Введение к работе
Актуальность проблемы. В соответствии с законами рынка, в тракторостроении, как и в других отраслях, постоянно растут требования к функциональным и потребительским показателям новых машин Эти показатели напрямую зависят от качества конструкции и нагруженности основных рабочих узлов тракторов
Одним из важнейших элементов трактора является комплекс узлов трансмиссии, или силовая передача У современных тракторов масса трансмиссий обычно составляет около 40 % массы машины Постоянная высокая динамическая нагружен-ность деталей тракторных трансмиссий приводит к тому, что, наряду с деталями ходовых систем, значительная часть отказов и поломок имеет место именно в трансмиссии Так, по данным испытаний, за первые 6000 моточасов работы отказы трансмиссий вследствие высокой нагруженности деталей составляют у тракторов 20-25% от общего числа отказов Тем временем современным нормативным требованиям отвечают только трансмиссии, ресурс которых не ниже 14000-16000 моточасов
В настоящее время большинство проектировщиков информацию о предположительной нагруженности деталей силовой передачи в эксплуатации получают на основе расчетного моделирования процессов динамического нагружения элементов передач Однако в используемых моделях зачастую слишком упрощенно описываются характеристики ряда элементов силовой цепи и нагружающих воздействий В частности, при исследованиях динамической нагруженности силовой передачи от крутильных колебаний не принимается во внимание участие в колебаниях корпусных деталей двигателя, трансмиссии и остова машины Недостаточно точно отражается связанность крутильных колебаний в трансмиссии с вертикальными и угловыми колебаниями корпусных деталей. Часто существенно упрощаются законы изменения нагружающих воздействий, в частности, крутящего момента двигателя и тягового сопротивления Используемые модели не позволяют исследовать влияние на нагруженность трансмиссии несинфазного перезацепления зубьев ведущих колес с гусеницей Большинство предложенных методов исследования нагруженности не позволяет оценивать влияние на нагруженность передачи упругих, инерционных и демпфирующих параметров ее элементов Все перечисленное снижает достоверность получаемых при моделировании данных о нагруженности и приводит к неправильному выбору при проектировании параметров элементов передачи
Вследствие важности для экономики страны повышения качественных показателей выпускаемых машин настоящая работа, в которой предложены новые, лишенные перечисленных недостатков, методы анализа и снижения динамической нагруженности трансмиссий, является актуальной
Цель исследования. Разработка методов расчетного анализа динамической нагруженности силовых передач сельскохозяйственных тракторов, позволяющих более адекватно отражать при моделировании динамические свойства элементов силовой передачи и характеристики возмущающих воздействий на них, за счет этого получать более достоверные результаты расчетных исследований, на основе которых проектировать трансмиссии с необходимыми для эксплуатационных условий нагружения характеристиками элементов
Автор выражает благодарность д т н Шеховцову В В за научное консультирование работы
Объектом исследования является гусеничный сельскохозяйственный трактор ОАО «ТК «ВгТЗ» семейства ВТ.
Научная новизна работы.
-
Разработаны динамическая и математическая модели трансмиссии гусеничного трактора, позволяющие учитывать влияние на динамическую нагруженность силовых элементов связанности их крутильных колебаний с угловыми колебаниями корпусных деталей двигателя, трансмиссии и остова трактора
-
Предложены новые методы оценки влияния упруго-инерционных параметров корпусных деталей и несинфазного перезацепления ведущих колес с гусеничной цепью на динамическую нагруженность при действии основных эксплуатационных нагрузок
-
С использованием разработанных моделей предложены научно обоснованные схемные решения, обеспечивающие снижение динамических нагрузок в трансмиссии тракторов семейства ВТ производства ОАО ТК ВГТЗ
Достоверность и обоснованность научных положений работы обуславливаются использованием фундаментальных уравнений механики, теории механических колебаний, обоснованностью допущений, принятых при разработке обобщенных моделей, сходимостью результатов расчетов и экспериментальных данных, согласованностью их с известными результатами исследований
Важными для практики результатами работы являются следующие
-
Создана автоматизированная система, позволяющая анализировать и целенаправленно корректировать собственные частотные свойства силовых передач тракторов, исследовать влияние на их динамическую нагруженность основных эксплуатационных нагрузок, а также оценивать влияние на эту нагруженность изменения упругих, инерционных и демпфирующих параметров каждого элемента трансмиссии для максимального снижения ее динамической нагруженности в эксплуатации
-
Разработаны метод и программные средства для анализа влияния жесткости опор корпусных деталей трансмиссии на динамическую нагруженность ее участков на установившихся и переходных режимах движения Выполнение исследований на этой базе позволяет выработать рекомендации по управлению упругими свойствами опор корпуса трансмиссии на разных режимах движения для снижения динамической нагруженности трансмиссии Предложена улучшенная схема крепления корпуса трансмиссии тракторов семейства ВТ к раме, позволяющая изменять жесткость его крепления в продольной плоскости в зависимости от нагрузочного режима трансмиссии
-
Предложены метод и программные средства для анализа влияния жесткости подвески двигателя на динамическую нагруженность трансмиссии от основных эксплуатационных нагрузок При использовании метода и программных средств выполнены исследования, позволившие выработать рекомендации по совершенствованию упругих характеристик подвески двигателей тракторов семейства ВТ
4 Разработан метод анализа влияния на динамическую нагруженность
трансмиссии разницы углов установки ведущих колес, связанной со звенчатостью
гусеницы трактора во время движения Метод и созданные программные средства позволяют для любого трактора определять наиболее благоприятные, с точки зрения нагруженности трансмиссии, углы рассогласования положения ведущих колес на разных режимах движения трактора Показана необходимость разработки и использования устройства, управляющего углом рассогласования ведущих колес трактора
Апробация основных результатов работы. Материалы диссертации представлялись на международных научно-практических конференциях «Прогресс транспортных средств и систем» (Волгоград, ВолгГТУ, 2002 и 2005 г г ), на VIII и IX Международных симпозиумах Военно-технической академии «Совершенствование конструкций и методов эксплуатации механических транспортных средств» (Варша-ва-Рыня, 2002 и 2005 г г ), на 39-43 научно-практических конференциях ВолгГТУ (2002-2006 г г), а также на научных семинарах кафедры «Автомобиле- и тракторостроение»
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 в центральной печати
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка использованной литературы Содержит 186 страниц машинописного текста, 91 рисунок и 39 таблиц. Список использованной литературы содержит 111 наименований
