Режимная передача на основе объемно гидромеханической передачи для трансмиссий многоцелевых сухопутных подвижных средств тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат технических наук Кеменов, Алексей Владимирович

• Кеменов, Алексей Владимирович
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кеменов, Алексей Владимирович

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования.

1.1 Анализ схем и параметров ОГМП.

Глава 2. Расчетно-теоретические исследования параметров трансмиссии, определяемых внешним воздействием (управлением).

2.1. Кинематический анализ и факторы скоростного потока объемной гидромеханической передачи (ОГМП).

2.2. Определение Закона регулирования угловой скорости объемно гидромеханической системы.

2.3 Согласование характеристик двигателя с характеристиками ОГП; выбор объемной гидропередачи для ОГМП.

2.4. Практическое применение результатов кинематического анализа

ОГМП.

Глава 3. Регулирование угловой скорости на выходе ОГМП.

3.1. Статические характеристики преобразователей энергии.

3.2. Регулирование угловой скорости на выходе ОГМП на однопоточном диапазоне при установочной мощности ОГП, большей мощности приводного двигателя.

3.3. Регулирование угловой скорости на выходе ОГМП в рабочем скоростном диапазоне.

Глава 4. Обоснование образования режимной передачи на основе ОГМП для многоцелевого подвижного средства.

4.1. Силовые потоки замкнутых трансмиссионных передач при полученных характерных координатах ОГМП.

4.2. Статическая нагруженность в звеньях ОГМП.

4.3. Обоснование возможности образования в ОГМП механических передач.

4.4. Динамические показатели, определяемые статическими, предельными характеристиками.

Глава 5. Синтез режимной передачи, выполненной на основе объемной гидропередачи для военной техники.

5.1 Основные технические и концептуальные требования.

5.2 Параметрический синтез режимной передачи.

5.3 Основы управления режимной передачей.

5.4. Оценка технического совершенства режимной объемной гидромеханической передачи.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Режимная передача на основе объемно гидромеханической передачи для трансмиссий многоцелевых сухопутных подвижных средств»

С самого начала создания колесных и гусеничных наземных средств передвижения, и до сих пор решаются основные общемашинные трансмиссионные проблемы, к которым относятся:

- полное использование мощности двигателя;

- динамика машины в зависимости от типа трансмиссии;

- процесс переключения передач;

- создание основного механизма трансмиссии (коробки передач), обладающего свойством непрерывного изменения крутящего момента и угловой скорости на выходе при постоянной мощности на входе (непрерывного трансформатора крутящего момента) в широком интервале скоростей;

- повышение КПД трансмиссии;

- повышение технико-экономической эффективности специальной гусеничной и колесной техники за счет рациональности конструкции, надежности и др.

Для специальной гусеничной техники добавляется еще - создание эффективного механизма поворота, отвечающего требованиям Заказчика.

Эти традиционно актуальные проблемы относятся к технике военного назначения, в том числе гусеничным машинам 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 таких преобразователях механическая энергия приводного двигателя превращается в электрическую энергию или гидравлическую, а затем, обратно - в механическую. Для таких передач характерным является меньшее значение КПД, чем КПД механических и даже гидромеханических (с гидродинамическим трансформатором крутящего момента) передач. Механические связи могут оказаться перегруженными на каком-то режиме.

Все это может привести к тому, что хорошая по своей идее передача, обеспечивающая повышение эффективности машины не сможет быть использована в ней, так какдля« ее применения потребуется или приводной двигатель большей мощности, или более мощный преобразователь энергии, что приведет к увеличению размеров передачи, ее массы и стоимости.

В электромеханических трансмиссиях на современном этапе их развития разработаны режимные трансмиссии «Dual Drive» или «Two mode» (двойные передачи), в которых применяется преобразователи -накопитель электрической энергии, «генератор- электродвигатель», а также зубчатые передачи. Комбинация этих устройств в зависимости от задаваемых условий, движения определяет соответствующий режим работы трансмиссии как при работающем, так и при не работающем (выключенном) двигателе.

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.

По аналогии с режимными электромеханическими трансмиссиями объемно гидромеханические трансмиссии, которые могут передавать энергию двигателя к ведущим колесам или гидромеханическим, или механическим потоком можно называть режимными.

Теоретические вопросы для решения статических и динамических задач в части передачи энергии двигателя через трансмиссионную передачу к ведущим колесам машины, обеспечивая ее движение, решаются методами, полученными на основе положений, изложенных в работах российских ученых. Таких, как: Антонов A.C., Прокофьев В.Н., Платонов.В.Ф., Бурцев С.Е., Городецкий К.И., Щельцын H.A. и др. В трудах организаций как: НАМИ, НАТИ, МГТУ МАМИ, МГТУ им. Н. Э. Баумана и др.

Выбранная тема посвящается теоретическому исследованию по определению возможности образования потенциальных режимов в объемно гидромеханической передаче, которые могут на достаточном уровне обеспечить решение отмеченных выше проблемных трансмиссионных вопросов для многоцелевых подвижных средств созданием режимной' передачи.

В качестве основы для проведения исследования приняты параметры и. характеристики макетного образца объемно гидромеханического механизма передач и поворота (ОГМПП), выполненного по бортовой схеме, разработанного НАТИ и СКБМ для модернизации МТЛБ. Основой ОГМПП является четырех диапазонная,- объемно гидромеханическая передача комбинированная (низший диапазон однопоточный, остальные двухпоточные), с синхронизированным переключением диапазонов. Этот механизм изготовлен СКБМ, проведены лабораторные исследования на моторно- трансмиссионном стенде НАТИ, о его функционировании имеются публикации 8В1

Работы по исследованию ОГМПП продолжаются.

Заключение диссертации по теме «Колесные и гусеничные машины», Кеменов, Алексей Владимирович

Выводы

На основании выполненных в представленной работе расчетно-теоретических исследований и полученных результатов, а так же сравнения их с известными результатами экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Объемно гидромеханические передачи (ОГМП), в том числе объемно гидромеханические механизмы передач и поворота (ОГМПП) находят применение в автоматизированных системах движения: подвижных средствах многоцелевого назначения; в военных гусеничных машинах, в тракторах, строительно - дорожной технике и т. п.;

2. За основу разработки режимной трансмиссионной передачи принята многодиапазонная объемно гидромеханическая, комбинированная (низший диапазон однопоточный, остальные двухпоточные), с синхронизированным переключением смежных диапазонов передача;

3. Для образования в ОГМП механических ступеней в гидролинии насос-мотор должен быть установлен шунтирующий клапан, а в приводе гидромотора установлена муфта, замыкающая вал гидромотора на корпус;

4. На основании выполненного кинематического анализа и ч определения факторов скоростного потока ОГМП получена методика расчета характерных координат и закона регулирования угловой скорости объемно гидромеханической системы;

5. Предложенный способ силового анализа, основанный на методах векторной алгебры дает возможность определить нагрузки, действующие в звеньях образующихся в ОГМП структур и пути их снижения;

6. В зависимости от управления режимной передачей в ней может быть получен последовательный ряд объемно гидромеханических диапазонов (однопоточного диапазона и трех двухпоточных диапазонов), ряд механических ступеней (трех однопоточных ступеней и одной двухпоточной ступени), а также режим, когда машина стоит на месте, включен однопоточный диапазон при остановленном гидромоторе и одновременно включены блокировочная муфта, и шунтирующий клапан, обеспечивая при этом устойчивый режим стояночного тормоза;

7. Возможность получения скоростей, в том числе малых при одновременном включении муфт П1 и П2.

8. Предложен механический режим, в котором происходит синхронизированное переключение муфтами двух высших ступеней, обеспечивая движение машины со скоростями 30.80 км/ч по дорогам с коэффициентом сопротивления прямолинейному движению от 0,02 до 0,17

9. Коэффициент технического совершенства трансмиссии при работе режимной передачи в механических режимах выше, чем при работе ее в гидравлических режимах, что дает возможность получения средней скорости прямолинейного движения на 15 % выше, в том числе чем у прототипа;

10. Режимная передача с двумя и более объемно гидромеханическими диапазонами может быть предложена для завода-изготовителя в качестве трансмиссионной основы планируемой для производства платформы многоцелевого подвижного средства;

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кеменов, Алексей Владимирович, 2011 год

1. Анохин В.И. Применение гидротрансформаторов на скоростных гусеничных сельскохозяйственных тракторах. -Машиностроение, 1972 .— 303 с.

2. Антонов A.C., Запрягаев М.М., Хавханов В.П. Армейские гусеничные машины. Часть первая. Теория. М.: Воениздат, 1973. - 328 с.

3. Антонов A.C., Запрягаев М.М. Гидрообъемные передачи транспортных и тяговых машин. JL, «Машиностроение», 1968. 209 с.

4. Антонов A.C., Магидович Е.И., Новохатько И.С. Гидромеханические и электромеханические передачи транспортных и тяговых машин. M.-JL, Машгиз, 1963. 374 с.

5. Антонов A.C., Кононович Ю.А., Магидович Е.И., Прозоров B.C." Армейские автомобили. Теория. -М.: Воениздат, 1970. 528 с.

6. Антонов В.М., Гусев М.Н., Козлов М.П: Бесступенчатая трансмиссия для транспортных машин // Вестник транспортного машиностроения. — 1994. — №2. С.32—35.

7. Башта Т.М. Конструкция и расчет самолетных гидравлических устройств. -М.: Оборонгиз, 1961. -474* с.

8. Бертынь В.Р. Алгоритмы вычислений параметров точности и таблицы математической статистики. — М.: ЦАГИ, 1974.

9. Богатырев A.B., Лехтер В.Р. Тракторы и автомобили/Под ред. A.B. Богатырева. М.: КолосС, 2005. - 400 е.: ил.

10. Бурцев С.Е. Основы применения гидрообъемных вариаторов в танковых трансмиссиях. — Киев: КВТИУ, 1983. 225 с.

11. Гидрообъемномеханическая передача ГОМП-2Т для легкого многоцелевого гусеничного транспортера-тягача МТ-ЛБ и его модификаций: Технические предложения / ВНИИТМ; Руковод. работы М.Н. Гусев. — №98.302.572-ТП. Санкт-Петербург, 1998. - 42 с.

12. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1982. 284 с.

13. Гидрообъемные передачи транспортных и тяговых машин / A.C. Антонов, М.М. Запрягаев. Ленинград: Машиностроение, 1968. - 212 с.

14. Гируцкий О.И. Проблема развития автобусостроения и пути её решения: Дис. на соискание учёной степени д-ра техн. наук. М., 2000.

15. Городецкий К.И., Михайлин A.A. и др. Метод построения универсальной характеристики КПД объемной гидравлической трансмиссии // Исследование и методы расчета тракторных трансмиссий и их узлов: Тр. НАТИ / НАТИ. М., 1982. - С.28-33.

16. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения. — Введ. 01.01.1977. -М.: Изд-во стандартов, 1976. 10 с.

17. Грибанов Д.Д., Зайцев С.А., Митрофанов A.B. Основы метрологии. -Бронницы МО: Фонд «Центр сертификации». 1999. - 196с.

18. Григоренко JI.B., Колесников B.C. Динамика автотранспортных средств. Теория, расчет передающих систем и эксплуатационно-технических качеств. — Волгоград: Комитет по печати и информации. 1998. - 544с.

19. Гусеничные транспортеры-тягачи / В.Ф. Платонов, А.Ф. Белоусов, Н.Г. Олейников, Г.И. Карцев. М.: Машиностроение, 1978. 351 с.

20. Дорменев С.И., А.П. Банник, И.А. Коваль и др. Тракторные моторно-трансмиссионные установки с двигателями постоянной мощности. —М.: Машиностроение, 1987. 184 с.

21. Забавников H.A. Основы теории транспортных гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1975. — 448 с.

22. Исследование возможности повышения тяговых свойств в машинах с ОГМТ за счет применения гидравлических демультипликаторов: Отчет о

23. НИР / НАТИ; Руковод. работы B.C. Кожевников. Договор Дф-804230-51/2000. - М., 2000. - 32 с. - Исполн. Жигачев Л.И., Кожевников Л.П., Ходаков О.М.

24. Кожевников B.C., Ворончихин Ф.Г. Процесс переключения передач Bt многоступенчатых ОГМП // Исследование и проектирование колесных и гусеничных машин высокой проходимости: Сб. науч. тр. / МАДИ (ТУ). М., 2001. -С.41-49.

25. Кожевников B.C., Никонов А.И., Сухоруков А.К. Объемные гидромеханические трансмиссии гусеничных и колесных машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 1996. — №8. С.20-25.

26. Кожевников B.C., Печенкин В.А. Типоразмерный ряд трансмиссионных механизмов для многоцелевой техники // Тракторы и сельскохозяйственные машины. — 2001. №1. — С. 17-20.

27. Кожевников B.C., Шарипов В.М., Шакиров Т.М. Выбор и определение параметров гидромеханических передач / Под общ. ред. В.М. Шарипова. Учебное пособие для студентов специальности 150100 «Автомобиле- и тракторостроение» / МГТУ «МАМИ». М., 2002. - 66 с.

28. Колесные и гусеничные машины. Т. IV-15 / В.Ф. Платонов, B.C. Азаев, Е.Б. Александров и др.; Под общ. Ред. В.Ф. Платонова. 1977. 688 е., ил.

29. Лемешко В.В., Печенкин В.А., Сперанский Н.Г., Сухоруков А.К., Ходаков О.М., Шакиров Т.М.

30. Красненьков В.И., Вашец А.Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. — М.: Машиностроение, 1986. 272с., ил.

31. Литвинов A.C. Управляемость и устойчивость автомобиля. -М.: Машиностроение, 1971. — 416 с.

32. Литвинов A.C., Форобин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. -М.: Машиностроение, 1989. 240 С.

33. Многоцелевые гусеничные шасси / В.Ф. Платонов, B.C. Кожевников, В.А. Коробкин, C.B. Платонов; Под ред. В.Ф. Платонова-М.: Машиностроение, 1998 342 с.

34. Наумов В.Н., Батаков А.Ф., Рождественский Ю.Л. Основы теории проходимости транспортных вездеходов. -М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1988.-120 с.

35. Обоснование использования гидромеханической передачи в качестве базового модуля для трансмиссий наземных транспортных средств: Техническое предложение / ОАО «СКБМ»; Руковод. работы В.А. Печенкин. -Курган, 1997.-242 с.

36. Объемные гидромеханические передачи: Расчет и конструирование/ О.М. Бабаев, Л.Н. Игнатов, Е.С. Кисточкин и др.; Под общ. ред. Е.С. Кисточкина. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. — 256 е.: ил.

37. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Гусеничные и колесные транспортно-тяговые машины. -М.: Машиностроение, 1986. 296 е., ил.

38. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. —М.: Машиностроение, 1989.-312 с.

39. Сергеев JI.B. Теория танка. М.: Изд. Академии БТВ, 1973. - 494 с.

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

41. Стесун С.П., Яковенко Е.А. Гидродинамические передачи. М.: Машиностроение, 1973. 352 с.

42. Титов А.И. способ формирования рабочих скоростей тракторов с ДПМ: Дис. на соискание ученой степени кандидата технических наук: 05.05.03. ОАО «НАТИ». -М., 2009.

43. Фрумкин JI.A. Объемная гидромеханическая передача переменной структуры // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1999. - №9. — С. 19—22.

44. Шакиров Т.М. Трансмиссия перспективного колесного тягача автопоезда полной массой свыше 100 Т // Тракторостроение — XXI век: Материалы научно-технической конференции молодых специалистов, посвященной 75-летию НАТИ / НАТИ. М., 2001. - С.54-57.

45. Шарангович А.И. Разработка методики выбора рациональных схем объемных гидромеханических коробок передач гусеничных машин легкой категории по массе: Дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.05.03 / МГТУ им. Н.Э. Баумана. М., 1997. ДСП.

46. Фаробин Я.Е. Теория поворота транспортных машин. М.: Машиностроение, 1970. 176 с.

47. Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов. Учебник для студентов вузов. М.: Машиностроение. 2009. 752 с.

48. Гидромеханическая коробка передач транспортного средства: Патент №2137619 РФ /К.С. Жебелев, Е.А. Зыков и др. -№95111579; Заявл. 05.07.1995.

49. Гидромеханическая трансмиссия: Патент №2191303 РФ / Ф.М. Дубровский, К.С. Жебелев, B.C. Кожевников, В.А. Печенкин, М.Г. Розеноер, А.К. Сухоруков; О.М. Ходаков; Т.М. Шакиров; JI.A. Шелест; H.A. Щельцын. -Заявл. 13.11.2000 г.

50. Будущее принадлежит бесступенчатым трансмиссиям. Первое всемирное испытание 2000/2001 — результаты и оценки // Agritechnica-TRADER. 2001. - № 11. - Р.З 0-31.

51. Neunaber М. 9 Antworten zum Thema «Stufenlose Getriebe» (Девять ответов на тему «Бесступенчатая коробка передач») // Profi. 2001. — №7. -Р.54-55.

52. Комиссия в составе: председатель В.А. Печенкин заместитель главного конструктора по НИОКР ОАО «СКБМ»;члены комиссии: C.B. Абдулов ведущий инженер-конструктор отдела перспективного проектирования ОАО «СКБМ», к.т.н.;