Введение к работе
Актуальность проблемы. Увеличение эффективности наземных транспортных средств ( НТС ) и уменьшение их вредного воздействия на окружающую среду - важнейшая задача народного хозяйства на современном этапе.
Эксплуоатационные свойства и технико-экономические показатели работы НТС в немалой степени зависят от используемых в них систем приводов.
В настоящее время в приводах НТС (автомобилей, дизель-поездов, погрузчиков, тракторов, кранов и др.) широко используются приводы с гидродинамической передачей (ГДП ).
Гидродинамическая передача улучшает работу приводного двигателя, облегчает работу водителя-оператора (посредством автоматического изменения вращающего момента и мощности на валах передач в зависимости от величины момента сопротивления движению на рабочем органе ), увеличивает тяговые способности НТС и повышает надёжность ( благодаря демпфированию и фильтрации крутильных колебаний). Характеристики типовой ГДП определяются на этапе проектирования НТС. Они не изменяются во время работы привода, что является существенным недостатком. Существующие конструктивные решения ГДП с переменными характеристиками ( ГДП с поворотными лопатками реактора, с переменным наполнением, с муфтами, работающими при постоянном скольжении и др.) также имеют ряд недостатков (низкий КПД, сложную конструкцию и др.), что ограничивает их применение.
Поетому разработка и исследование ГДП с регулируемой характеристикой путем изменения физических свойств рабочего тела является актуальной научной проблемой, имеющей важное народно-хозяйственное значение.
В диссертасии представлены резултаты теоретических и экспериментальных исследований, а также технические решения ГДП с регулируемой характеристикой путем изменения физических свойств рабочего тела. Это позволило устранить недостатки свойственные сущисгвующим ГДП с регулируемыми характеристиками, повысить эффективность и надёжность НТС, уменшить вредное воздейство на окружающую среду.
Цель и задачи работы. Основной целью диссертации является разработка общей теории анализа и синтеза приводов с регулируемыми
-2-ГДП нового типа, в которых изменение характеристики передачи в просессе работы осуществляется путем изменения физических свойств ( плотности и вязкости) рабочего тела. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-
Анализ приводов, применяемых в НТС, с учётом видов приводных двигателей, согласующих передач и требований к системам приводов, а также применяемых способов улучшения тяговых характеристик НТС с ГДП.
-
Создание испытательного стенда, управляемого компьютером, для исследований нестационарного и стационарного режимов работы приводов с ГДП.
-
Разработка математической модели работы привода, включающего ГДП с переменными физическими свойствами рабочего тела и её экспериментальная проверка.
-
Теоретические и экспериментальные исследования влияния физических свойств рабочего тела на характеристики ГДП.
-
Синтез привода с ГДП нового типа на базе проведённого анализа и результатов теоретических и экспериментальных исследований.
-
Технические решения и разработка рекомендаций по проектированию ГДП нового типа.
В результате выполненных исследований, разработанной математической модели и технических решений создан новый класс ГДП с регулируемой характеристикой для НТС различного назначения.
Научная новизна работы заключается в: 1. Разработке математической модели работы привода с ГДП в стационарном и нестационарном режимах с учётом изменения физических свойств рабочего тела; установлении входных и выходных параметров модели и способов численного решения уравнений модели с требуемой точностью. 2. Разработке методик:
аналитического определения параметров передач нового типа;
проектирования и исследования ГДП с жидкостями, плотность и вязкость которых изменяется при изменении напряженности электрического или магнитного полей.
Практическая ценность работы состоит в:
- разработке технических решений по проектированию и
конструлированию ГДП нового типа;
-3-
іазработке и создании испытательного стенда с компьютером и
годики экспериментального исследования на нем работы привода с
,П на нестационарных и стационарных режимах при изменении
этности и вязкости рабочей жидкости;
разработке новой магнитной рабочей жидкости для ГДП
зволяющей увеличить диапазон регулирования до 10%, без ухудшения
эактеристик ГДП. * .
іименение разработанной системы "компьютер- испытательный :нд", позволяет ускорить проектно- конструкторские работы, гличить их точность и существенно снизить стоимость работ.
Совокупность научных положений и технических решений, зработанных в диссертации.можно квалифицировать как-решение учной проблемы по совершенствованию технических и :шгуатационных характеристик НТС путем внедрения в их приводы [П с изменяющимися во время работы физическими свойствами 5очего тела.
едрение ГДП нового типа позволит в перспективе полностью казаться от механических передач в приводах НТС, что повысит их нежность и улучшит экологические свойства.
Практическая реализация работы. Полученные результаты едрены:
іатематическая модель привода НТС с ГДП на предприятии "Гута
алёва Воля" в г. Сталёвой Воли ( Польша) для повышения точности
делирования и анализа возможностей согласования выпускаемых ГДП
современными экологическими двигателями. В качестве рабочих
гдкостей были использованы масла и эмульсии с различными
[зическими свойствами. Точность моделирования повысилась на
...20%; .-,
спытательный стенд на заводе Гидравлики в г. Лодзи (Польша), для следования нестационарных режимов ГДП с изменяющимися в оцессе работы плотностью и вязкостью рабочей жидкостью. Цель следований - увеличение эффективности, надёжности и лговечности системы приводов автопогрузчиков грузоподъёмностью 2-х тонн;
іатематическая модель в фирме ARLA GmbH (Германия ) с целью вышения точности при расчете безразмерных статических рактеристик приводов НТС с ГДП с учетом изменения физических ойств рабочей жидкости.
-4-- по заказу Комитета научных исследований ( Польша) автором разработаны для ГДП магнитные жидкости на основе РезС>4 и создан проект прототипа ГДП с ферромагнитной и электрореологической жидкостями.
Результаты исследований используются также в учебном процесе Радомского технического университета.
Публикация материалов и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 28 научных статей и получено 1 авторское свидетельство на изобретение. Материалы диссертации доложены на ежегодных научных семинарах в Радомском техническом университете и международных научных конференциях в Щирке, Закопане, Наленчове (Польша ), Лондоне, Венеции, Страсбурге (Франция), Вирзбурге ( Германия).
Структура и обьем работы. Диссертация содержит введение, 8 глав, общие выводы и рекомендации, список литературы, приложение. Основная часть работы изложена на 273 страницах машинописного текста, содержит 153 рисунка, 29 таблиц, список литературы из 215 наименований. Приложение изложено на 225 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу.