Выбор параметров выпрямителя момента инерционной гидродифференциальной передачи городского автобуса тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат наук Дмитриев Семен Анатольевич

• Дмитриев Семен Анатольевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Дмитриев Семен Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор работ по инерционным автоматическим передачам для транспортных средств

1.2 Морфологическое описание объекта исследований

Выводы

Глава 2 ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ВЫПРЯМИТЕЛЯ МОМЕНТА ИГТВМ ГОРОДСКОГО АВТОБУСА

2.1 Обоснование и выбор кинематической схемы

дифференциального ряда выпрямителя момента

2.2 Обоснование и выбор параметров гидротормозов выпрямителя момента

2.3 Обоснование параметров гидросистемы выпрямителя момента

Выводы

Глава 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ИГТВМ ГОРОДСКОГО АВТОБУСА

3.1 Составление математической модели рабочего процесса ИГТВМ городского автобуса

3.2 Математическое моделирование рабочего процесса ИГТВМ

3.3 Математическое моделирование характеристик ИГТВМ

3.4 Моделирование движения городского автобуса с ИГТВМ

на маршруте

Выводы

Глава 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИГТВМ

4.1 Цели и задачи экспериментальных исследований

4.2 Конструкция испытательного стенда и информационно-измерительная аппаратура

4.3 Методика проведения экспериментальных исследований

4.4 Результаты экспериментальных исследований

Выводы

Глава 5 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

МОМЕНТА ИГТВМ ГОРОДСКОГО АВТОБУСА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Выбор параметров выпрямителя момента инерционной гидродифференциальной передачи городского автобуса»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Автобусные перевозки являются одним из основных видов пассажирских перевозок в транспортной системе городов. Интенсивное движение и компактная обслуживаемая территория, приводящие к большому числу пересечений транспортных и пешеходных потоков, накладывают определенные особенности на работу городских автобусов. Одна из них - необходимость в частых остановках для посадки-высадки пассажиров, а также перед светофорными объектами и пешеходными переходами. Вследствие чего возникает потребность в непрерывном регулировании скоростного и силового факторов.

При использовании на городском автобусе ступенчатой трансмиссии возникает необходимость в постоянном манипулировании педалью сцепления и рычагом переключения передач, отвлекающем внимание и вызывающем быстрое утомление водителя, что приводит к еще большему снижению внимания: повышается вероятность возникновения дорожно-транспортных происшествий. Двигатель работает на неоптимальных неустановившихся режимах, следствием чего является ухудшение топливной экономичности с одновременным увеличением выбросов вредных веществ в отработавших газах. Помимо прочего, данные режимы работы вызывают увеличение динамических нагрузок в элементах трансмиссии автобуса и снижение ее надежности.

Устранить указанные недостатки возможно при использовании автоматического бесступенчатого регулирования силового и скоростного факторов. В трансмиссиях современных городских автобусов установлены гидромеханические автоматизированные коробки передач. Но работа гидротрансформаторов основана на двойном преобразовании энергии из одного вида в другой. По этой причине им свойственны неустранимые существенные недостатки: низкий коэффициент полезного действия (КПД); малый коэффициент трансформации момента, приводящий к необходимости использования дополнительной ступенчатой коробки передач с электрогидравлической системой автоматического управления сложной конструкции; требуются системы питания и охлаждения рабочей жидкости и т. п.

Большие перспективы открывают инерционные бесступенчатые автоматические гидродифференциальные трансформаторы вращающего момента (ИГТВМ). Силовой диапазон регулирования ИГТВМ достигает 7 ... 12, кинематический изменяется от 0 до 1. При этом силовой поток передается только механическим путем, поэтому подобные передачи обладают КПД в рабочей зоне в пределах 0,9 ... 0,93. ИГТВМ обладает внутренним саморегулированием и способен автоматически переходить с работы на режиме трансформации момента на режим динамической муфты.

Степень разработанности темы. Впервые особенности ИГТВМ были представлены в авторских свидетельствах СССР № 1028924 и № 1097848 Баженова С.П. и Петрова С.Ф. В настоящее время известны две работы, посвященные ИГТВМ. Работа Новожилова Б.А. является первой, выполненной по этому направлению. В ней подтверждена принципиальная работоспособность такой передачи, рассмотрено влияние конструктивных параметров на ее динамические характеристики и предложены рекомендации по проектированию.

В работе Гребенькова Д.В. исследовано влияние утечек в гидротормозах на КПД ИГТВМ и предложена методика прогнозирования их технического ресурса на основании учета степени изношенности силовых элементов передачи.

В этих работах не рассматривались вопросы применения ИГТВМ в трансмиссиях транспортных средств. Однако они показали перспективность использования ИГТВМ для улучшения потребительских и эксплуатационных качеств городских автобусов.

Целью работы является исследование закономерностей функционирования инерционной гидродифференциальной автоматической передачи автобуса и разработка на их основе методики выбора ее параметров для применения в городских автобусах.

Задачи исследования:

1. Анализ особенностей применения ИГТВМ на городских автобусах.

2. Выбор кинематической и конструктивной схемы ИГТВМ, учитывающей особенности режимов движения городского автобуса.

3. Разработка математической модели работы ИГТВМ и проведение вычислительных экспериментов, устанавливающих возможность использования ИГТВМ в трансмиссии городского автобуса.

4. Экспериментальное подтверждение адекватности модели.

5. Разработка методики выбора параметров выпрямителя момента инерционной гидродифференциальной автоматической передачи городского автобуса.

Методология и методы исследования. Исследования основывались на положениях теории автомобиля, теоретической и аналитической механики, гидравлики, а также научных трудов, посвященных вопросам создания и исследования инерционных бесступенчатых автоматических передач, механизмов свободного хода и гидравлических выпрямителей момента. Моделирование и анализ рабочих процессов производились с использованием прикладных методов вычислительной математики. Для экспериментальных исследований стендового образца использовались методики преобразования неэлектрических величин в электрические, в том числе методика тензометрических измерений. Полученные результаты обрабатывались с использованием методов математической статистики.

Научная новизна работы. В диссертационной работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

1. Обобщенная математическая модель ИГТВМ, отличающаяся от известных способом определения реактивных нагрузок в гидротормозах гидродифференциального выпрямителя момента.

2. Методы математического моделирования рабочего процесса ИГТВМ, отличающиеся от известных учетом специфики работы гидротормозов гидродифференциального выпрямителя момента в заторможенном состоянии.

3. Особенности динамических явлений в механизмах переменной структуры с переменным моментом инерции и циклическим рабочим процессом с учетом функционирования гидротормозов гидродифференциального выпрямителя момента.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость заключается в разработке методов математического моделирования ра-

бочего процесса ИГТВМ городского автобуса, учитывающих специфику работы гидротормозов гидродифференциального выпрямителя момента и позволяющих проводить комплексный анализ рабочего процесса передачи и обоснованно выбирать рациональные конструктивные параметры на стадии проектирования. Практическая значимость заключается в разработке конструкции инерционного бесступенчатого автоматического гидродифференциального трансформатора вращающего момента для городского автобуса, на которую получен патент на полезную модель 119426 РФ.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы в виде математических моделей, методов и программы расчета, рекомендаций по выбору конструктивных параметров гидродифференциального выпрямителя момента использованы в совместных работах с ООО Липецкий опытно-экспериментальный завод «Гидромаш» при разработке конструкции ИГТВМ для городского автобуса и создании патента на полезную модель 119426 РФ. Программы для математического моделирования и стендовый образец ИГТВМ используются в учебном процессе при подготовке студентов направления подготовки 23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы» и специальности 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства» в ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет».

На защиту выносятся: положения научной новизны, практической значимости, результаты исследований и выводы по работе.

Степень достоверности результатов. Достоверность результатов исследований подтверждается:

1. Корректностью применения апробированного метода математического моделирования быстропротекающих динамических процессов с помощью нелинейной математической модели.

2. Согласованностью результатов теоретических расчетов с данными, полученными экспериментальным путем автором.

3. Апробацией на международных и всероссийских научно-технических и научно-практических конференциях.

Для регистрации и обработки экспериментальных данных использовались современные средства сбора информации (многоканальный тахометр на базе микроконтроллера ATMega168, тензометрический модуль LTR 212), а также стационарные и портативные компьютеры с пакетом необходимых лицензионных программ актуальных версий. Достоверность результатов математического моделирования подтверждается их сходимостью с экспериментальными данными.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на международных и всероссийских научно-технических конференциях: Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» (Москва, 2010 г.); XXIII Международной инновационно-ориентированной конференции молодых ученых и студентов (МИКМУС-2011) (Москва, 2011 г.); I Всероссийской научно-технической конференции «Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы» (Рубцовск, 2011 г.); 77-й международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров» (Москва, 2012 г.); I Международной научно-практической конференции «Инфокоммуникационные и интеллектуальные технологии на транспорте» (Липецк, 2018 г.); Международной научно-практической конференции «Радуга знаний-2019: теоретические и практические аспекты наук» (Ростов-на-Дону - Мадрид, 2019 г.); научных конференциях студентов и аспирантов Липецкого государственного технического университета (Липецк, 2010 и 2011 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликованы 17 печатных работ, в том числе четыре статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК, и три патента на полезную модель РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав основной части, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 153 листах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 2 таблицы, 7 приложений и список литературы из 93 наименований.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор работ по инерционным автоматическим передачам для

транспортных средств

Инерционный трансформатор вращающего момента (ИТВМ) является механической передачей, обладающей внутренним саморегулированием силового потока в зависимости от частоты вращения приводного двигателя и изменения момента внешнего сопротивления.

В конструкции любого ИТВМ можно выделить два основных узла: преобразователь момента двигателя (ПМ), также называемый импульсным механизмом (ИМ), являющийся генератором импульсов, и выпрямитель инерционного момента (ВМ). Принцип работы данной передачи основан на преобразовании вращательного движения ведущего вала в колебательное движение промежуточного звена, которое вновь трансформируется ВМ во вращательное движение выходного вала.

ИТВМ могут использовать энергию только одного импульса знакопеременного инерционного момента (положительного), либо энергию обоих импульсов. При этом в первом случае отрицательный импульс момента замыкается на корпус посредством механизма свободного хода (МСХ). Использование энергии обоих импульсов возможно с помощью суммирующего механизма или упругого элемента. Последний вариант позволяет накапливать энергию в период действия отрицательного импульса и отдавать ее при действии положительного.

Все известные конструкции ПМ инерционных импульсных передач можно условно поделить на две категории: 1) ПМ, использующие энергию тангенциальных сил инерции колеблющегося массивного звена; 2) ПМ, использующие энергию центробежных сил инерции вращающихся массивных звеньев.

Данная классификация условна, так как при движении грузовых звеньев ПМ возникают и тангенциальные и центробежные силы инерции. Однако определяющими всегда являются силы инерции какого-то одного вида.

Первый опытный образец инерционной передачи был создан в Англии румынским инженером Г. Константинеско [84]. В мае 1923 г. ИТВМ, конструктивно объединенный с двухцилиндровым двигателем объемом 0,5 л, был установлен на шасси автомобиля «Шеффилд-Симплекс» и опробован пробегом по окраинам Лондона. Проверка включала в себя поездки с десятью пассажирами; трогания в крутой подъем с грузовым автомобилем, взятым на буксир; преодоление различных дорожных препятствий. Затем передача была установлена на малолитражный автомобиль, продемонстрированный на Бирмингемской промышленной ярмарке в Лондоне (Уэмбли, 1924 г.) и автомобильной выставке в Париже (1926 г.). Конструкция основывалась на использовании тангенциальных сил инерции. Для генерации импульсов использовался качающийся маятник, колебания которого обеспечивались двигателем. Выпрямитель момента содержал два МСХ. Испытания ИТВМ проводились в 1926 г. объединением «Дженерал Моторс» (США), выкупившим лицензию на производство. Однако особенность конструкции американских автомобилей тех лет заключалась в применении двигателей большой мощности (по отношению к весу автомобиля) в сочетании с двухступенчатой коробкой передач, в которой понижающая передача использовалась только для преодоления сложных дорожных условий. Поэтому необходимость в автоматической бесступенчатой трансмиссии Константинеско выявлена не была. Дальнейшего развития передача не получила, однако один из вариантов ИТВМ, разработанный по заказу чугунолитейного завода Бухареста, успешно прошел испытания для использования в приводе автодрезин.

Дальнейшим развитием идеи Константинеско стала автоматическая импульсная автомобильная коробка передач, разработанная и исследованная профессором В.И. Заславским в 1933-1936 гг. [45]. Она является первой работой в области ИТВМ, выполненной в нашей стране. Конструкция передачи также основана на использовании тангенциальных сил инерции, но генератором импульсов является планетарный механизм. При этом конструкция ИТВМ обеспечивает использование энергии обоих импульсов момента за счет применения суммирующего механизма в виде двух оригинальных МСХ, снабженных дополнительными

клиньями, расположенными между рабочими поверхностями с целью уменьшения износа. Исследованием подобной схемы занимался ряд других отечественных ученых [36]. Испытания выявили ненадежную работу и значительные потери в МСХ вследствие увеличения числа кинематических пар.

Также один из вариантов компактного инерционного трансформатора с использованием тангенциальных сил инерции был предложен А.А. Гусаковым [42]. Конструкция отличалась применением в ПМ двухзвенного планетарного ряда с эллиптическими сателлитами.

Все ИТВМ, использующие тангенциальные силы инерции, имеют худшие массово-геометрические характеристики (в сравнении с ИТВМ с центробежными силами), их конструкция усложняется за счет наличия дополнительных промежуточных звеньев. Однако главный недостаток связан с невозможностью работы на режиме динамической муфты, что вызывает дополнительные трудности при установке подобных передач на транспортных машинах. Дальнейшего развития они не получили.

Тем не менее, стоит отметить, что в зарубежных источниках имеются сведения о современных исследованиях, касающихся имитационного моделирования работы передачи Константинеско [85], а также разработке новой конструкции инерционной трансмиссии сельскохозяйственного трактора на ее основе [86].

ИТВМ, использующие центробежные силы инерции, появились в период 1930-1940 гг. Одним из первых образцов является передача, разработанная доктором-инженером Ф. Люнгстремом для шведской фирмы «Спонтан» [41]. Она включала в себя непараллелограммный ПМ и два МСХ. При этом корпусной МСХ имел оригинальную конструкцию: связь с корпусом передачи осуществлялась посредством упругих элементов, т. е. ИТВМ был выполнен по упругой схеме. Проведенные испытания выявили сложности осуществления автоматического перехода передачи с режима динамической муфты на режим трансформации момента. Также отмечена малая долговечность роликовых МСХ. Упоминания о практическом применении ИТВМ в литературных источниках не встречаются.

Другой тип ИТВМ, также относящийся к упругой схеме, был разработан австралийцем X. Хоббсом [79] для применения на грузовых автомобилях английской фирмы «Модслей». Передача была показана в 1935 г. на выставке грузовых автомобилей в Лондоне. Конструкция содержала двухзвенный планетарный ПМ с ведущим водилом и ведомой солнечной шестерней, один корпусной МСХ и упругий элемент-торсион, которым являлся карданный вал. Испытания опытных образцов выявили неудовлетворительную работу корпусного МСХ роликового типа, поэтому данная передача серийно не производилась.

Также для установки на автомобиль предназначалась передача Чалмерса [41], включающая в себя двухзвенный планетарный ПМ с ведущей солнечной шестерней, ведомым водилом и два МСХ. Корпусной МСХ посредством реечной передачи был связан с упругими элементами. Конструкция не получила развития, так как подобные ПМ не обеспечивают работу передачи на режиме динамической муфты и реализуют крайне узкий диапазон малых передаточных отношений.

Опытный образец ИТВМ с планетарным ПМ и МСХ сухарикового типа был испытан Ф. Вильямсом и Д. Ниппингом [93] на автомобиле «Триумф 13/60» с двигателем мощностью 41 кВт. Суммарный пробег составил около 2000 км, по большей части - по городским улицам в час пик с частыми остановками и стартами. Часть испытаний была посвящена троганиям с места на подъем. Исследователями отмечен повышенный уровень шума при работе передачи на режиме трансформации, снижающийся при переходе на режим динамической муфты. Средний расход топлива оказался примерно равен таковому у серийного автомобиля со ступенчатой трансмиссией. Выявлена невозможность автоматического перехода ИТВМ с режима динамической муфты на режим трансформации момента без значительного снижения скорости автомобиля или введения дополнительных устройств. Также исследователи отметили малый ресурс стандартных сухарико-вых МСХ и разработали модернизированную конструкцию для повышения возможной частоты срабатываний.

В работах Ф. Моралеса и Ф. Бенитеса [87-89] описано функционирование и выполнены аналитические исследования с использованием 3D-моделей ПМ раз-

личных конструкций, использующих как тангенциальные, так и центробежные силы инерции, а также разнообразных вариантов механических ВМ.

В работе [91] предлагается вариант конструкции ПМ, снижающий динамическую нагруженность передачи за счет смещения импульсов инерционного момента по фазе.

В работе [92] изучается возможность работы ПМ без обеспечения опоры на корпус. Автор приходит к выводу о невозможности трансформации момента подобным образом.

Анализ приведенных зарубежных работ показывает, что при испытаниях опытных образцов ИТВМ отмечался малый ресурс МСХ роликового и сухарико-вого типа вследствие высокой частоты срабатываний и действия высоких динамических нагрузок. Это стало основной причиной, по которой инерционные передачи не получили практического применения.

В нашей стране исследованиям инерционных автоматических передач применительно к транспортным средствам посвящены работы А.С. Антонова, М.Ф. Балжи, С.П. Баженова, А.А. Благонравова, Н.К. Куликова, А.И. Леонова, В.А. Умняшкина и других авторов.

Многочисленные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы проводились в Челябинском политехническом институте под руководством профессора М.Ф. Балжи. Его можно считать инициатором проведения обширных исследований инерционных передач в нашей стране и основателем теории ИТВМ. В работах М.Ф. Балжи впервые появился термин «реактор» [1], который он присвоил промежуточному валу передачи, были выработаны рекомендации по расчету и проектированию эксцентриковых ПМ [17]. Им и его учениками были проведены теоретические и экспериментальные исследования роликовых и пластинчатых МСХ, разнообразных ПМ: непараллелограммного, параллелограммного, кулачкового (характерной особенностью являлось многократное число импульсов за один оборот ведущего вала), эксцентрикового, планетарных различной конструкции. Разработаны и испытаны в лабораторных и дорожных условиях эксперимен-

тальные образцы ИТВМ на тракторах Т-100, Т-130; автомобилях Урал-355М, Урал-375, ГАЗ-21 «Волга» и др. [5, 11, 12, 16].

Основные типы импульсных регулируемых и автоматических передач, основанных на использовании тангенциальных и центробежных сил инерции, рассмотрены в работах [43, 44]. Получены внешние характеристики, на основании которых проведена сравнительная оценка эксплуатационных качеств и представлен закон изменения мощности и момента на выходном валу трансформатора в функции от его частоты вращения. Определены внешние признаки трансформации момента. Однако вывод о непригодности передач, основанных на центробежных силах инерции, для использования на самоходных машинах, сделанный только на основании затрудненного перехода с режима динамической муфты на режим трансформации момента, является необоснованным.

Для обеспечения возможности эффективного торможения двигателем при применении ИТВМ на транспортной машине возможно использование дополнительного МСХ, соединяющего ведомый и ведущий валы передачи посредством торсиона [12].

Результаты испытаний опытного образца автоматической передачи для автомобиля ГАЗ-21, имеющей ПМ по схеме Хоббса и микрохраповые МСХ, представлены в работах [5, 6, 37]. Выявлено значительное уменьшение времени разгона автомобиля с ИТВМ до заданной скорости по сравнению с серийной ступенчатой трансмиссией. Особо отмечена ненадежная работа микрохраповых МСХ при работе на режиме трансформации момента с частотами вращения ведущего вала свыше 2000 об/мин. Представлена методика расчета времени и пути разгона решением уравнений движения ИТВМ при помощи вычислительной машины.

В работах профессора С.А. Леонова и его учеников [41, 42] проанализированы ИТВМ с ПМ различных конструкций. Рассмотрена кинематика и динамика параллелограммного ПМ, дан анализ в сравнении с непараллелограммным ПМ. Разработана теория и исследована динамика ИТВМ с МСХ с упругими элементами. Составлена обобщенная математическая модель передачи данного типа. Однако она учитывает жесткость только упругих элементов МСХ, жесткости других

элементов и диссипативные свойства не учитываются. Угловая скорость вала приводного двигателя принималась постоянной. Разработаны рекомендации по расчету ИТВМ, выполненных по упругой схеме, и выбору упругих элементов. Представлена сравнительная оценка передач упругого и жесткого типов.

В работе [47] представлены результаты экспериментальных исследований ИТВМ, выполненного по схеме с ПМ Левина и микрохраповыми МСХ с упругими пластинами. Получены характеристики КПД во всем диапазоне передаточных отношений при различных значениях момента инерции реактора и оборотах входного вала. Подтверждена высокая величина КПД, превышающая соответствующее значение у гидротрансформатора.

Потери в ИТВМ, выполненного по жесткой схеме с ПМ Левина и храповыми МСХ, рассмотрены в работе [70]. Разработана методика расчета КПД инерционного трансформатора. Сравниваются потери в ИТВМ, использующих энергию одного и двух импульсов инерционного момента. Даны рекомендации по оптимизации параметров ПМ с целью повышения КПД.

В работах профессора В.А. Умняшкина и его учеников [71, 74-75, 77] проведено исследование динамики ИТВМ в трансмиссии мотоцикла. Теоретически рассмотрены передачи с ПМ различных конструкций: дифференциальными, эксцентриковым, по схеме Балжи, по схеме Спонтан. При этом использовались допущения постоянства угловой скорости ведущего вала, постоянства угловой скорости выходного вала в период выбега ведомых элементов, абсолютной жесткости звеньев и не учитывались потери на трение. Разработаны приближенные зависимости для инженерных расчетов на стадии проектирования передачи. Проведены стендовые и дорожные испытания опытных образцов, разработанных для мотоцикла «ИЖ-Юпитер». В работах [72, 76, 77] рассмотрена принципиальная схема и проект ИТВМ для малолитражного автомобиля. Рассмотрены различные типы ПМ применительно к использованию в трансмиссии автомобиля и обоснован выбор оптимальной схемы - дифференциального механизма с ведущим водилом. Затронуты вопросы динамики машинного агрегата с ИТВМ при учете диссипатив-ных и реактивных связей. Рассмотрена работа передачи на обгонных режимах в

процессе торможения двигателем с использованием и без использования блокировочного МСХ. По итогам исследований предложена новая конструкция автоматического ИТВМ без МСХ, исключающая воздействие отрицательных импульсов инерционного момента на ведомое звено [50, 73]. Сделан вывод о снижении циклической нагруженности за счет перекрытия импульсов инерционного момента при их фазовом смещении.

Аналитические методы исследования динамики машинных агрегатов с ИТВМ с учетом упруго-диссипативных связей представлены в работах [29, 30]. Однако результаты, пригодные для практического применения, получены в большинстве случаев для неизменной угловой скорости ведущего вала.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дмитриев Семен Анатольевич, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.с. 153817 СССР, МКИ F 06 Н 47/12. Бесступенчатая инерционно-импульсная передача для транспортных машин [Текст] / М.Ф. Балжи (СССР). - № 570769/25; заявл. 09.04.57; опубл. 16.07.63, Бюл. № 7. - 3 с.: ил.

2. А.с. 199611 СССР, МПК F 06 Н 47/13. Инерционная импульсная передача [Текст] / С.Ф. Левин (СССР). - № 942403/25-28; заявл. 09.02.65; опубл. 13.07.67, Бюл. № 15. - 2 с.: ил.

3. Андреев, В.Е. Исследования влияния инерционного трансформатора вращающего момента на динамическую нагруженность элементов трансмиссии автомобиля [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.05.03: защищена 16.04.1975 / Андреев В.Е. - Челябинск, 1975. - 169 с.

4. Антонов, А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Теория и расчет [Текст] / А.С. Антонов. - Л.: Машиностроение, 1975. - 480 с.

5. Архипов, С.В. Исследование эксплуатационных показателей легкового автомобиля с автоматической инерционной передачей [Текст] / С.В. Архипов, С.П. Баженов, В.Г. Белоглазов // Инерционно-импульсные механизмы, приводы и устройства: Тр. 1-й Всесоюзн. науч. конф. - Челябинск, 1974. - № 134. - С. 78-80.

6. Архипов, С.В. Некоторые вопросы динамики автомобиля с автоматической бесступенчатой инерционной передачей [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: защищена / Архипов С.В. - Челябинск, 1972. - 148 с.

7. Баженов, С.П. Бесступенчатые передачи тяговых и транспортных машин: учеб. пособие [Текст] / С.П. Баженов. - Липецк: ЛГТУ, 2003. - 81 с.

8. Баженов, С.П. Гидродифференциальная передача [Текст] / С.П. Баженов // Автомобильная промышленность. - 1996. - № 12. - С. 18-20.

9. Баженов, С.П. Гидросистемы выпрямителя момента инерционной автоматической передачи городского автобуса [Текст] / С.П. Баженов, С.А. Дмитриев, В.В. Зельвник // Грузовик. - 2012. - № 9. - С. 8-12.

10. Баженов, С.П. Инерционная гидродифференциальная автоматическая передача для городского автобуса [Текст] / С.П. Баженов, С.А. Дмитриев // Автомобильная промышленность. - 2012. - № 2. - С. 14-17.

11. Баженов, С.П. Исследование инерционного бесступенчатого трансформатора крутящего момента трактора Т-130 [Текст] / С.П. Баженов, Б. Л. Диков-ский, С.М. Крупицкий // Конструирование и расчет гусеничных машин. - Челябинск, 1967. - № 44. - С. 23-25.

12. Баженов, С.П. К анализу динамики транспортной машины с автоматической инерционной передачей [Текст] / С.П. Баженов, С.В. Архипов, В.Е. Андреев // Проблемы машиностроения. - Челябинск, 1973. - № 123. - С. 95-101.

13. Баженов, С.П. Методика экспериментальных исследований инерционной гидродифференциальной автоматической передачи городского автобуса [Текст] / С.П. Баженов, С.А. Дмитриев // Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы: матер. I всерос. науч.-техн. конф. 23-25 ноября 2011 г. / Под ред. к.т.н., проф. А.Н. Площадного / Рубцовский индустриальный институт. - Рубцовск, 2011. - С. 385-389.

14. Баженов, С.П. Работа ДВС городского автобуса, оснащенного автоматизированной коробкой передач [Текст] / С.П. Баженов, М.И. Дедяев // Автомобильная промышленность. - 2008. - № 1. - С. 39-40.

15. Баженов, С.П. Теория и расчет инерционных автоматических приводов с двигателем внутреннего сгорания [Текст]: дис. ... докт. техн. наук: 01.02.06, 05.05.03: защищена 1988 / Баженов С.П. - Липецк, 1988. - 367 с.

16. Баженов, С.П. Экспериментальные исследования автоматической инерционной передачи автомобилей типа «Урал» [Текст] / С.П. Баженов, В.Е. Андреев // Автомобили, тракторы и двигатели. - Челябинск: ЧПИ, 1972. - №119. - С. 6065.

17. Балжи, М.Ф. Инерционный бесступенчатый трансформатор крутящего момента [Текст] / М.Ф. Балжи // Передаточные механизмы. - М.: Машиностроение, 1966. - С. 287-291.

18. Баловнев, В.И. Автомобили и тракторы: краткий справочник [Текст] / В.И. Баловнев, Р.Г. Данилов. - М.: Издательский центр «Академия», 2008. - 384 с.

19. Башта, Т.М. Машиностроительная гидравлика: справочное пособие [Текст] / Т.М. Башта. - М.: Машиностроение, 1971. - 672 с.

20. Башта, Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем: учебник для вузов [Текст] / Т.М. Башта. - М.: Машиностроение, 1974. - 606 с.

21. Башта, Т.М. Расчеты и конструкции самолетных гидравлических устройств [Текст] / Т.М. Башта. - М.: Оборонгиз, 1961. - 475 с.

22. Благонравов, А.А. Механические бесступенчатые передачи [Текст] / А.А. Благонравов. - Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 202 с.

23. Благонравов, А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа [Текст] / А.А. Благонравов. - М.: Машиностроение, 1977. - 143 с.

24. Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин: учеб. пособие для вузов [Текст] / А.Ф. Андреев, Л.В. Барташевич, Н.В. Богдан и др.; под ред. В.В. Гуськова. - Мн.: Выш. шк., 1987. - 310 с.

25. Гребеньков, Д.В. Метод прогнозирования технического ресурса инерционной гидродифференциальной автоматической передачи мобильных машин [Текст]: дис. ... канд. тех. наук: 05.05.03: защищена 24.11.2005 / Гребеньков Д.В. -Москва, 2005. - 167 с.

26. Данилов, Ю.А. Аппаратура объемных гидроприводов: Рабочие процессы и характеристики [Текст] / Ю.А. Данилов, Ю.Л. Кирилловский, Ю.Г. Колпаков. -М.: Машиностроение, 1990. - 272 с.

27. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование: учеб. для вузов [Текст] / В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др.; под ред. В.Н. Луканина и М.Г. Шатрова. - М.: Высш. шк., 2005. - 400 с.

28. Дедяев, М.И. Выбор и обоснование параметров инерционного бесступенчатого автоматического трансформатора момента городского автобуса [Текст]: дис. ... канд. тех. наук: 05.05.03: защищена 18.12.2008 / Дедяев М.И. -Москва, 2008. - 181 с.

29. Дмитриев, Б.Н. Динамика машинного агрегата с инерционно-импульсной передачей [Текст]: автореф. дис ... канд. техн. наук: 01.02.06 / Дмитриев Борис Николаевич; [Челяб. политехн. ин-т им. Ленинского комсомола] - Челябинск, 1974. - 24 с.

30. Дмитриев, Б.Н. Обобщенные уравнения движения машинного агрегата с инерционно-импульсной передачей [Текст] / Б.Н. Дмитриев, В.А. Умняшкин // Известия вузов. - Машиностроение, 1973. - № 3. - С. 35-59.

31. Дмитриев, С.А. Конструирование инерционного автоматического гидродифференциального трансформатора вращающего момента транспортного средства [Текст] / С.А. Дмитриев, С.П. Баженов // Грузовик. - 2012. - № 2. - С. 26.

32. Дмитриев, С.А. Потери мощности в выпрямителе момента инерционной гидродифференциальной автоматической передачи городского автобуса [Текст] / С.А. Дмитриев, В.В. Зельвник // Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров: матер. 77-ой междунар. науч.-техн. конф. ААИ. Кн. 1. - М.: МГТУ «МАМИ», 2012. - С. 60-66.

33. Дмитриев, С.А. Потоки мощности в гидродифференциальном выпрямителе момента автоматической бесступенчатой инерционной передачи [Электронный ресурс] / С.А. Дмитриев, О.А. Ковырялова // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. - 2019. - № 1 (15). - С. 35-44. -Точка доступа: http://ntv-brgu.ru (Размещено на официальном сайте журнала: 25.03.2019).

34. Егорушкин, В.Е. Основы гидравлики и теплотехники: учеб. пособие для машиностроительных техникумов [Текст] / В.Е. Егорушкин, Б.И. Цеплович. - М.: Машиностроение, 1981. - 268 с.

35. Кожевников С.Н. Экспериментальное исследование гидрообъемного шестеренного механизма свободного хода [Текст] / С.Н. Кожевников, А.А. Цым-балюк, Е.Я. Антонюк // Гидропривод и гидропневмоавтоматика: Респ. межвед. науч.-тех. сб. - Киев, 1972. - № 3. - С. 113-117.

36. Кожевников, С.Н. Характеристика передачи типа Заславского [Текст] / С.Н. Кожевников, А.А. Цымбалюк // Прикладная механика. - Киев, 1969. - № 11. - С. 29-37.

37. Крупицкий, С.М. К вопросу о внешней динамике автомобиля с инерционной передачей [Текст] / С.М. Крупицкий, С.В. Архипов // Автомобили, тракторы и двигатели: сб. тр. ЧПИ. - Челябинск: ЧПИ, 1971. - Выпуск № 87. - С. 38-41.

38. Куликов, Н.К. Клиновые механизмы свободного хода [Текст] / Н.К. Куликов. - М.: Машгиз, 1954. - 68 с.

39. Куликов, Н.К. Обобщенная внешняя характеристика трансформаторов механической энергии [Текст] / Н.К. Куликов // Исследование гидродинамических передач. - М.: Машгиз, 1952. - С. 3-16.

40. Куликов, Н.К. Элементы теории импульсных передач, использующих центробежные силы инерции: отчет НАМИ № 32 [Текст] / Н.К. Куликов. - М., 1948. - 148 с.

41. Леонов, А.И. Инерционные автоматические трансформаторы вращающего момента [Текст] / А.И. Леонов. - М.: Машиностроение, 1978. - 224 с.

42. Леонов, А.И. Механические бесступенчатые передачи непрерывного действия [Текст] / А.И. Леонов, А.Ф. Дубровский. - М.: Машиностроение, 1984. -192 с.

43. Ляпунов, Б.А. Импульсные передачи и их применение на самоходных машинах [Текст] / Б.А. Ляпунов // Вопросы теории силовой передачи. - Воениз-дат, 1960. - С. 99-144.

44. Ляпунов, Б.А. Исследование передач импульсного типа [Текст] / Б.А. Ляпунов // Тр. ВАТТ. - Л., 1958. - № 32. - С. 83-120.

45. Мальцев, В.Ф. Механические импульсные передачи [Текст] / В.Ф. Мальцев. - М.: Машиностроение, 1978. - 367 с.

46. Машиностроительный гидропривод [Текст] / Л.А. Кондаков, Г.А. Никитин, В.Н. Прокофьев и др.; под ред. В.Н. Прокофьева. - М.: Машиностроение, 1978. - 495 с.

47. Морозов, А.И. Экспериментальные характеристики КПД инерционного трансформатора вращающего момента [Текст] / А.И. Морозов // Динамика инерционных трансформаторов, приводов и устройств. - Челябинск, 1981. № 261. - С. 83-87.

48. Новожилов, Б.А. Обоснование и выбор параметров гидродифференциального выпрямителя момента инерционной автоматической бесступенчатой передачи мобильных машин [Текст]: дис. ... канд. тех. наук: 05.05.03: защищена 01.03.2000 / Новожилов Б.А. - Москва, 2000. - 156 с.

49. Осепчугов, В.В. Автомобиль: анализ конструкций, элементы расчета: учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство» [Текст] / В.В. Осепчугов, А.К. Фрумкин. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.

50. Пат. 28217 Российская Федерация, МПК F16H 33/14. Автоматическая инерционная импульсная передача [Текст] / Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Набиев И.С.; заявители и патентообладатели Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Набиев И.С. - № 2002127368/20; заявл. 14.10.2002; опубл. 10.03.2003, Бюл. № 7. -2 с.: ил.

51. Пат. 116931 Российская Федерация, МПК F16H 33/14. Инерционный трансформатор вращающего момента [Текст] / Баженов С.П., Дмитриев С.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Липец. гос. техн. ун-т (ЛГТУ). - № 2012105369/11; заявл. 15.02.2012; опубл. 10.06.2012, Бюл. № 16. - 2 с.: ил.

52. Пат. 118001 Российская Федерация, МПК F16H 47/04. Инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента [Текст] / Баженов С.П., Дмитриев С.А.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Липец. гос. техн. ун-т (ЛГТУ). - № 2012108326/11; заявл. 05.03.2012; опубл. 10.07.2012, Бюл. № 19. - 2 с.: ил.

53. Пат. 119426 Российская Федерация, МПК F16H 47/04. Автоматический инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента [Текст] / Баженов С.П., Баженов П.С., Дмитриев С.А., Курзяков С.И., Пещеров

А.А.; заявитель и патентообладатель ООО ЛОЭЗ «ГИДРОМАШ». - № 2012113591/11; заявл. 06.04.2012; опубл. 20.08.2012, Бюл. № 23. - 2 с.: ил.

54. Пат. 1028924 Российская Федерация, МПК F16H 47/04. Инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента [Текст] / Баженов С.П., Петров С.Ф.; заявитель и патентообладатель Липец. политехн. ин-т. - № 2879997/25-06; заявл. 06.02.80; опубл. 15.07.83; Бюл. № 26. - 6 с.: ил.

55. Пат. 1097848 Российская Федерация, МПК F16H 7/04. Инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента [Текст] / Баженов С.П., Петров С.Ф.; заявитель и патентообладатель Липец. политехн. ин-т. - № 3478651/25-06; заявл. 27.07.82; опубл. 15.06.84; Бюл. № 22. - 3 с.: ил.

56. Пат. 1110973 Российская Федерация, МПК F16H 47/04. Инерционная гидромеханическая передача [Текст] / Баженов С.П., Куприянов М.П.; заявитель и патентообладатель Липец. политехн. ин-т. - № 3605578/25-06; заявл. 15.06.83; опубл. 30.08.84; Бюл. № 32. - 5 с.: ил.

57. Пат. 1831608 Российская Федерация, МПК F16D 43/20. Динамическая автоматическая муфта сцепления [Текст] / Баженов С.П., Белецкий А.В., Назарян А.С.; заявитель и патентообладатель Баженов С.П. - № 4919933/27; заявл. 19.03.91; опубл. 30.07.93; Бюл. № 28. - 3 с.: ил.

58. Пат. 2106554 Российская Федерация, МПК F16H 47/04. Инерционный гидродифференциальный трансформатор вращающего момента [Текст] / Баженов С.П., Земин В.М., Остапенко А.А.; заявитель и патентообладатель Баженов С.П. -№ 95113239/28; заявл. 26.07.95; опубл. 10.03.98, Бюл № 7. - 4 с.: ил.

59. Пат. 2162972 Российская Федерация, МПК F16H 47/04, F16H 33/14. Инерционная гидромеханическая передача [Текст] / Новожилов Б.А.; заявитель и патентообладатель Новожилов Б.А. - № 98118224/28; заявл. 05.10.98; опубл. 10.02.01; Бюл. № 4. - 4 с.: ил.

60. Пат. 2490524 Российская Федерация, МПК F 16 D 41/063. Клиновый механизм свободного хода [Текст] / Матлин М.М., Попов А.В., Ханин Д.М.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Волгоград. гос. техн. ун-т (ВолгГТУ) - № 2012120950/11; заявл. 22.05.2012; опубл. 20.08.2013; Бюл. № 23. - 2 с.: ил.

61. Попов, А.В. Анализ распределения напряжений в механизме свободного хода клинового типа повышенной нагрузочной способности [Текст] / А.В. Попов // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2015. - № 8 (168). - С. 110-112.

62. Попов, А.В. Исследование деформаций и усталостной прочности механизма свободного хода клинового типа повышенной нагрузочной способности [Текст] / А.В. Попов, А.П. Зацаринный // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2017. - № 6 (201). - С. 46-49.

63. Попов, А.В. Установка для исследования клинового механизма свободного хода и основы планирования эксперимента [Текст] / А.В. Попов, Д.М. Ханин // Техника и технология. - 2012. - № 6. - С. 7-9.

64. Попов, В.С. Исследование динамической нагруженности трансмиссии колесной машины с инерционной автоматической передачей на эксплуатационных режимах работы [Текст]: дис. ... канд. тех. наук: 05.05.03: защищена 1984 / Попов В.С. - Москва, 1984. - 172 с.

65. Расчет и конструирование гусеничных машин [Текст] / Н.А. Носов, В.Д. Галышев, Ю.П. Волков, А.П. Харченко; под ред. Н.А. Носова. - Л.: Машиностроение, 1972. - 560 с.

66. Селифонов, В.В. Теория автомобиля: учеб. пособие [Текст] / В.В. Сели-фонов. - М.: ООО «Гринлайт», 2009. - 208 с.

67. Соловьев, А.И. Коэффициент полезного действия механизмов и машин [Текст] / А.И. Соловьев. - М.: Машиностроение, 1966. - 180 с.

68. Сорока, И.Ф. Исследование инерционной автоматической передачи в приводе легкового автомобиля [Текст] / И.Ф. Сорока, В.А. Умняшкин, Л.Н. Михо // Третья Всесоюзн научн. конф. по инерционно-импульсным механизмам, приводам и устройствам: тез. докл. - Челябинск, 1982. - С. 60-61.

69. Тарасик, В.П. Математическое моделирование технических систем: учебник для вузов [Текст] / В.П. Тарасик. - Мн.: Дизайн ПРО, 2004. - 640 с.

70. Тесаков, Р.В. Исследование потерь и повышение КПД инерционного трансформатора [Текст]: дис. ... канд. техн. наук: 05.02.02: защищена 18.05.2005 / Тесаков Р.В. - Владимир, 2005. - 151 с.

71. Умняшкин, В.А. Динамика машинного агрегата с автоматическим трансформатором вращающего момента с учетом упруго-диссипативных и реактивных связей [Текст] / В.А. Умняшкин, Б.Н. Дмитриев, О.Б. Дмитриев // Тез. докл. III Всесоюзн. науч. конф. - Челябинск: ЧПИ, 1982. - С. 61.

72. Умняшкин, В.А. Инерционная автоматическая коробка для легкового автомобиля [Текст] / В.А. Умняшкин, С.П. Баженов С.П., А.С. Кондрашкин, А.В. Полянский // Бесступенчато-регулируемые передачи: межвузовский сб. тр. - Ярославль: ЯПИ, 1984. - С. 91-93.

73. Умняшкин, В.А. Инерционные трансформаторы вращающего момента транспортных средств [Текст] / В.А. Умняшкин, Н.М. Филькин, И.С. Набиев. -Набережные челны: Изд-во КГПИ, 2004. - 153 с.

74. Умняшкин, В.А. Исследование бесступенчатых передач в применении к мотоциклам [Текст]: автореф. дис ... канд. техн. наук / Умняшкин Владимир Алексеевич; [Перм. политехн. ин-т] - Пермь, 1966. - 23 с.

75. Умняшкин, В.А. Применение бесступенчатого привода на мотоцикле [Текст] / В.А. Умняшкин, В.И. Макаров // Передаточные механизмы. - М.: Машиностроение, 1966. - С. 114-122.

76. Умняшкин, В.А. Разработка автоматической инерционно-импульсной коробки передач для легкового автомобиля [Текст] / В.А. Умняшкин, Н.М. Филькин // Прогрессивные технологии, машины и механизмы в машиностроении: Сб. докл. Межд. науч.-техн. конф. «БАЛТТЕХМАШ-2000». - Том II. - Калининград: КГТУ, 2000. - С. 5-6.

77. Умняшкин, В.А. Сравнительные исследования инерционных импульсных передач с неуравновешенными сателлитами [Текст] / В.А. Умняшкин, И.Ф. Сорока И.Ф., Л.Н. Михо // Тез. докл. 6-й Всесоюзн. науч.-техн. конф. - Одесса, 1980. - С. 9-11.

78. Филькин, Н.М. Математическое моделирование динамики механических систем с неголономными связями с помощью уравнения Лагранжа второго рода [Текст] / Н.М. Филькин // Успехи современного естествознания. - 2005. - № 2. -С. 24-25.

79. Хельдт, П.М. Автомобильные сцепления и коробки передач: пер. с англ [Текст] / П.М. Хельдт. - М.: Машиностроение, 1960. - 439 с.

80. Чистяков, В.К. Динамика поршневых и комбинированных двигателей внутреннего сгорания: учеб. пособие для машиностроительных вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» [Текст] / В.К. Чистяков. - М.: Машиностроение, 1989. - 256 с.

81. Шарипов, В.М. Планетарные коробки передач колесных и гусеничных машин [Текст] / В.М. Шарипов, Л.Н. Крумбольдт, А.П. Маринкин; под общ. ред. В.М. Шарипова. - М.: МГТУ «МАМИ», 2000. - 142 с.

82. Шарипов, В.М. Проектирование механических, гидромеханических и гидрообъемных передач тракторов [Текст] / В.М. Шарипов. - М.: МГТУ «МАМИ», 2002. - 300 с.

83. Юдин, Е.М. Шестеренные насосы. Основные параметры и их расчет [Текст] / Е.М. Юдин. - М.: Машиностроение, 1964. - 236 с.

84. Constantinesco, I. George Constantinesco: his torque converter and other inventions [Text] / I. Constantinesco. - M. W. Models, 1989. - 38 p.

85. Ion, I. George Constantinescu' torque converter analysis by Simulink [Text] / I. Ion // SISOM 2007 and Homagial Session of the Commission of Acoustics, Bucharest 29-31 May. - Bucharest, 2007. - P. 83-87.

86. Mailloux, M. Design of the Constantinesco torque converter used as a mechanical transmission for agricultural tractors [Text] / M. Mailloux, M. Ene // International Symposium, ISB-INMA TEH' 2018, Agricultural and mechanical engineering, Bucharest, Romania, 1-3 November 2018. - Bucharest, 2018. - P.57-66.

87. Morales, F. A review of dynamic CVT-IVT transmissions [Text] / F. Morales, F. Benitez // SAE Technical Paper 2014-01-1734. - 2014. - 11 p. - Published 01.04.2014.

88. Morales, F. Basic conceptual designs for rectifiers of inertial transmissions [Text] / F. Morales, F. Benitez // SAE Technical Paper 2014-01-1734. - 2014. - 11 p. -Published 01.04.2014.

89. Morales, F. Influence of the rectifier mechanism in the performance of an inertial continuous variable transmission [Text] / F. Morales, F. Benitez // Mechanism and machine theory. - Volume 134. - April 2019. - P. 197-212.

90. Matmurodov, F.M. Dynamic model of the inertial hydrodifferential transformer working process of the rotating moment in various automatic machine drives [Text] / F. M. Matmurodov, A.N. Abdullaev // European science review. - 2016. - № 56. - P. 168-169.

91. Patent 5833567 US, Int. Cl. F16H 3/74. Inertial power transmission [Text] / Fernandez A.; inventor: Fernandez A. - № 824280; filed 26.03.1997; date of Pat. 10.11.1998. - 12 p.

92. Petrov, D. An investigation on the dynamics of a stepless automatic inertial mechanical transmission by means of the application of the second sort Lagrange's differential equations [Text] / D. Petrov // International conference «Power transmis-sion'03», section I «Theory, calculation and design of transmission elements». - 2003. - P. 99-103.

93. Williams, F. A mechanical torque converter, and its use as an automobile transmission [Text] / F. Williams, D. Nipping // Pros. Inst. Mech. Engrs. - 1976. - Vol. 190, № 32. - P. 447-456.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Сгр.: 1

Стр.: 2

Программа для расчета показателей рабочего процесса ИГТВМ городского

автобуса (фрагмент)

package ru.sxp.igtvm.math;

import javax.xml.bind.annotation.XmlRootElement;

import org.apache. commons.math3. exception.DimensionMismatchException;

import org.apache.commons.math3.exception.MaxCountExceededException;

import org.apache.commons.math3.linear.Array2DRowRealMatrix;

import org.apache.commons.math3.linear.ArrayRealVector;

import org.apache.commons.math3.linear.DecompositionSolver;

import org.apache.commons.math3.linear.LUDecomposition;

import org.apache. commons. math3.ode .FirstOrderDifferentialEquations;

import org.apache.commons.math3.ode.FirstOrderIntegrator;

import org.apache. commons.math3. ode.nonstiff. ClassicalRungeKuttalntegrator;

import ru.sxp.igtvm.math.mcexp.MCExperimentData;

@XmlRootElement

public class IGTVMSystem implements FirstOrderDifferentialEquations/*, StepHandler*/ {

// коэффициенты для B1-B6

publ c double ksis_k = 1;

publ c double ksi_bx = 0.5;

publ c double ksi_bc = 0.2;

publ c double ksi_p = 4;

publ c double V_1 = 2.0e-4;

publ ic double V_2 = 8.0e-5;

publ c double f_k1 = 1.6e-3;

publ ic double f_k2 = 1.41e-3;

publ c double f_m1 = = 1.96e-3;

publ ic double f_m2 = = 1.41e-3;

publ c double f_p = 7.07e-4;

publ c double d_21 = 0.09;

publ c double d_22 = 0.075;

publ c double d_m1 = 0.05;

publ ic double d_m2 0.03;

publ c double d_cp1 = 0.085;

publ ic double d_cp2 = 0.07;

publ c double d_k1 = 0.04;

publ ic double d_k2 = 0.03;

publ c double L_k1 = 0.6;

publ ic double L_k2 = 0.13;

publ c double L_b1 = 0.5;

public double L_b2 = 0.6 + 0.4; public double L_n1 = 0.5; public double L_n2 = 0.6 + 0.4; public double beta = Math.PI / 6; public double beta_1 = beta; public double beta_2 = beta; public double Re_k = 10000; public double mu_sht = 0.75; public double ro = 860; public double v = 27e-6; public double n_sh1 = 3; public double n_sh2 = 2; public double C_k1 = 5000; public double C_k2 = 5000; public double h_01 = 0.005; public double h_02 = 0.005; public double m_1k = 0.08; public double m_2k = 0.06;

// остальные коэффициенты public double m_22 = 3.985; public double n_22 = 5; public double a = 0.97; public double e = 0.122; public double x = 0.017; public double J_21 = 1.4; public double J_22 = 0.008; public double J_23 = 0.08; public double Js_1 = 0.2; public double J_2 = 0.014; public double J_N = 22.9; public double n_11 = 3; public double m_11 = 1; public double r_B = 0.096; public double k = 2.56; public double I_1 = 1; public double I_2 = 1;

/* конец */ public double eta_ob1 = 0.96; public double eta_ob2 = 0.96; public double omega_nom = 335; public double omegad_21_nom = 335; public double Pnom1 = 22e6; public double Pnom2 = 22e6;

public double h1_max = 0.015; public double h2_max = 0.015; public double E = 1570e6; public double r_k = 0.467; public double i_t = 6.17; private final int PHIDD_21 = 0; private final int PHIDD_23 = 1; private final int PHIDD_1 = 2; private final int PHIDD_2 = 3; private final int HDD_1 = 4; private final int HDD_2 = 5; private final int PHID_21 = 6; private final int PHID_23 = 7; private final int PHID_1 = 8; private final int PHID_2 = 9; private final int HD_1 = 10; private final int HD_2 = 11; private final int EQ_DIMENSION = 12; private boolean M_CExpFlag = false; private double M_C; // M_T1, M_T2

private double getM_T1(int strokeNo, double phid_23, double h_1) { return V_1 / (2 * Math.PI) * (getB_11() * phid_23 * phid_23 * I_1 + getB_12() * phid_23 * phid_23 * I_1 / ((getB_13() * phid_23 * I_1 + 1) * h_1 * h_1) + getB_14() * phid_23 * phid_23); }

private void setphid_23_prev(double phid_23_prev) { currentState.phid_23_prev = phid_23_prev; }

// M_T1, M_T2

private double getM_T2(int strokeNo, double phid_2, double h_2) { return V_2 / (2 * Math.PI) * (getB_21() * phid_2 * phid_2 * I_2 + getB_22() * phid_2 * phid_2 * I_2 / ((getB_23() * phid_2 * I_2 + 1) * h_2 * h_2) + getB_24() * phid_2 * phid_2); }

private void setphid_2_prev(double phid_2_prev) { currentState.phid_2_prev = phid_2_prev; }

// коэффициенты преобразователя момента private double getA_1(double psi) {

return J_21 + n_22 * m_22 * e * e + n_22 * J_22 * (1+a) * (1+a) + 2 * getTeta() * (1+a) * Math.cos(psi); }

private double getA_2(double psi) {

return a * n_22 * J_22 * (1+a) + a * getTeta() * Math.cos(psi); }

private double getA_2_Modul(double psi) {

return a * n_22 * J_22 * (1 + a) + a * getTeta() * Math.abs(Math.cos(psi)); } private double getA_3(double psi) {

return a * getTeta() * (1 + a) * Math.sin(psi); }

private double getA_4(double psi) {

return a * getTeta() * Math.sin(psi); }

private double getA_4Modul(double psi) {

return a * getTeta() * Math.abs(Math.sin(psi)); }

private double getA_5(double psi) {

return J_23 + a * a * n_22 * J_22; }

private double getPsi(double phi_21, double phi_23) {

return a * (phi_21 - phi_23); }

private double teta = Double.NaN;

private double getTeta() {

if (Double. isNaN(teta)) {

teta = n_22 * m_22 * e * x;

System.out.println("teta=" + teta); }

return teta; }

// момент инерции агрегата private double J_1 = Double.NaN; private double getJ_1 () { if (Double. isNaN(J_1 )) { J_1 = Js_1 + J_N + n_11 * m_11 * r_B * r_B; System.out.println("J_1=" + J_1); }

return J_1; }

private double geti(double phid_1, double phid_21) {

return phid_1 / phid_21 *((1 + k)/k ); }

// момент сопротивления public double M_CH = 115; public double D_5 = 0.001;

/* расчет момента сопротивления

* @param phi_1kon угловая скорость выходного вала ИГТВМ в конце такта совместного движения */

private double getM_C(double phid_1kon, double phid_1) { if (M_CExpFlag) return M_C;

return M_CH + D_5 * phid_1 * phid_1; }

// коэффициенты гидравлической части public double V_ob1 = 1e-3; public double V_ob2 = 3e-4; private double c1 = Double.NaN;

@SuppressWarnings("unused") private double getC_1 () { if (Double. isNaN(c 1 )) { c1 = V_1 * V_1 * E / (2 * Math.PI * V_ob1); System.out.println("c1=" + c1); }

return c1; }

private double c2 = Double.NaN;

@SuppressWarnings("unused") private double getC_2() { if (Double. isNaN(c2)) { c2 = V_2 * V_2 * E / (2 * Math.PI * V_ob2); System.out.println("c2=" + c2); }

return c2; }

private double b11 = Double.NaN; private double getB_11() { if (Double.isNaN(b11)) {

b11 = n_sh1 * ksis_k * ro * V_1 * V_1 / (4 * Math.PI * Math.PI * f_k1 * f_k1) +

ksi_bx * ro * V_1 * V_1 / (4 * Math.PI * Math.PI * f_m1 * f_m1) + 2 * ksi_bc * ro *

V_1 * V_1 / (Math.PI * Math.PI * Math.PI * Math.PI * d_21 * d_21 * d_21 * d_21) +

ksi_p * ro * V_1 * V_1 / (8 * Math.PI * Math.PI * f_p * f_p);

System.out.println("b11=" + b11); }

return b11; }

private double b21 = Double.NaN;

private double getB_21() {

if (Double. isNaN(b21)) {

b21 = n_sh2 * ksis_k * ro * V_2 * V_2 / (4 * Math.PI * Math.PI * f_k2 * f_k2) +

ksi_bx * ro * V_2 * V_2 / (4 * Math.PI * Math.PI * f_m2 * f_m2) + 2 * ksi_bc * ro *

V_2 * V_2 / (Math.PI * Math.PI * Math.PI * Math.PI * d_22 * d_22 * d_22 * d_22) +

ksi_p * ro * V_2 * V_2 / (8 * Math.PI * Math.PI * f_p * f_p);

System.out.println("b21=" + b21); }

return b21; }

private double b12 = Double.NaN;

private double getB_12() {

if (Double. isNaN(b12)) {

b12 = V_1 * V_1 * ro / (8 * Math.PI * Math.PI * Math.PI * Math.PI * mu_sht * mu_sht

* d_cp1 * d_cp1 * Math.sin(beta) * Math.sin(beta));

System.out.println("b12=" + b12); }

return b12; }

private double b22 = Double.NaN;

private double getB_22() {

if (Double. isNaN(b22)) {

b22 = V_2 * V_2 * ro / (8 * Math.PI * Math.PI * Math.PI * Math.PI * mu_sht *

mu_sht * d_cp2 * d_cp2 * Math.sin(beta) * Math.sin(beta));

System.out.println("b22=" + b22); }

return b22; }

private double b13 = Double.NaN;

private double getB_13() {

if (Double. isNaN(b13)) {

b13 = V_1 / (Math.PI * Math.PI * d_k1 * v * Re_k);

System.out.println("b13=" + b13); }

return b13; }

private double b23 = Double.NaN;

private double getB_23() {

if (Double. isNaN(b23)) {

b23 = V_2 / (Math.PI * Math.PI * d_k2 * v * Re_k);

System.out.println("b23=" + b23); }

return b23; }

private double b14 = Double.NaN;

private double getB_14() {

if (Double. isNaN(b14)) {

b14 = n_sh1 * ro * L_k1 * V_1 * V_1 / (160 * d_k1 * Math.PI * Math.PI * f_k1 * f_k1) + ro * (L_b1 + L_n1) * V_1 * V_1 / (320 * d_m1 * Math.PI * Math.PI * f_m1 * f_m1);

System.out.println("b14=" + b14); }

return b14; }

private double b24 = Double.NaN; private double getB_24() { if (Double. isNaN(b24)) {

b24 = n_sh2 * ro * L_k2 * V_2 * V_2 / (160 * d_k2 * Math.PI * Math.PI * f_k2 * f_k2) + ro * (L_b2 + L_n2) * V_2 * V_2 / (320 * d_m2 * Math.PI * Math.PI * f_m2 * f_m2);

System.out.println("b24=" + b24); }

return b24; }

private double b15 = Double.NaN; private double getB_15() { if (Double. isNaN(b15)) {

b15 = V_1 * V_1 * ksi_bc * ro * d_cp1 * d_cp1 / (2 * Math.PI * Math.PI * Math.PI * d_21 * d_21 * d_21 * d_21); System.out.println("b15=" + b15); }

return b15; }

private double b25 = Double.NaN; private double getB_25() { if (Double. isNaN(b25)) {

b25 = V_2 * V_2 * ksi_bc * ro * d_cp2 * d_cp2 / (2 * Math.PI * Math.PI * Math.PI * d_22 * d_22 * d_22 * d_22); System.out.println("b25=" + b25); }

return b25; }

private double b16 = Double.NaN; private double getB_16() { if (Double. isNaN(b16)) {

b16 = V_1 * V_1 * ro / (32 * Math.PI * Math.PI * Math.PI * mu_sht * mu_sht *

Math.sin(beta) * Math.sin(beta)); System.out.println("b16=" + b16); }

return b16; }

private double b26 = Double.NaN; private double getB_26() { if (Double. isNaN(b26)) {

b26 = V_2 * V_2 * ro / (32 * Math.PI * Math.PI * Math.PI * mu_sht * mu_sht *

Math.sin(beta) * Math.sin(beta));

System.out.println("b26=" + b26); }

return b26; }

public double h_min = 1e-4;

public double h_max = 0.015;

class IGTVMSystemSLAUSolver {

private double[][] A;

private double[] b;

// private int strokeNo; protected void createAb(double phid_1, double phid_2, double phid_21, double phid_23, double phi_21, double phi_23, double h_1, double h_2) {

//System.out.println("phid_1=" + phid_1); double psi = getPsi(phi_21, phi_23); currentStep.setpsi(psi%(Math.PI * 2)); double I_3 = (phid_1 * (1 + k) - k * phid_23) / phid_1; double I_4 = k / (1 + k);

if (currentState.stroke == 1 || currentState.stroke == 3) { A = new double [] [] {

//[phidd_21,

{getA_1(psi),

{-getA_2(psi),

{0,

{0,

phiidd_23, -getA_2(psi), getA_5(psi), k, 0,

phidd_1, 0, 0, -1-k,

getJ_1 ()+I_3 *I_3 *J_2,

} else if (currentState.stroke == 2) { A = new double [] [] {

//[phidd_21,

{getA_1(psi),

{-getA_2(psi),

{0,

{0,

phiidd_23, phidd_1,

-getA_2(psi), 0,

getA_5(psi)+getJ_1()*I_4*I_4, 0,

0, 0,

-k, 1+k,

} else if (currentState.stroke == 4) { A = new double [] [] {

//[phidd_21, phiidd_23, phidd_1,

{getA_1(psi), 0, 0,

{0, 1, 0,

{0, 0, -1-k,

phidd_2]

0}, 0}, 1}, 0},

phidd_2]

0}, 0}, 1}, 0},

phidd_2]

0}, 0}, 1},

};

}

{0, 0, getJ_1()+I_3 *I_3 *J_2, 0}, }; }

double M_C =// (M_alpha / geti(phid_1, phid_21))*(1+k)/k;

getM_C(currentState.phid_1kon, phid_1);

currentStep.setM_C(M_C);

double M_T1 = 0, M_T2 = 0;

if (currentState.stroke != 4) {

M_T1 = getM_T 1(currentState. stroke, phid_23, h_1);

currentStep. setM_T 1(M_T 1); }

if (currentState.stroke != 2) {

M_T2 = getM_T2(currentState.stroke, phid_2, h_2);

currentStep.setM_T2(M_T2); }

double M_alpha = 0;

double I_5 = 0;

if (phid_21 >= 345) {

M_alpha = 0;

} else {

M_alpha = (0.004 * phid_21 * phid_21 - 0.5922 * phid_21 + 39.114); //M_alpha = M_C * geti(phid_1, phid_21) * (k / (1 + k)) + M_T1; }

currentStep.setM_alpha(M_alpha);

//System.out.println("M_C=" + M_C + ", phid_1=" + phid_1 + ", M_alpha=" + M_alpha + ", phid21=" + phid_21);

currentStep.setEta( 100 * (M_C * phid_1) / (M_alpha * phid_21));

// System.out.println("stroke: " + strokeNo + " M_alpha=" + M_alpha + " M_C=" + s.getM_C(s.getphid_1kon()));

// Расчет вектора свободных к-тов для СЛАУ if (currentState.stroke == 1 || currentState.stroke == 3) { b = new double [] {

M_alpha + getA_3(psi) * (phid_21 - phid_23) * (phid_21 - phid_23) - getA_4(psi) * phid_23 * phid_23,

-I_1 * M_T1 + getA_4(psi) * phid_21 * phid_21, 0,

-M_C - I_2*I_3*M_T2 };

} else if (currentState.stroke == 2) { b = new double [] {

M_alpha + getA_3(psi) * (phid_21 - phid_23) * (phid_21 - phid_23) - getA_4(psi) * phid_23 * phid_23,

-I_1*M_T1 + getA_4(psi) * phid_21 * phid_21 - M_C*I_4, 0,

0 };

} else if (currentState.stroke == 4) { b = new double [] {

M_alpha + getA_3(psi) * (phid_21) * (phid_21), 0,

-M_C - I_2 * I_3 * M_T2 }; }

double x[];

public double[] solve(double phid_1, double phid_2, double phid_21, double phid_23, double phi_21, double phi_23, double h_1, double h_2) {

// создаем матрицу A и вектор b createAb(phid_1, phid_2, phid_21, phid_23, phi_21, phi_23, h_1, h_2);

// решаем СЛАУ Ax=b DecompositionSolver solver = new LUDecomposition( new Array2DRowRealMatrix(A)).getSolver(); x = solver.solve(new ArrayRealVector(b)).toArray(); // currentStep.setM_1(getM_1());

// System.out.println("stroke: " + strokeNo + " M_1= " + getM_1() + // ", psi=" + s.getPsi(phi_21, phi_23)); return x; }

public double getphidd_21() { return x[0]; }

public double getphidd_23() { return x[1]; }

public double getphidd_1 () { return x[2]; }

public double getphidd_2() { return x[3]; }

@Override public String toString() {

return "Stroke " + currentState.stroke + ": \n" + "A: \n" + MathUtil.matrToString(A) + "b: \n" + MathUtil .vecTo String(b) + "x: \n" + MathUtil.vecToString(x); } } IGTVMSystemSLAUSolver slauSolver = new IGTVMSystemSLAUSolver(); private int iteration = 0;

private IGTVMSystemStep currentStep = new IGTVMSystemStep(); private IGTVMSystemState startConditions = null; private IGTVMSystemState currentState = null; public double delta1 = 0.1; public double delta2 = 0.01; public double delta3 = 0.2; public double delta4 = 0.01; private boolean h2FlushFlag = false; private boolean h1FlushFlag = false; @Override

public void computeDerivatives(double t, double[] y, double [] yd) throws MaxCountExceededException, DimensionMismatchException { if (interrupted) {

throw new MaxCountExceededException(iteration); }

// ограничиваем y if (y[HD_1] < h_min) { y[HD_1] = h_min; } else if (y[HD_1] > h_max) { y[HD_1] = h_max; }

if (y[HD_2] < h_min) { y[HD_2] = h_min; } else if (y[HD_2] > h_max) { y[HD_2] = h_max; }

if (y[PHIDD_1] < 0) { y[PHIDD_1] = 0; }

// вводим добавку к phi_21 y[PHIDD_21] *= (1+10*t); }

if (currentState.stroke == 2 && y[HD_2] <= h_min && h2FlushFlag == false) {

// устанавливаем phid_2_prev setphid_2_prev(y[PHIDD_2 ]); h2FlushFlag = true; }

if (currentState.stroke == 4 && y[HD_1] <= h_min && h1FlushFlag == false) {

// устанавливаем phid_23_prev setphid_23_prev(y[PHID_23]); h1FlushFlag = true; }

currentState.t = t; currentState.y = y;

// рассчитываем strokeNo double delta = 0; switch (currentState.stroke) { case 1:

delta = Math.abs(y[PHIDD_23] - y[PHIDD_1] * (1 + k) / k); if (delta /*/ y[PHIDD_23]*/ < delta1/* * 100*/) { currentState.stroke = 2; }

break; case 2:

delta = Math.abs((y[PHID_21] - y[PHID_23]) - Math.PI * ((currentState.circleCounter

- 1) * 2 + 1) / a);

if (delta /*% (2*Math.PI)*/ < delta2) { currentState.phid_1 kon=y[PHIDD_1]; h2FlushFlag = false; currentState.stroke = 3; }

break; case 3:

delta = Math.abs(y[PHIDD_23]);

if (delta/* / y[PHIDD_23] */< delta3 /** 100*/) {

currentState.stroke = 4;

//y[PHIDD_23] = 0; }

break;

case 4:

//y[PHIDD_23] = 0;

delta = Math.abs((y[PHID_21] - y[PHID_23]) - 2 * Math.PI * (current-

State.circleCounter) / a) ;

if (delta /* % (2*Math.PI)*/ < delta4) {

h1FlushFlag = false;

currentState.stroke = 1;

currentState.circleCounter ++;

if (M_CExpFlag) {

throw new MaxCountExceededException(-1); } }

break; }

// заполняем данные по шагу currentStep. sett(t);

currentStep. setphid_23 (y[PHIDD_23]); currentStep. setphid_21 (y[PHIDD_21]); currentStep. setphid_1 (y[PHIDD_1]); currentStep.setphid_2(y[PHIDD_2]); currentStep.seth_1(y[HD_1]); current Step. seth_2(y[HD_2 ]); currentStep. setstroke(currentState. stroke); currentStep.seti(geti(y[PHIDD_1], y[PHIDD_21])); currentStep. setPhi23 (y[PHID_23]); currentStep.setPhi2(y[PHID_2]); currentStep.setV(3.6*y[PHIDD_1] * r_k / i_t); // strokesArray.add(strokeNo); // tArray.add(t);

double hdd_1 = (currentState.stroke == 4 /*&& h_1 <= h_min*/) ? 0 : (getB_15() * y[PHIDD_23] * y[PHIDD_23] * I_1 + getB_16() * y[PHIDD_23] * y[PHIDD_23] * I_1 / ((getB_13() * y[PHIDD_23] * I_1 + 1) * y[HD_1] * y[HD_1]) -C_k1 * y[HD_1] - C_k1*h_01) / m_1k;

double hdd_2 = (currentState.stroke == 2/* && h_2 <= h_min*/) ? 0 : (getB_25() * y[PHIDD_2] * y[PHIDD_2] * I_2 + getB_26() * y[PHIDD_2] * y[PHIDD_2] * I_2 / ((getB_23() * y[PHIDD_2] * I_2+1) * y[HD_2] * y[HD_2]) -C_k2*y[HD_2] - C_k2*h_02) /m_2k;

slauSolver.solve(y[PHIDD_1], y[PHIDD_2], y[PHIDD_21], y[PHIDD_23],

y[PHID_21], y[PHID_23], y[HD_1], y[HD_2]);

System.arraycopy(

new double[] {

slauSolver. getphidd_21 (),

slauSolver. getphidd_23 (),

slauSolver.getphidd_1 (),

slauSolver.getphidd_2(), hdd_1, hdd_2,

y[PHIDD_21],

y[PHIDD_23],

y[PHIDD_1],

y[PHIDD_2],

y[HDD_1],

y[HDD_2] }, 0, yd, 0,

yd.length);

// yarray.add(Arrays.copyOf(y, y.length)); // рассчитываем M_T1, M_T2 на 2,4 тактах if (currentState.stroke == 2) { double psi = getPsi(y[PHIDD_21], y[PHIDD_23]);

double M_T2 = (getA_2(psi) * slauSolver.getphidd_21() + (getA_5(psi) + getJ_1() *

I_1 * (k / (1+k)) * slauSolver.getphidd_23() - getA_4(psi) * y[PHIDD_21]) / k);

currentStep.setM_T2(M_T2); }

if (currentState.stroke == 4) {

double psi = getPsi(y[PHIDD_21], y[PHIDD_23]);

double M_T1 = getA_2_Modul(psi) * slauSolver.getphidd_21() - getA_4Modul(psi) *

y[PHIDD_21] * y[PHIDD_21];

currentStep. setM_T 1(M_T 1); }

if (M_CExpFlag == false && iteration%thinKoef == 0) {

fireNewSystemStepEvent(currentStep, currentState); }

++iteration;

// устанавливаем phid_23_prev setphid_23_prev(y[PHIDD_23]); currentStep.seta(slauSolver.getphidd_1() * r_k / i_t); // устанавливаем phid_2_prev // setphid_2_prev(y[PHIDD_2 ]); }

@Override public int getDimension() { return EQ_DIMENSION; }