математическая модель расчёта эксплуатационных характеристик комплекса фрикционных устройств - ГФ, БФ, ЛТ, ДТ, синхронизатор КП, механической трансмиссии ГМ.

   3. Предложена методика учёта при расчетах тяговых характеристик ГМ с балансом мощности при повороте, результатов исследований на изделии нагруженности элементов трансмиссии, статистических данных эксплуатации по количеству и времени включения агрегатов для оценки влияния режимов нагружения элементов на эксплуатационные свойства фрикционных узлов трансмиссий лёгких ГМ с большой удельной мощностью

   4. Разработана методика комплексной оценки режимов работы всех агрегатов трансмиссии одновременно на основе применения статистических данных эксплуатации по количеству и времени включений агрегатов.

   5. Сформулированы математическая и физическая модели работы узлов сухого трения трансмиссии лёгкой ГМ с большой удельной мощностью и обоснована модель стендовых испытаний дисковых и ленточных устройств трансмиссии на одномассовом инерционном электростенде, проведены сравнительные стендовые испытания по определению зависимости коэффициента трения от удельной мощности трения и зависимости износа от наработки устройств с новыми парами трения и выбор пар трения с улучшенными эксплуатационными свойствами с учётом комплексного критерия эксплуатационных свойств.

   6. Разработана методика определения триботехнических характеристик двухдискового остановочного тормоза (ОТ) при работе в условиях инерционного дизельного стенда с постоянной массой - ротор с редуктором, при скоростях скольжения на фрикционном контакте до 65 м/c, и определены триботехнические характеристики пары СМК 80 -сталь 45Х и чугун СЧ18-36.

   7. Предложена методика определения и исследования тепловой напряжённости деталей двухдискового ОТ на инерционном дизельном стенде на различных режимах с использованием 72 термопар на четырёх деталях на разных уровнях, разных радиусах и в разных зонах по окружности поверхности трения и определены тепловые поля на нажимных дисках и корпусных деталях ОТ, нагреваемых до 400 С.

   8. Представлены методики оценки и расчёта долговечности новых фрикционных устройств сухого трения по износу дисков, тормозных лент и барабанов в зависимости от параметров нагружения по результатам стендовых и эксплуатационных исптытаний.

   Теоретическая и практическая значимость работы:

   4. 8. 1. Результаты исследований внедрены в тяжелонагруженных узлах сухого трения трансмиссий легких ГМ с большой удельной мощностью с металлокерамическими материалами на основе железа типа СМК, с новыми парами трения.

         2. Разработанные методики и методы стендовых исследований позволяют на практике с высокой достоверностью и минимальными затратами определять требуемые характеристики пар трения в широком диапазоне изменения параметров нагружения.

         Методология и методы исследования.

         При анализе комплекса фрикционных устройств механической трансмиссии, режимов работы и нагруженности узлов трения использованы расчётно-теоретические методы, основанные на теоретической механике, дифференциального и интегрального исчисления, применялись прикладные методы вычислительной математики.

         Режимы работы и нагруженность узлов сухого трения ГМ с большой удельной мощностью определяются экспериментальной проверкой на серийном изделии с применением тензо- метрирования и на основе применения статистических данных по количеству и времени включения агрегатов.

         При создании и исследовании свойств новых спеченных материалов использован метод сравнительных трибометрических испытаний на модельных образцах на машинах трения с отбором лучших для дальнейшей реализации в элементах трения узлов.

         При опытно-конструкторских работах по созданию фрикционных устройств с новыми элементами трения использован метод сравнительных испытаний и исследований эксплуатационных свойств устройств на стендах на натурных образцах в лабораторных условиях, приближенных к реальной эксплуатации, по специальным методикам и в условиях полевой штатной эксплуатации.

         Положения, выносимые на защиту

         4. 8. 2. 1. Математическая модель расчета эксплуатационных характеристик комплекса дисковых и ленточных фрикционных устройств, методика расчетной оценки их нагруженности.

                  2. Методика комплексной оценки режимов работы всех агрегатов трансмиссии ГМ одновременно на основе применения статистических данных эксплуатации по количеству и времени включения агрегатов.

                  3. Методика проведения на машинах трения комплексных триботехнических испытаний новых материалов трения.

                  4. Методики определения триботехничесих характеристик и тепловой напряженности ОТ при работе в условиях инерционного дизельного стенда при скоростях скольжения на фрикционном контакте до 65 м/с, выбор пар трения с повышенными эксплуатационными свойствами.

                  5. Методики оценки и расчета долговечности работы новых фрикционных устройств.
                     

                  Апробация результатов работы. Отдельные результаты диссертации доложены на 10 научно-технических конференциях в регионах СССР, России и Беларуси и на научных конференциях Волгоградского государственного технического университета — 34(1997г.), 37(2000г), 38(2001 г), 39(2002 г) , 41 (2004г.), 46(2009г), 47(2010г.).

                  По научно-техническим конференциям оформлены 13 рефератов в сборниках.

                  Публикации.

                  По материалам диссертации опубликовано: 25 статей в отраслевых журналах, рекомендованная ВАК РФ, монография, 2 учебника для ВУЗов.

                  Результаты исследований, рекомендации по выбору материалов фрикционных пар, методики расчётной оценки износостойкости элементов новых пар трения использованы при разработке, доводке и модернизации:

                  4. 8. 2. 5. 1. Опытных фрикционных устройств ГМ массой 7^8 т (ГФ, БФ, ЛТ, синхронизатор КП);

                              2. Серийных дисковых ОТ ГМ массой 13^18 т;

                              3. Опытных дисковых ОТ изделий ВТ-130, ВТ-130К, ГМ массой 16^17 т ;

                              4. Фрикционных устройств семейства серийных машин на базе ГМ массой 14 т (ГФ, БФ, ЛТ), выпущена техническая документация на модернизацию трансмиссии, а также при создании технической документации на новые фрикционные порошковые материалы — разработаны предприятием совместно с ИПМ шесть ТУ.

                              Структура и объём диссертации.

                              Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы, приложения и содержит стр., 103 таблицы, и 156 рисунков. Список литературы включает

                              124 наименования.

                              Похожие диссертации на Повышение эксплуатационных свойств фрикционных устройств механических трансмиссий лёгких гусеничных машин с большой удельной мощностью

                              

                              Разработка методик расчета и проектирования клиноременного вариатора для транспортных машин с двигателями малой мощности Шакуров Дилус Кавыевич

                              Методика оценки точности реакций межколесных механизмов распределения мощности на условия движения колесной машиныПотапов, Павел Викторович

                              Пути повышения эффективности колесных тракторов малой мощностиХудорожков, Сергей Иванович

                              

                              Повышение опорной проходимости полноприводного автомобиля путем рационального распределения мощности по колесамСеребренный Игорь Валерьевич

                              

                              Повышение виброзащитных свойств шины за счет внутренней пневматической демпфирующей системыСоколов Александр Юрьевич

                              

                              Повышение виброзащитных свойств пневмогидравлических рессор за счет саморегулируемых адаптивных демпферовПохлебин, Алексей Владимирович

                              Повышение потребительских свойств тракторов средствами автоматического контроля и управления : Теорет. и метод. основыШипилевский, Геннадий Борисович

                              

                              Повышение тормозных свойств малотоннажных автопоездов с АБСРевин Сергей Александрович

                              

                              Повышение виброзащитных свойств подвесок АТС за счет изменения структуры и характеристик пневмогидравлических рессор и амортизаторовНовиков Вячеслав Владимирович

                              

                              Повышение демпфирующих свойств подвесок АТС путем изменения структуры и характеристик резинокордных пневматических рессорДьяков Алексей Сергеевич