авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Исследование и совершенствование элементов гидромеханической трансмиссии гусеничного бульдозера

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

    1. Стручков Алексей Валентинович

ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ

ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ГУСЕНИЧНОГО БУЛЬДОЗЕРА

Специальности:

05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин

05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

  1. АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Красноярск – 2009

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Красноярский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Климов Анатолий Александрович

Научный консультант: доктор технических наук, доцент Ереско Татьяна Трофимовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Булгаков Николай Федорович

доктор технических наук, профессор

Ермолович Александр Геннадьевич

Ведущая организация: ЗАО «НИИСтройдормаш», г. Красноярск

Защита состоится «28» декабря 2009 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.13 при ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу:

660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд. Г 2-50.

Тел./факс: (3912) 249-82-09, e-mail: DM21209913@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета.

Автореферат разослан « 27» ноября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, доцент Петровский Э.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Приоритетными тенденциями развития землеройно-транспортных машин (ЗТМ), сформировавшимися к настоящему времени в мировой практике строительного и дорожного машиностроения, согласно проведенным исследованиям, являются повышение энергонасыщенности, гидрофицирование силовых трансмиссий, автоматизация машин и технологических процессов, повышение универсальности машин, повышение надежности и безопасности конструкций.

Одним из наиболее прогрессивных направлений в развитии конструкций трансмиссий базовых тракторов ЗТМ является разработка и совершенствование гидромеханических трансмиссий (ГМТ), которые позволяют совершенствовать управление машиной и снизить динамические нагрузки, так как, гидромеханическая передача позволяет автоматически бесступенчато, изменять скорость и вращающий момент в достаточно широком диапазоне при изменении сопротивления движению и нагрузки на рабочем органе.

 Гидротрансформатор значительно снижает крутильные колебания в трансмиссии, вызванные периодическими изменениями момента двигателя, а также защищает двигатель от перегрузок при резком повышении момента сопротивления, что позволяет повысить надежность двигателя и силовой передачи.

В связи с этим гидромеханические трансмиссии находят все большее применение на промышленных тракторах среднего и тяжелого тягового класса Т10М, Т12, Б12, Т330, ДТ175С, но, к сожалению, в конструкциях базовых машин легкого класса, несмотря на некоторые явные преимущества, гидромеханические трансмиссии не нашли достаточного применения. Кроме того, в связи с ростом объемов выпуска тракторов среднего тягового класса типа Т10М и Т12 с гидромеханической трансмиссией (ГМТ) более остро встает вопрос повышения качества и надежности работы ее узлов. Опыт эксплуатации показывает необходимость повышения надежности и ресурса силовых блоков тракторов в части соединения гидротрансформатора с двигателем, необходимость более глубокого изучения и обоснования динамических характеристик конструктивных элементов соединения при установке гидротрансформатора в трансмиссию.



Для повышения надежности и совершенствования элементов трансмиссионных систем необходима более достоверная оценка нагрузочных режимов этих элементов с учетом диссипативных сил и закономерностей процессов взаимодействия гусеничного движителя бульдозера с грунтом.

Работа, посвящена совершенствованию методов оценки нагруженности элементов трансмиссионных систем бульдозеров на стадии проектирования, применительно к использованию гидротрансформаторов в трансмиссиях гусеничных строительных и дорожных машин легкого и среднего тягового класса, широко применяемых в строительстве.

Цель диссертационной работы – совершенствование существующих и создание новых элементов гидромеханических трансмиссий гусеничных бульдозеров с учетом закономерностей процессов их взаимодействия с грунтом на основе экспериментальных исследований и компьютерного моделирования на этапе проектирования, испытаний и технической эксплуатации.

Задачи исследования:

1. Разработать и исследовать математические модели механической и гидромеханической трансмиссий гусеничного бульдозера с учетом реальных динамических характеристик элементов конструкции трансмиссии, ходового оборудования и разрабатываемого грунта.

2. Разработать алгоритм и компьютерную программу для реализации математических моделей механической и гидромеханической трансмиссий гусеничного бульдозера на этапе проектирования и эксплуатации.

3. Произвести оценку адекватности математических моделей и метода их реализации сравнением результатов вычислительного эксперимента с результатами экспериментальных исследований и натурных испытаний.

4. Разработать способ определения податливости грунта и предела касательного усилия, при котором еще сохраняются упругие свойства грунта (до срыва грунта) при исследованиях динамической нагруженности трансмиссионных систем гусеничных бульдозеров, который позволил бы получить зависимости динамических параметров трансмиссии и поступательно движущихся частей бульдозера от податливости грунта.

5. Провести экспериментальные исследования диссипативных свойств трансмиссии, с целью определения коэффициентов демпфирования элементов трансмиссии бульдозера, результаты которых необходимы при разработке динамических и математических моделей.

Объект исследования – элементы трансмиссии гусеничного бульдозера легкого и среднего тягового класса.

Предмет исследований процессы динамического нагружения трансмиссии объекта исследования при выполнении бульдозерных работ.

Методы исследований. Основные результаты получены с использованием теории колебаний, математического моделирования с использованием дифференциальных уравнений Лагранжа, вычислительных алгоритмов Рунге-Кутта с применением программирования в среде Delphi, а также с использованием аппарата математической статистики, статистической динамики, теории планирования и обработки результатов экспериментов. Эксперименты проводились с использованием методов тензометрирования, предложены методики экспериментального определения динамических характеристик элементов трансмиссии с учетом динамических характеристик грунтов в реальных условиях эксплуатации.

На защиту выносятся:

  1. Математические модели механической и гидромеханической трансмиссий гусеничного бульдозера, разработанные с учетом реальных динамических характеристик элементов конструкции трансмиссии и физико-механических характеристик разрабатываемого грунта;
  2. Алгоритм и компьютерная программа GYDROTRANS в среде Delphi, разработанная для реализации предложенных математических моделей на стадии проектирования и эксплуатации;
  3. Способ экспериментального определения податливости грунта и предела касательного усилия, при котором еще сохраняются упругие свойства грунта (до срыва грунта), необходимые при исследованиях динамической нагруженности трансмиссионных систем гусеничных бульдозеров, при помощи которого получены зависимости динамических параметров трансмиссии и поступательно движущихся частей бульдозера от податливости грунта;
  4. Методика экспериментального определения диссипативных свойств трансмиссии;
  5. Результаты экспериментального исследования диссипативных свойств трансмиссии в целом, и расчетов коэффициентов демпфирования каждого участка валопровода трансмиссионной системы, которые учтены при разработке динамических и математических моделей.

Достоверность результатов и рекомендаций диссертации обоснованы проверкой адекватности методов расчета динамической нагруженности конструкции по результатам экспериментальных исследований. Расхождение теоретических и экспериментальных исследований не превышают 10%. Общая погрешность обработки экспериментального материала составила для силовых параметров не более ± 5,11 – 5,33% и скоростных ± 1,8%.

Научная новизна работы:

  1. Математические модели механической и гидромеханической трансмиссий бульдозера разработаны с учетом реальных динамических характеристик элементов конструкции трансмиссии и разрабатываемого грунта и отличаются от известных тем, что учитывают фактор буксования и протекающую при этом неупругую деформацию грунта;
  2. Разработан патентоспособный способ определения податливости грунта и предела касательного усилия, при котором еще сохраняются упругие свойства грунта (до срыва грунта) при исследовании динамической нагруженности гусеничного бульдозера, позволяющий получать зависимости динамических параметров трансмиссии и поступательно движущихся частей гусеничного бульдозера от податливости грунта;
  3. Методика экспериментального определения диссипативных свойств трансмиссии предложена впервые;
  4. При разработке математических моделей впервые учтены результаты экспериментального исследования диссипативных свойств гидродинамической и механической трансмиссий гусеничного бульдозера, включающие определение коэффициентов демпфирования каждого участка валопровода.

Практическая значимость работы заключается в использовании предложенной методики расчета трансмиссионных систем в учебном процессе кафедры "Детали машин и технология металлов" Красноярского государственного аграрного университета при изложении теоретического материала в рамках дисциплины «Детали машин и ПТМ» по специальности 110301.65 – «Механизация сельского хозяйства» и 110304.65 - «Техническое обслуживание и ремонт техники в АПК».

Разработаны рекомендации по оптимизации динамических параметров системы привязки гидротрансформатора к двигателю внутреннего сгорания.

Основные положения метода расчета нагрузочных режимов в навесном оборудовании трактора используются при проектировании и доводке трансмиссионных систем гусеничных бульдозеров на ОАО "Красноярский завод лесного машиностроения".

Апробация. По результатам проведенных исследований сделано 4 доклада на научно-технических конференциях в КрасГАУ, где отмечалась актуальность проблемы, полезность и новизна полученных результатов.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных статей.

Структура работы. Диссертационная работа содержит 179 страниц машинописного текста, включая введение, четыре раздела, содержащих 38 рисунков, и 8 таблиц, общие выводы, библиографический список из 128 наименований и приложения на 51 стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика диссертации, определен объект исследования, кратко сформулированы актуальность, цели и задачи исследования, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Первый раздел посвящен обзору литературных источников по теме исследования, анализу существующих конструкций трансмиссий тракторов и автомобилей, методов исследования динамической нагруженности машин и механизмов, особенностей нагруженности трансмиссий промышленных тракторов при бульдозировании.

Теоретические и экспериментальные исследования вопросов нагруженности силовой передачи различных типов машин при различных условиях эксплуатации проведены учеными В.Б. Альгиным, В.Я Аниловичем, Н.М. Антоновым, И.Б. Барским, В.Л. Вейцем, Ф.Р. Геккером, З.А. Годжаевым, А.Г. Жутовым, В.А. Золотухиным, Г.М. Кутьковым, А.И. Свитачевым, И.Ш. Чернявским, Р.Х. Юсуповым, В.В. Шеховцовым и другими.





Исследованиям конструктивных особенностей, принципов действия и влияния на технико-экономические показатели (производительность, топливная экономичность) гидротрансформаторов, их расчетам посвящено большое количество работ В.И. Анохина, Е.С. Горбацевича, П.П. Горбунова, М.В. Ляшенко, В.Ф. Платонова и др. Исследовались вопросы влияния энергонасыщенности тракторного агрегата на нагруженность элементов конструкции и на эксплуатационные показатели А.П. Богатыревым, В.В. Калининым, В.А.Золотухиным, А.А.Климовым, влияние плотности грунта на нагруженность силовой передачи бульдозера П.П. Упировым, влияние продольных колебаний остова трактора на динамическую нагруженность трансмиссии А.Г. Жутовым, вопросы общей динамики гусеничных тракторов и погрузчиков Т.С. Борщовым, В.Ф. Полетайкиным.

Поскольку выполнение бульдозерных, скреперных и других работ носит циклический характер, это обуславливает высокую динамическую напряженность деталей и узлов трактора и, особенно, трансмиссии. Поэтому снижение динамических нагрузок необходимо рассматривать как одно из главных направлений решения вопросов надежности и долговечности машин.

Авторы Золотухин В.А., Климов А.А., Елизенцев П.А., Антонов Н.М. указывают, что в серийных механических передачах муфты сцепления не предохраняют трансмиссию от перегрузок. Имея высокую тангенциальную жесткость, в несколько раз превышающую крутильную жесткость вала, они ограничивают динамические нагрузки трансмиссии, но совершенно не предохраняют трансмиссию от воздействия крутильных колебаний двигателя.

При этом исследования влияния устанавливаемых в трансмиссию базовых машин новых узлов на динамическую нагруженность элементов трансмиссии являются актуальными, так как основным направлением оптимального проектирования и доводки конструкции является достоверная оценка нагрузочных режимов.

К настоящему времени работ, посвященных расчетам нагрузочных режимов трансмиссий с гидротрансформатором для бульдозеров легкого и среднего тягового класса, основанных на теории колебаний, в России и за рубежом опубликовано очень мало и они пока не решают стоящей задачи.

Работы, проводимые в последнее время по исследованию технико-экономической целесообразности применения гидромеханических трансмиссий на промышленных тракторах, в основном сводятся только к изучению вопросов производительности и топливной экономичности бульдозеров при одном, пожалуй, далеко не оптимальном уровне их энергонасыщенности. Что касается вопросов проявления защитных свойств гидротрансформатора, то они остаются в стороне от глубокого исследования.

Подводя итог краткого обзора, необходимо отметить, что при наличии целого ряда весьма полезных работ, в которых разработаны основы динамических процессов, происходящих в машинах и механизмах:

- проблема разработки теоретических основ нагруженности бульдозеров легкого и среднего тягового класса, с позиций снижения действующих динамических нагрузок еще не решена;

- конструкторские разработки трансмиссий бульдозеров еще слабо подкрепляются научными работами, в основу которых положены современные методы анализа и синтеза сложных динамических систем;

- не накоплен достаточный статистический материал по нагруженности гидромеханических трансмиссий бульдозеров, гарантирующий достоверность инженерных расчетов.

На основании обзора сформулированы, приведенные выше задачи исследования.

Во втором разделе приведены обоснование расчетных динамических моделей механической и гидромеханической трансмиссий бульдозера, результаты теоретического исследования формирования нагрузочных режимов в трансмиссии бульдозеров.

В процессе теоретических исследований были

  1. Определены динамические характеристики элементов динамической системы трансмиссии бульдозера.
  2. Разработаны динамические модели эквивалентные существующей механической и экспериментальной гидромеханической трансмиссиям исследуемого бульдозера ТП-4 с учетом реальных динамических характеристик.
  3. Разработаны математические модели динамики трансмиссии бульдозера, учитывающие реальные динамические характеристики элементов конструкции трансмиссии, разрабатываемого грунта и метод их реализации.
  4. Разработана компьютерная программа GYDROTRANS в среде Delphi для расчета и анализа динамики трансмиссионных систем.
  5. Выявлены внешние и внутренние возмущающие факторы, создающие максимальные нагрузки в трансмиссии бульдозера.
  6. Определены амплитудно-частотные характеристики динамической системы механической и гидромеханической трансмиссий бульдозера от воздействия источников возбуждения колебаний.

Динамическую схему бульдозерного агрегата можно представить в виде двухмассовой системы: трактор - призма грунта совместно с массой бульдозера.

Как видно, из представленной схемы (рис. 1) динамическая нагруженность бульдозерного агрегата разделяется на два направления: внутреннюю динамику, которая определяется крутильными колебаниями двигателя и трансмиссионной части и внешнюю динамику, которая представляет собой динамику навесного оборудования, системы «грунт – гусеница», системы «призма грунта – навесное оборудование». Внешняя и внутренняя динамические подсистемы связаны между собой через ведущее колесо и грунт и оказывают друг на друга динамическое воздействие.

Анализируя влияние гидротрансформатора на внутреннюю динамику трансмиссии, следует учитывать влияние внешней динамической подсистемы, как задающей силовые параметры и их колебания.

При составлении динамических моделей бульдозера возник вопрос о величине податливости грунта, т.к. от этой величины зависит взаимодействие динамических систем «трансмиссионной» и «трактор - рабочее оборудование». При больших величинах податливости грунт является фильтрующим элементом в динамической модели. Экспериментально установлена граница по тяговому усилию, при которой динамическая система разделяется на две.

 Динамическая схема бульдозера. -0

Рис. 1. Динамическая схема бульдозера.

 Расчетные крутильные динамические-1

 Расчетные крутильные динамические-2

Рис. 2. Расчетные крутильные динамические модели механической и гидромеханической трансмиссий бульдозера.

По результатам расчетов и экспериментальных исследований динамических параметров трансмиссии исследуемого бульдозера и упругих свойств грунтов были построены расчетные крутильные динамические модели для I-IV передач для механической и гидромеханической трансмиссий (рис. 2).



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.