Введение к работе
Актуальность темы. С самого начала и до настоящего времени при создании колесных и гусеничных наземных средств передвижения решаются основные общемашинные трансмиссионные проблемы. К ним относятся: полное использование мощности двигателя, динамика машины в зависимости от типа трансмиссии, разработка основного механизма трансмиссии (коробки передач), обладающего свойством непрерывного трансформатора крутящего момента в широком интервале скоростей, повышение КПД трансмиссии, повышение технико-экономической эффективности гусеничной или колесной техники за счет рациональности конструкции ее трансмиссии, надежности и др. Для гусеничной техники к этим проблемам добавляется еще проблема создания эффективного механизма поворота.
Эти традиционно актуальные проблемы относятся к технике военного назначения, в том числе гусеничных машин особо легкой и легкой категории по массе, транспортных машин, носителей разного вида вооружения и технологического оборудования, а также к большегрузной колесной технике, с двигателями, мощность которых равна мощности указанных гусеничных. Они также актуальны и для гусеничной и колесной техники народнохозяйственного назначения (тракторы, дорожно-строительные машины, автомобили и др.).
В последнее время создаются такие трансмиссионные передачи, в
которых применяются электрические и гидравлические приводы двойного
преобразования. В этих преобразователях механическая энергия приводного
двигателя превращается в электрическую энергию или гидравлическую, а
затем - обратно в механическую. Такие передачи характеризуются меньшим
значением КПД, по сравнению с КПД механических и даже
гидромеханических (с гидродинамическим трансформатором крутящего
момента) передач. Это может привести к тому, что хорошая по своей идее
передача, обеспечивающая повышение эффективности машины, не сможет
быть использована в ней, так как для ее применения потребуется или
приводной двигатель большей мощности, или более мощный
преобразователь энергии, что приводит к увеличению размеров передачи, ее массы и стоимости'.
Двойное преобразование энергии в гидромеханических передачах дает возможность создания передачи, включающей гидропривод в виде однопоточного механизма, а располагая агрегаты гидропривода в замкнутых контурах зубчатых передач - последовательного ряда многопоточных механизмов, обеспечивающих получение режимов непрерывного трансформатора крутящего момента. Анализ структур такой трансмиссионной передачи показывает, что в ней, возможно получение режимов механических передач с относительно высокими значениями КПД и
объемно гидромеханических режимов, где наиболее полно используется мощность двигателя. Вместе с тем, такие решения невозможно выполнить без автоматизации управления преобразователями и зубчатыми механизмами. Следует заметить, что здесь приводной двигатель выступает как преобразователь энергии - тепловой в механическую энергию. В зависимости от управления передачей, мощность двигателя может передаваться либо объёмно гидромеханическим потоком на ведущие колёса, либо механическим. В настоящей работе для таких передач вводится термин "режимные передачи" по аналогии с известными режимными электромеханическими трансмиссиями типа «Dual Drive» или «Two mode» (двойные передачи), объемно гидромеханические трансмиссии, которые могут передавать энергию двигателя к ведущим колесам или гидромеханическим, или механическим потоком, можно называть режимными.
Цель работы - разработать теоретические предложения по совершенствованию многодиапазонной комбинированной объемно-гидромеханической трансмиссионной передачи с синхронизированным переключением диапазонов для машин легкой категории по массе с целью повышения их подвижности;
Задачи
Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:
-
Анализ теоретического и практического состояния вопроса в направлении исследования. Определение конструкторских мероприятий, способствующих достижению поставленной цели;
-
Кинематический анализ двухпоточных объемных гидромеханических передач (определение основных уравнений кинематики и закона регулирования объемной гидропередачей);
-
Разработка методики синтеза объемной гидромеханической передачи на основании выполненного кинематического анализа, на примере конкретной машины;
-
Определение статических характеристик приводного двигателя и объемной гидропередачи;
-
Определение движущего момента на выходе и нагрузок, действующих в звеньях образующихся структур режимной передачи;
-
Определение связи между статическими характеристиками передачи и тягово-динамическими свойствами машины;
-
Определение возможности применения методики синтеза режимной передачи для расчета передачи такого типа для быстроходных гусеничных машин;
-
Статистическая оценка совершенствования объемно гидромеханической передачи (прототипа).
Объект исследования - Прототип объемно гидромеханического механизма передач и поворота для многоцелевых подвижных средств, разработанный в ОАО «НАТИ» и ОАО «СКБМ»;
Методы исследования - методы силового потока, векторной алгебры, детерминистические и статистические методы теории движения гусеничных и колесных машин;
Научная новизна: 1 .Теоретически и расчетом обосновано решение по созданию режимной передачи путем совершенствования объемно гидромеханической передачи, которое заключается в образовании в ее структуре ряда механических ступеней с высоким КПД;
2. Разработаны методики кинематического и силового синтеза режимной передачи на основе объемно гидромеханической трансмиссии;
3.Разработаны методики расчета нагруженное звеньев передач различной структуры методом векторной алгебры.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту: -кинематический анализ многодиапазонных объемно гидромеханических передач с синхронизированным переключением диапазонов;
статические характеристики двигателя и объемной гидропередачи;
методика составления и решение уравнений силовых потоков структур, образующихся в режимной передаче методом векторной алгебры;
- параметрический синтез силовых параметров режимной передачи для
многоцелевой техники;
- статистическая сравнительная оценка свойств гидромеханических и механических режимов режимной передачи по коэффициенту качества.
Достоверность и обоснованность положений диссертации
подтверждена:
конструкторско - технологическим синтезом объемно гидромеханической передачи, выполненным с изготовлением экспериментального образца заводом - изготовителем;
совпадением полученных расчетных результатов, выводов и рекомендаций диссертационной работы с результатами поэтапных проверочных заводских расчетов;
совпадением расчетно-теоретических материалов диссертации с опубликованными результатами выполненных в ОАО «НАТИ» лабораторных стендовых испытаний экспериментального образца гидромеханического механизма передач и поворота.
Реализация результатов работы - при выполнении НИР в 21 НИИ AT МО, ОКР на ОАО «Курганмашзавод», ОАО «СКБМ».
Апробация работы:
- На научно-технических конференциях в ОАО «НАТИ», МГТУ «МАМИ», научно-технических совещаниях в 21 НИИ AT МО.
Структура и объем диссертации - Введение, пять глав, Общие выводы, библиографический список использованной литературы из 55 наименований.
Содержание работы изложено на 144 страницах, включая 84 рисунка и 29 таблиц.
