Методы управления переключением передач без разрыва потока мощности на тракторах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат наук Алендеев, Евгений Михайлович

• Алендеев, Евгений Михайлович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Алендеев, Евгений Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Гидравлические схемы систем управления коробками передач

с переключением без разрыва потока мощности

1.2. Анализ вариантов организации однопарных переключений

передач тракторов

1.3. Задачи исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА БЕЗРАЗРЫВНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КОРОБКИ

ПЕРЕДАЧ ТРАКТОРА И ЕЕ ДОСТОВЕРНОСТЬ

2.1. Особенности однопарных переключений в коробках

передач тракторов

2.2. Математическая модель процесса однопарного переключения коробки передач трактора

2.3. Достоверность и обоснованность полученных результатов

2.4. Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ БЕЗ РАЗРЫВА ПОТОКА МОЩНОСТИ

3.1. Объект, цель и задачи исследования

3.2. Испытательный стенд, оборудование и результаты экспериментальных исследований

3.3. Выводы

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ БЕЗ РАЗРЫВА ПОТОКА МОЩНОСТИ НА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ

МЕТОДАХ ЕГО ОРГАНИЗАЦИИ

4.1. Исходные данные исследования

4.2. Характеристика кинематической схемы коробки передач

трактора ЧН-6 «Агромаш-Руслан»

4.3. Метод организации однопарных переключений передач без обратной связи с датчиками коробки передач

4.4. Рабочий процесс разгона и переключения передач с подключением муфт

4.5. Метод организации процесса переключения передач с определением момента сопротивления по датчикам коробки

передач

4.6. Исследование процессов переключения передач при работе

трактора с орудиями и прицепами

4.7. Предпосылки создания роботизированных коробок передач для тракторов

4.8. Выводы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы управления переключением передач без разрыва потока мощности на тракторах»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время, несмотря на серийное производство бесступенчатых трансмиссий, в мировом тракторостроении сохраняется практическая необходимость применения механических ступенчатых коробок передач (КП) с шестернями постоянного зацепления (ШПЗ) с использованием двух и более мокрых гидроподжимных фрикционных муфт (ФМ). Как правило, в них переключение передач происходит без разрыва потока мощности за счет соответствующего управления давлениями в бустерах выключаемой и включаемой ФМ. К таким коробкам передач относятся широко применяемые за рубежом КП типа Powershift и упрощенные преселек-торные (в том числе роботизированные). В зависимости от кинематики в КП типа Powershift переключения передач могут производиться без разрыва потока мощности как внутри диапазонов, так и между диапазонами. Как правило, особенность управления такими КП требует наличия двухпарного переключения (Full Powershift), т.е. одновременного переключения как диапазонов, так и скоростей. В то же время работу системы управления КП можно выстроить так, чтобы двухпарное переключение последовательно проходило в две стадии: сначала проводилось однопарное переключение между диапазонами, а затем - однопарное переключение между передачами. Такой алгоритм управления позволяет относительно просто обеспечить работу двух фрикционных муфт: выключаемой и включаемой (однопарное переключение).

Тяговые машины по сравнению с транспортными работают с широким диапазоном нагрузок и агрегатированные с орудиями не допускают переключений передач с разрывом потока мощности, т.е. исключают движение по инерции, как у автомобилей. Поэтому требуются специальные меры, способные увеличить, например, время процесса переключения передач. Суть вопроса сводится к применению систем управления, корректирующих давление в бустерах ФМ на основе данных о частотах вращения валов КП. Причем в качестве параметров переключения, на которые необходимо ориентироваться

при коррекции давлений, выбираются плавность переключения и работа буксования ФМ.

Целью работы является разработка рекомендаций по управлению процессом переключения (выбор интенсивностей изменения давлений в ФМ, время буксования ФМ, предельное значение давления ФМ и т.д.), позволяющих получить переключение передач с требуемой плавностью и допустимой работой буксования ФМ, обеспечивающими надежность и долговечность КП, а также требуемые условия труда.

Объект исследований - система управления КП, включающая электронно-логическое устройство, электрогидравлические механизмы управления давлениями в ФМ, ФМ, датчики, органы управления элементами трансмиссии, и позволяющая организовать переключение передач без разрыва потока мощности.

Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования проводились на разработанной в программной среде МаЙаЬ БтиПпк математической модели для сельскохозяйственного трактора посредством компьютерного моделирования процессов переключения с низшей передачи на высшую (вверх) и с высшей передачи на низшую (вниз). Для оценки адекватности математической модели были проведены экспериментальные исследования на тракторе ЧН-6 «Агромаш-Руслан» в ходе его полевых испытаний.

Научная новизна работы:

- разработана и реализована в программной среде Ма1:1аЬ БтиНпк математическая модель переключения передач машинно-тракторного агрегата (МТА), особенностью которой является разделение процесса переключения на этапы в зависимости от состояния муфт (буксует или замкнута), а также учет реальной характеристики двигателя и буксования движителя трактора;

- предложен метод управления давлением в бустере фрикционной муфты в зависимости от частот вращения валов во время переключения передач, позволяющий регулировать ускорение движения трактора;

- разработан метод переключения передач с подключением дополнительных фрикционных муфт и метод организации процесса переключения с определением момента сопротивления на основе использования данных с датчиков коробки передач;

- предложены метод бесступенчатого регулирования скорости трактора, алгоритм электронного управления коробкой передач и условия их реализации.

Практическая значимость. Разработанная математическая модель позволяет оценивать основные параметры процесса переключения, включая работу буксования обеих ФМ и плавность переключения передач МТА, отслеживаемую по предельным значениям ускорения МТА и интенсивности изменения ускорения по времени. Представленные рекомендации по управлению процессом переключения создают предпосылки для его автоматизации, т.е. для создания роботизированных КП на тракторах.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- математическая модель переключения передач машинно-тракторного агрегата (МТА), особенностью которой является разделение процесса переключения на этапы в зависимости от состояния муфт (буксует или замкнута), а также учет реальной характеристики двигателя и буксования движителя трактора;

- метод управления давлением в бустере фрикционной муфты в зависимости от частот вращения валов во время переключения передач, позволяющий регулировать ускорение движения трактора;

- метод переключения передач с подключением дополнительных фрикционных муфт, метод организации процесса переключения с определением момента сопротивления на основе использования данных датчиков коробки передач;

- метод бесступенчатого регулирования скорости трактора, алгоритм электронного управления коробкой передач и условия их реализации.

Реализация результатов работы. На основе разработанной математической модели и рекомендаций по управлению процессом переключения передач был доработан алгоритм системы управления и проведена отладка переключений передач на тракторе ЧН-6 «Агромаш-Руслан» с КП с ШПЗ типа Ро\уегзЫА; в ходе его полевых испытаний.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях научно-технического совета по специальности «Колесные и гусеничные машины» ОАО «НИИ стали» (2012-2015 гг.), на Всероссийской научно-технической конференции «Будущее машиностроения» (г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013 г.) и на научно-практической конференции «Тракторостроение: вчера, сегодня, завтра» (г. Чебоксары, ОАО «Промтрактор», 2014 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, среди которых 1 патент на полезную модель, и 5 работ, опубликованных в рецензируемых изданиях, входящих в Перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы. Основное содержание работы изложено на 143 страницах машинописного текста, включая 67 рисунков и 6 таблиц.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Гидравлические схемы систем управления коробками передач с переключением без разрыва потока мощности

Основная задача трансмиссий - обеспечение производительной и экономичной работы двигателя. Переключение передач с разрывом потока мощности сопровождается остановом МТА с последующим его разгоном, что приводит к значительному проседанию скорости коленвала двигателя, работе на неэкономичных режимах и значительной работе буксования ФМ. В связи с этим обеспечение безразрывности переключения передач является важнейшим требованием, предъявляемым к КП сельскохозяйственных тракторов. За организацию процесса переключения передач без разрыва потока мощности непосредственно отвечает система управления КП, поэтому рассмотрим их основные применяемые гидравлические схемы.

Трактор Т-150К был одним из первых отечественных тракторов, на котором переключения передач осуществлялись без разрыва потока мощности. Его механическая КГ1 с ШПЗ в сочетании с раздаточной коробкой обеспечивает двенадцать передач переднего хода (три диапазона по четыре передачи) и четыре заднего. Безразрывность переключения внутри диапазонов достигается за счет управления давлениями в установленных на вторичном валу гид-роподжимпых муфтах [55].

На рис. 1.1 представлена схема гидравлической системы управления КП трактора Т-150К. Для переключения в данной КП следует перевести золотник 24 в положение включения необходимой передачи. При этом масло начинает поступать в бустер включаемой ФМ и одновременно к перекидным клапанам 8,10,11. За счет перемещения перекидных клапанов и работы гидроаккумулятора 9 обеспечивается задержка слива масла из бустера выключаемой ФМ. Таким образом, создается перекрытие передач, когда обе муфты одновременно передают крутящие моменты на вторичный вал КП. Как только давление во включаемой ФМ превысит давление, создаваемое гидроакку-

мулятором, гидроаккумулятор отсоединяется от выключаемой ФМ и соединяется с магистралью включаемой.

Аналогичные схемы применяются на тракторах К-700, К-701, МТЗ-100, МТЗ-142, ЛТЗ-90, ЛТЗ-145, ЛТЗ-155, Т-250. Серьезным недостатком данной схемы является невозможность корректировать характер изменения давлений в бустерах обеих ФМ в зависимости от крюковой нагрузки, что может приводить к таким нежелательным явлениям, как циркуляция мощности, динамические нагрузки на элементы трансмиссии и неудовлетворительная плавность переключения при работе с различными орудиями.

Рис. 1.1. Схема гидравлической системы КП трактора Т-150К [55]:

1 - бак; 2 - предохранительный клапан радиатора; 3 - радиатор; 4 - заливная горловина; 5 - сетчатый фильтр; 6 - перепускной распределитель; 7 - манометр; 8, 10, 11 - перепускные клапаны; 9 - гидроаккумулятор; 12 - насос; 13 - предохранительный клапан фильтра, 14 - фильтр линии нагнетания; 15 - заборный фильтр насоса; 16, 17, 20, 21 - гидроподжимные муфты; 18 - набор дисков; 19 - поршень гидроподжимной муфты; 22 - вторичный вал КП; 23 - распределитель; 24 - золотник распределителя; 25 - предохранительный клапан.

В связи с появлением электронно-логических устройств и пропорциональных электромагнитных клапанов появилась возможность в значительной степени автоматизировать процесс переключения передач.

На тракторах John Deere 7720 применяется КП типа PowrQuad-Plus, обеспечивающая двадцать передач переднего хода и двадцать передач заднего. КП PowrQuad-Plus - механическая составная и включает четырехскорост-ной планетарный модуль и пятискоростной синхронизированный диапазон-

ный модуль. Данная КП позволяет переключаться под нагрузкой без разрыва потока мощности внутри диапазонов. В гидравлической схеме данной КП (рис. 1.2) для управления четырьмя фрикционными элементами (Я, (), И, О) используются три трехпозиционных клапана (К, I, Т7), переключения между позициями каждого из клапанов осуществляются за счет приложения управляющего давления от соответствующего пропорционального электрогидравлического клапана (./, Д С).

Рис. 1.2. Гидравлическая схема системы управления КП трактора John Deere 7720:

А - клапан модуляции передач; В - масло системы 2; С - масло системы 1; D - возвратный клапан; Е - гидроаккумулятор; F,I,K - переключающие клапаны; G,H,J -пропорциональные электрогидравлические клапаны; L - средний возвратный контур; М-верхний возвратный контур; R,Q,N - тормозы включения первой, второй и третьей передач соответственно; О - муфта включения четвертой передачи; Р - контрольный антика-витационный клапан

На тракторах Massey Ferguson серий 6400 с КП Dyna-б переключения без разрыва потока мощности возможны между шестью передачами в четырех диапазонах на переднем и заднем ходах. Данная КП состоит из четырех модулей: редукционный модуль (планетарная КП с двумя степенями свободы - включение передач осуществляется замыканием фрикционной муфты или тормоза); модуль переключения передач под нагрузкой (планетарная КП

с тремя степенями свободы - включение передач осуществляется попарным замыканием различных комбинаций фрикционных муфт и тормозов); модуль реверса (двухвальная КП с фрикционными муфтами переднего и заднего ходов); синхронизированный модуль диапазонов. Особенностью гидравлической схемы системы управления такой КП (рис. 1.3) является то, что тормоза управляются пропорциональными электрогидравлическими клапанами 5, а ФМ управляются механически, включаясь тарельчатыми пружинами и выключаясь давлением в бустере тормоза, размещенного в том же модуле.

Ferguson серии 6400:

1 - ФМ переднего хода; 2 - ФМ заднего хода; 3 - гидроаккумулятор; 4 - пропорциональные клапаны муфт переднего и заднего ходов; 5 - пропорциональные клапаны включения тормозов редукционного модуля и модуля переключения под нагрузкой; 6,7,8,9 - дискретные клапаны включения синхронизаторов модуля диапазонов

Зачастую на тракторах используются трансмиссии, КП с ШПЗ в которых состоят из основной и диапазонной частей с установленными в них ФМ [32, 33, 34, 52, 62]. В таких КП для того, чтобы включить какую-нибудь передачу, необходимо замкнуть сразу две муфты: муфту основной части и муфту диапазонов. В связи с этим в таких трансмиссиях возможны однопар-ные переключения внутри одного диапазона или внутри одной передачи основной части КП и двухпарные переключения, в которых задействуются сра-

зу четыре муфты (Full Powershift). Так при однопарном переключении между муфтами основной части КП постоянно замкнута одна из муфт диапазонов, а при переключении между муфтами диапазонов - одна из муфт основной части. В частности такая КП установлена на тракторах John Deere 8520Т.

Данная трехвальная механическая КП обеспечивает переключения без разрыва потока мощности на шестнадцати передачах переднего хода (четыре диапазона по четыре передачи в каждом) и четырех передачах заднего хода. На рис. 1.4 представлена схема ее гидравлической системы, на которой для примера показаны одна муфта передач и одна муфта диапазонов, для всех остальных ФМ КП - схема будет аналогичной. Перед бустером каждой ФМ установлен свой двухкаскадный пропорциональный электрогидравлический клапан {C,D на рис. 1.4), в свою очередь перед каждым клапаном установлен пружинный гидроаккумулятор (AA,AR). Данные пропорциональные клапаны позволяют управлять давлением в бустере каждой ФМ в зависимости от подаваемых на них электрических сигналов, которые формируются электронно-логическим устройством (контроллером трансмиссии). При этом трогание трактора осуществляется за счет замыкания муфты передач и управления давлением в бустере муфты диапазонов педалью плавного трогания IL Данная схема технически позволяет достаточно просто организовать переключение передач. Аналогичная схема применяется на тракторах John Deere серии 8000, New Holland серии Т8000, Challenger серий МТ700С и МТ800С, Challenger Terra Gator 3244, ЧН-6 «Агромаш-Руслан».

Таким образом, из проведенного анализа применяемых гидравлических схем систем управления видно, что наиболее гибкой является система с применением пропорциональных клапанов, когда давление в каждой муфте регулируется посредством подачи управляющих сигналов на соответствующий пропорциональный клапан. Однако с целью получения рациональных параметров плавности переключения и работы буксования муфт такая система требует четкой алгоритмизации ее работы, а также более детального изучения переходных процессов, протекающих в ходе переключений.

Рис. 1.4. Гидравлическая схема системы управления КП трактора John Deere 8520Т:

А - фрикционная муфта передач; В - фрикционная муфта диапазонов; В1— обратный клапан; С - пропорциональный клапан муфты диапазонов; D - пропорциональный клапан муфт передач; G - смазка входного и промежуточного валов; F - смазка выходного вала; Н - отсечной клапан смазки входного вала; 1 - клапан педали плавного трогания; 11 - датчик давления зацепления муфты; 12 - педаль плавного трогания; J - сетчатый фильтр-заборник; Q - масло системы 1 (ФМ передач); R - масло системы 2 (ФМ диапазонов); S -масло системы смазки; X - пружинный гидроаккумулятор переключения передач; Y - напорный клапан; АА - пружинный гидроаккумулятор муфт передач; AF - охладитель; AG -контрольная точка давления смазки; AR - гидроаккумулятор муфт диапазонов

1.2. Анализ вариантов организации однопарных переключений

передач тракторов

Можно выделить два основных параметра, определяющих процесс переключения: плавность переключения и работ буксования ФМ. Плавность переключения определяется изменением ускорения МТА и величиной его максимального значения. Ускорение МТА в свою очередь зависит от избыточного момента, передаваемого муфтой по отношению к моменту, необходимому для преодоления момента сопротивления, и момента инерции МТА, приведенного к муфте. Момент, передаваемый буксующей муфтой, зависит

от давления масла в ее бустере. Тогда необходимой плавности переключения можно добиться, управляя давлениями во включаемой и выключаемой муфтах. Так на переключениях передач вверх при буксовании выключаемой ФМ низкое давление во включаемой ФМ может привести к замедлению МТА, в то время как слишком высокое - к жесткому рывку и динамическим нагрузкам на элементы трансмиссии. В целом плавность также в значительной степени зависит от длительности процесса переключения: максимальной плавности можно добиться, если максимально растянуть процесс по времени, но при этом мы получим большее время буксования ФМ и как следствие повышенный износ; с другой стороны - минимального износа ФМ можно достичь, если сократить время буксования, поступившись плавностью переключения. Поэтому важно найти «золотую середину» между работой буксования ФМ и плавностью переключения передач.

Один из первых способов организации однопарных переключений передач подробно описан в работах В.Ф. Бялоцкого, К.Я. Львовского, В.П. Та-расика, H.A. Щельцына. Безразрывность переключения в соответствии с данным способом достигалась за счет одновременной работы включаемой и выключаемой ФМ с преднамеренным перекрытием передач, когда выключаемая и включаемая ФМ одновременно передают моменты на вторичный вал КП. Такая работа ФМ изначально обеспечивалась использованием различных гидравлических устройств (рис. 1.1) [9, 21, 48, 55, 72]. В течение продолжительного времени данная схема организации переключений была наиболее часто применяемой в отечественном и зарубежном тракторостроении, несмотря на все ее недостатки (циркуляция мощности, избыточное буксование ФМ, неудовлетворительная плавность переключений при работе с различными орудиями). В связи с появлением автоматических систем управления и электрогидравлических пропорциональных клапанов стало возможным реализовать и другие способы [19, 59, 60, 69, 70, 71].

За последние годы большое число работ посвящено исследованию однопарных переключений в КП транспортных машин и легковых автомоби-

лей, в частности работы О.И. Гируцкого, C.B. Абдулова, Ф.Ф. Курочкина, A.A. Надь, И.А. Фисенко, A.C. Хомичева, Ю.И. Чередниченко и других авторов. Поскольку тяговые машины по сравнению с транспортными работают с широким диапазоном нагрузок и агрегатированные с орудиями не допускают переключений передач с разрывом потока мощности, выводы, сделанные для транспортных машин, не вполне справедливы для тракторов и требуют значительной доработки.

Большинство исследований по переключениям передач на тракторах были проведены еще в период 1970-1990 годов [5, 10, 18, 21, 48, 72]. В последующие годы количество исследований по данному вопросу значительно сократилось. Последними работами по однопарным переключениям передач на тракторах, являются работы В.М. Шарипова, М.И. Дмитриева, Д.Г. Нику-лова.

В частности работа Д.Г. Никулова посвящена структуре автоматики переключения передач на примере гусеничного трактора ВТ-130. В данной работе установлено, что для автоматизации переключений работа системы автоматического переключения передач (САПП) должна основываться на трех входных параметрах: скорость, ускорение машины и положение педали подачи топлива. Автор уделяет большое внимание алгоритму САПП по управлению двигателем в ходе автоматического переключения из соображений топливной экономичности и оптимального использования тягово-скоростных возможностей трактора, но в недостаточной степени рассматривает вопрос о способах выбора и расчета характеристик законов изменения давлений в ФМ.

В работе М.И. Дмитриева описывается методика расчета параметров буксования ФМ при различной степени перекрытия передач. Однако современный уровень развития техники позволяет уйти от схемы с преднамеренным перекрытием передач.

В работе М.И. Дмитриева представлена математическая модель разгона и переключения передач вверх (с низшей передачи на высшую), но не рас-

сматриваются переключения вниз (с высшей передачи на низшую). Как показывает практика, работа буксования ФМ на переключениях вниз зачастую может носить значения, сопоставимые с работой буксования при переключениях вверх. Также для этой модели характерно допущение о работе двигателя в ходе этапа перекрытия только на регуляторной ветви его внешней скоростной характеристики, т.е. принимается, что частота вращения коленвала на данном этапе не изменяется. Такое допущение имеет право быть лишь для переключений передач технологического и отчасти рабочего диапазонов, поскольку при эксплуатации трактора в интервале рабочих скоростей с высокой нагрузкой используется корректорная ветвь характеристики двигателя, на которой частота вращения вала двигателя существенно зависит от нагрузки. Математическая модель двигателя, описанная в работе М.И. Дмитриева, схематична и не отражает в полной мере реальной характеристики двигателя.

Также в существующих моделях, представленных в работах [1, 6, 17, 19, 21, 23, 24, 26, 28, 43, 51, 52, 56, 58, 66, 68, 70, 72], не учитывается влияние мощности, расходуемой на паразитное буксование ФМ, на изменение скорости коленвала двигателя. Отсутствие учета изменения скорости коленвала может привести к получению некорректных результатов моделирования, особенно в ходе переключений передач на транспортном диапазоне при движении трактора с прицепом.

Далее речь пойдет об однопарных переключениях передач в трансмиссиях, имеющих не менее двух ФМ, давления в которых регулируются электронным логическим устройством (контроллером трансмиссии) посредством пропорциональных электрогидравлических клапанов, и оснащенных датчиками давлений в ФМ и датчиками оборотов первичного и вторичного валов КП. Причем данные с датчиков поступают непосредственно в контроллер трансмиссии, где возможно их хранение и обработка. Такие трансмиссии, как правило, работают в паре с двигателем с электронным управлением, который имеет свой контроллер.

Целыо данного обзора является оценка и выявление всех возможных вариантов организации однопарных переключений передач на тяговых машинах. В связи с этим можно выделить три основных способа организации процесса переключений по связи контроллера трансмиссии с датчиками КП: 1) без обратной связи с датчиками; 2) с обратной связью с датчиками давлений в ФМ и датчиками оборотов; 3) с обратной связью только с датчиками оборотов валов КП. Ниже будут рассмотрены переключения передач с К-1 на К (вверх) и с К на К-1 (вниз) в виде графиков изменения давлений Р в соответствующих ФМ и скорости МТА V от времени. На всех графиках для включаемой муфты будет характерно наличие подготовительного этапа, на котором происходит заполнение бустера ФМ. Подготовительный этап характеризуется постоянной подачей во включаемую ФМ небольшого давления, достаточного для преодоления ее поршнем усилия отжатия со стороны пружин и заполнения предпоршневой полости маслом. При этом в выключаемую муфту продолжает подаваться полное давление, обеспечивающее запас по моменту по отношению к моменту сопротивления.

В целом наличие подготовительного этапа не является обязательной составляющей процесса переключения передач, так как заполнение бустера включаемой ФМ может осуществляться на этапе перекрытия моментов от выключаемой и включаемой ФМ [17, 82]. Также подготовительный этап можно значительно сократить по времени, если импульсно на непродолжительное время подать во включаемую ФМ полное давление [19, 80]. Однако это может привести к одновременному включению выключаемой и включаемой ФМ, циркуляции мощности в контуре КП и динамическим нагрузкам на элементы трансмиссии.

Также важно отметить, что, как правило, ведущие производители тракторной техники не публикуют данные об особенностях управления процессом переключения передач. Поэтому текущий обзор проводился в основном по зарубежным патентам и на представленных рисунках изображена суть методов, изложенных в данных патентах.

Существует множество методов получения сведений о нагрузке на крюке путем определения нагрузки на двигателе. Один из них основан на мониторинге работы турбокомпрессора двигателя. Увеличение количества выхлопных газов приводит к увеличению количества воздуха, всасываемого турбокомпрессором, что позволяет повысить давление во впускном коллекторе двигателя. Повышение давления во впускном коллекторе приводит к увеличению момента на коленвале двигателя. Таким образом, момент сопротивления, приведенный к коленвалу, может быть оценен по данным о давлении во впускном коллекторе двигателя.

Также момент сопротивления можно определить на основе сравнения частоты вращения коленвала двигателя с датчика оборотов первичного вала с установленной рычагом подачи топлива оператором, для чего необходимо установить датчик положения на этот рычаг (или педаль газа).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алендеев, Евгений Михайлович, 2015 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдулов C.B. Динамика переходных процессов и синтез оптимального управления переключением передач гидромеханической трансмиссии транспортной машины: Дисс... канд. техн. наук. - Курган, 2005. - 144 с.

2. Айзерман М. А. Автоматика переключения передач. - М.: Машгиз, 1947.-139 с.

3. Алендеев Е.М. Однопарные переключения ступеней в коробках передач тракторов // Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. Серия 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. - М.: МГТУ «МАМИ», №2 (20), 2014. - т.1 . - С. 87-92.

4. Аналович В.Я., Водолажченко Ю.Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов: Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1976.-456 с.

5. Анохин В.И. Исследование процесса разгона гусеничного трактора класса 3 т на повышенных скоростях с механической и гидравлической силовой передачей // Повышение рабочих скоростей тракторов и сельхозмашин. -М.: ЦИНТИАМ, 1963 - С. 105-130.

6. Баженов С.П., Новожилова Н.В. Имитационная модель механической ступенчатой трансмиссии с «сухим» двухпоточным сцеплением// Сборник материалов VI Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса». - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. С. 35-37.

7. Барский И.Б. Конструирование и расчёт тракторов. - М.: Машиностроение, 1960. - 335 с.

8. Барский И.Б., Анилович В.Я., Кутьков Г.М. Динамика трактора. -М.: Машиностроение, 1973. - 280 с.

9. Бялоцкий В.Ф. Исследование работы фрикционных муфт в гидромеханической передаче автобуса: Дисс... канд. тех. наук—М., 1968.-250 с.

10. Вернигор В.А., Солонский A.C. Переходные режимы тракторных

агрегатов. -М.: Машиностроение, 1983. - 183 с.

11. Выбор закона автоматического переключения ступеней в гидромеханической передаче/ О.И. Гируцкий, Н.Д. Мазалов, В.Н. Паух и др. // Автомобилестроение. - 1971. - Вып. 4. С. 51-55.

12. Гируцкий О.И. Есеновский-Лашков Ю.К. Поляк Д.Г. Электронные системы управления агрегатами автомобиля. - М.: Транспорт, 2000. - 213 с.

13. Гируцкий О.И. Проблема развития автобусостроения и пути ее решения: Дисс... д-ра техн. наук. - М., 2000. - 325 с.

14. Городецкий К.И., Алендеев Е.М. Скольжение дисков выключенных муфт в коробках передач тракторов // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. -№ 9. - С. 22-26.

15. Городецкий К.И., Шуваев Д.Н., Шевелёв A.C. Предпосылки создания тракторов с кусочно-бесступенчатым регулированием их скорости // Тракторы и сельхозмашины - 2013. - № 3. - С. 13-16.

16. Держанский В.Б., Тараторкин И.А. Адаптивное управление переключением передач гидромеханической трансмиссии на основе мониторинга технического состояния и режимов функционирования // Вестник ЮУрГУ, 2005. -№ 14.-С. 75-84.

17. Дмитриев М.И. Методика расчета параметров буксования тракторных фрикционных муфт при переключении передач без разрыва потока мощности: Дисс...канд. техн. наук. -М., 2011. - 134 с.

18. Ксеневич И.П. Тарасик В.П. Системы автоматического управления ступенчатыми трансмиссиями тракторов. - М.: Машиностроение, 1979. -280 с.

19. Курочкин Ф.Ф. Метод выбора рациональных характеристик процесса переключения в автоматической коробке передач автомобиля: Дисс...канд. техн. наук. -М., 2008 - 149 с.

20. Львов Е.А. Теория трактора. - М.: Машгиз, 1960. - 252 с.

21. Львовский К.Я. Исследование процессов переключения передач под нагрузкой в тракторных трансмиссиях: Дисс...канд. техн. наук. - М., 1970. -

276 с.

22. Максимов А.Н. Городской электротранспорт: Троллейбус. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 256 с.

23. Малаховский В.Э., Лапин A.A. Сцепления. - М.: Машгиз, 1960. -

191 с.

24. Математическая модель процесса переключения передач в коробке передач трактора с помощью фрикционных муфт/ В.М. Шарипов, К.И. Городецкий, М.И. Дмитриев и др.// Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. - М., МГТУ «МАМИ», № 1 (13), 2012. - С. 112-121.

25. Машиностроение. Энциклопедия. Колесные и гусеничные машины. T.IV-15/ В.Ф. Платонов, B.C. Азаев, Е.Б. Александров и др.; Под общ. ред.

B.Ф. Платонова. - М.: Машиностроение, 1997. - 688 с.

26. Машиностроение. Энциклопедия. Сельскохозяйственные машины и оборудование. T.IV-16/ И.П. Ксеневич, Г.П. Варламов, H.H. Колчин и др.; Под общ. ред. И.П. Ксеневича. - М.: Машиностроение, 1998. - 720 с.

27. Моделирование переключения передач тракторов/ К.И. Городецкий, А.Ю. Мельников, С.К. Муратова, Е.М. Алендеев// Тракторы и сельхозмашины. - 2015. - № 4. - С. 26-30.

28. Нгуен Хак Туан. Выбор путей снижения динамических нагрузок в механической трансмиссии автомобиля с гибридными силовыми установками: Автореф. дисс...канд. техн. наук. - Москва, 2011 - 23 с.

29. Никулов Д.Г. Автоматизация переключения передач в трансмиссии транспортных и тяговых машин: Дисс...канд. техн. наук. - Волгоград, 2000 -185 с.

30. Новиков Г.В. Управление и автоматическое регулирование бесступенчатых трансмиссий // Тракторы и сельхозмашины. - 2005. - №9. -

C. 26-28.

31. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. -Л.: Энергоатомиздат, 1985. -248 с.

32. Новое направление в развитии конструкций коробок передач автомобилей и тракторов/ В.М. Шарипов, В.А. Крючков, М.И. Дмитриев, A.C. Шевелев// Сборник материалов VI Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса». - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - С. 214-216.

33. Определение параметров буксования фрикционных муфт для различных вариантов их установки в тракторных коробках передач при переключении передач без разрыва потока мощности/ В.М. Шарипов, М.И. Дмитриев, A.C. Зенин и др.// Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. Серия 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. - М., МГТУ «МАМИ», № 1(15), 2013. - т. 1. - С. 242248.

34. Переключение передач в КП трактора без разрыва потока мощности/ В.М. Шарипов, К.И. Городецкий, М.И. Дмитриев и др.// Тракторы и сельхозмашины. - 2012. - №5. - С. 19-23.

35. Потери на трение в коробках передач с гидроподжимными фрикционными муфтами/ H.A. Щельцын, В.М. Шарипов, И.В. Иванов и др.// Материалы Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 100-летию начала подготовки инженерных кадров по автомобильной специальности в МГТУ им. Н.Э. Баумана. - Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. -С. 232-240.

36. Работа сцепления в коробке передач при переключении передач без разрыва потока мощности от двигателя/ В.М. Шарипов, М.И. Дмитриев, A.C. Зенин, В.Я. Савкин // Справочник. Инженерный журнал, 2010. - № 11. -С. 8-15.

37. Работа фрикционных муфт в тракторных коробках передач с неподвижными осями валов/ В.М. Шарипов, М.И. Дмитриев, A.C. Зенин, И.А. Ма-ланин// Известия Волгоградского государственного технического университета, 2013, т. 6, № 10. - С. 5-6.

38. Рабочий процесс разгона тракторного агрегата и переключения передач с подвюпочением фрикционных муфт/ К.И. Городецкий, Е.М. Аленде-ев, A.A. Тимофиевский и др. // Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. Серия 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. - М.: МГТУ «МАМИ», № 2(16), 2013. - т. 1. - С. 3338.

39. Расчет и конструирование гусеничных машин/ Носов H.A., Галы-шев В.Д., Волков Ю.П., Харченко А.П. - Л.: Машиностроение, 1972. - 560 с.

40. Савочкин В.А. Дмитриев A.A. Статистическая динамика транспортных и тяговых гусеничных машин. - М.: Машиностроение, 1993. - 320 с.

41. Селифонов В.В., Нгуен Хак Туан. Выбор путей снижения динамических нагрузок в механической трансмиссии автомобиля с комбинированной энергетической установкой при запуске ДВС с ходу// Электронное научно-техническое издание «Наука и образование». — 2011 - №1. (http://technomag.edu.ru/doc/l 65187.html)

42. Селифонов В.В., Нгуен Хак Туан. Исследование влияния структурных параметров на динамические нагрузки в механической трансмиссии автомобиля с гибридными силовыми установками // Известия МГТУ «МАМИ». -2010. №2(10)-С. 75-78.

43. Семёнов В.М., Кондрашкин С.И., Контанистов С.П. Определение динамической нагруженности трансмиссии и работы буксования муфты сцепления при трогании автомобиля с места // Автомобильная промышленность. -1978. -№2.-С. 23-26.

44. Сергеев Л.В., Кадобнов В.В. Гидромеханические трансмиссии быстроходных гусеничных машин. - М.: Машиностроение, 1980. - 200 с.

45. Система управления коробкой передач с переключением передач без разрыва потока мощности. Патент на полезную модель №149427/ Е.М. Алендеев, Д.Г. Купрюнин, К.И. Городецкий. Опубликовано 10.01.2015. Бюл. №1.

46. Скорости сельскохозяйственных тракторов/ К.И. Городецкий, В.М. Шарипов, Е.М. Алендеев и др. // Тракторы и сельхозмашины. - 2014. - №3. — С. 13-17.

47. Скотников В.А., Машевский A.A., Солонский A.C. Основы теории и расчета трактора и автомобиля. - М.: Агропромиздат, 1986. - 383 с.

48. Тарасик В.П. Некоторые вопросы синтеза коробок передач с фрикционными муфтами переключения передач: Автореф. дисс...канд. техн. наук. -Мн., 1970.-28 с.

49. Тарасик В.П., Рынкевич С.А. Интеллектуальные системы управления ГМП // Автомобильная промышленность. - 2002. - №2. - С. 10-13.

50. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. Минск: «Дизайн ПРО», 1997. - 640 с.

51. Теория и проектирование фрикционных сцеплений колесных и гусеничных машин / В.М. Шарипов, H.H. Шарипова, A.C. Шевелев, Ю.С. Щетинин; под общ. ред. В.М. Шарипова. - М.: Машиностроение, 2010.-170 с.

52. Теория и расчёт трактора «Кировец» / Шувалов Е.А., Бойков A.B., Добряков Б.А., Пантюхин М.Г. Под общей редакцией Бойкова A.B. - Л.: Машиностроение, 1980. -208 с.

53. Титов А.И. Способ формирования рабочих скоростей тракторов с ДПМ: Дисс... канд. техн. наук. -М., 2009. - 169 с.

54. Тракторы и автомобили: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности "Автомобиле- и тракторостроение"/ В.М. Шарипов, М.К. Бирюков, Ю.В. Дементьев и др. // М.: Издательский дом "Спектр", 2010.-351 с.

55. Трактор Т-150К: техническое описание и инструкция по эксплуатации/ Под ред. Б.П. Кашубы, И.А. Коваля. - X.: Прапор, 1983. - 310 с.

56. Трансмиссии тракторов/ К.Я. Львовский, Ф.А. Черпак, И.Н. Серебряков, H.A. Щельцын - М.: Машиностроение, 1976. - 280 с.

57. Фисенко И.А. Выбор закона управления гидромеханической передачей легкового автомобиля с целью улучшения плавности переключения

передач и снижения потерь мощности: Дисс... канд. техн. наук. - М., 1984. — 177 с.

58. Фисенко И.А., Есеновский-Лашков Ю.К., Скоков Е.М. Оценка плавности переключений гидромеханических передач легковых автомобилей. Автомобильная промышленность, 1982. - №5. - С. 17-18.

59. Хомичев A.C. Совершенствование методики проектного расчета фрикционных элементов гидромеханических трансмиссий транспортных машин: Дисс.. .канд. техн. наук. - Курган, 2010. - 150 с.

60. Хомичев A.C. Фрикционные элементы современных автоматических трансмиссий: материалы; условия работы, нагрузки// Вестник ИжГТУ. -2009.-№2.-С. 36-38.

61. Чередниченко Ю.И., Надь A.A. Методика объективной оценки плавности переключения передач ГМП // Труды ЗИЛа (М.). - 1977. Вын.7. -С. 41-56.

62. Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов. - М.: Машиностроение, 2009. - 752 с.

63. Шарипов В.М. Проектирование механических, гидромеханических и гидрообъемных передач тракторов. - М.: МГТУ «МАМИ», 2002. - 300 с.

64. Шарипов В.М., Дмитриев М.И., Крючков В.А. К вопросу о величине момента трения фрикционного сцепления// Тракторы и сельскохозяйственные машины - 2008. - №3 - С. 23-24.

65. Шарипов В.М., Дмитриев М.И., Крючков В.А. Нагруженность фрикционных муфт и синхронизаторов в коробке передач. - Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2012.-122 c.

66. Шарипов B.M., Евтушик O.B. Работа буксования фрикционного сцепления трактора при переключении передач с разрывом потока мощности// Колесные и гусеничные машины. Межвузовский сборник научных трудов. Вып. 1.-М.: МГТУ «МАМИ», 2004.-С. 114-118.

67. Определение параметров буксования фрикционных муфт для различных вариантов их установки в тракторных коробках передач при пере-

ключении передач без разрыва потока мощности/ В.М. Шарипов, М.И. Дмитриев, A.C. Зенин и др.// Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. Серия 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. - М., МГТУ «МАМИ», № 1(15), 2013. - т. 1. - С. 242248.

68. Шарипов М.В., Щельцын H.A. Работа буксования фрикционного сцепления трактора при переключении передач без разрыва потока мощности// Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз. сб. научн. ст. №8 (34). - Волгоград, 2007. - С. 10-13.

69. Шипилевский Г.Б. Возможности электронного и электрогидравлического управления передач на тракторе // Тракторы и сельхозмашины. -2004.- № 12.-С. 18-21.

70. Шипилевский Г.Б., Горбачёв A.C. Выбор методов электронного управления процессом переключения передач // Известия МГТУ «МАМИ». 2009. №1.-С. 85-90.

71. Шипилевский Г.Б., Тищенко В.Г., Ерошенков В.А. Моделирование управления муфтой вала отбора мощности в среде MATHLAB (Simulink) // Материалы международного симпозиума, посвященного 140-летию МГТУ «МАМИ». Секция 1. «Конструкция автомобилей, тракторов, их агрегатов и систем. Подсекция «Тракторы». Часть 2. -М.: МГТУ «МАМИ», 2005. - С. 5558.

72. Щельцын H.A. Исследование механизма переключения передач без разрыва потока мощности для энергонасыщенных сельскохозяйственных тракторов общего назначения: Дисс... канд. техн. наук. -М., 1977. - 218 с.

73. Chunsheng Ni, Tongli Lu, Jianwu Zhang. Gearshift control for dry dual-clutch transmissions// WSEAS Transactions on Systems. 2009, vol. 9. - P. 11771186.

74. Hong Chen, Bingzhao Gao. Nonlinear Estimation and Control of Automotive Drivetrains - New York: Springer Heilberg, 2014. -250 p.

75. Kurata K Minowa T., Ibamoto M . A study of smooth gear shift control system with torque feedback // Electronic transmission control. Edited by Ronald K. Jürgen, SAE, 2005. - P. 217-221.

76. Minowa T., Ochi T. Smooth shift control technology for clutch-to-clutch shifting // Electronic transmission control. Edited by Ronald K. Jürgen, SAE, 2005.-P. 253-258.

77. Orthwein William C. Clutches and Brakes, Design and Selection. Second Edition - New York: Marcel Dekker, Inc., 2004 - 337 p.

78. System Dynamic Modeling and Optimal Torque Control Strategy for E.T.Driver based on AMT/ Chen Li, Dong Yue-Hang, Yin Cheng-Liang, Zhang Jian-Wu// WSEAS Transactions on Systems. 2008, vol. 7. - P. 742-757.

79. Patent №4527678. US. Transmission clutch control system and method/ Stanley L. Pierce, Larry T. Brown, Pramod K. Jain. 1985.

80. Patent №5467854. US. Method of controlling clutch-to-clutch shifts for powershift transmission/ Todd D. Creger, Randall M. Mitchell, Alan L. Stahl, James R. Talbott. 1995.

81. Patent № 6193630. US. Slip-based shift control system/ Clayton George Janasek, Richard Marvin Sparks. 2001.

82. Patent №7278953. US. Transmission shift control method/ Duane Frederick Meyer, Joel Lee Mason. 2007.

83. The Math Works, Inc. 2002 Simulink Model-Based and System-Based Design.