ОЦЕНКА ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОГО АГРЕГАТА В ЗАВИСЕМОСТИ ОТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ

Свитачев А.И.¹, Чекаев А.Н.²

¹Доктор технических наук, профессор,

Сибирский государственный технологический университет,

²аспирант,

Красноярский институт железнодорожного транспорта

ОЦЕНКА ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННОГО АГРЕГАТА В ЗАВИСЕМОСТИ ОТ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ЧИСЕЛ

Аннотация

Предложен метод установления аналитической зависимости динамических характеристик от передаточных чисел силовой передачи лесохозяйственного агрегата.

Ключевые слова: динамические характеристики, передаточные числа, силовая передача.

Svitachev A.I.¹, Chekaev A.N.²

¹Doctor of technical sciences, professor,

Siberian State Technological University,

²postgraduate student,

Krasnoyarsk institute оf railway transport.

EVALUATION OF DYNAMIC PROPERTIES OF THE POWER TRANSMISSION OF THE AGRICULTURAL UNIT AS FUNCTION OF GEAR RATIOS

Abstract

Method is proposed for establishment of the analytic dependence of the dynamic characteristics of the power transmission ratios agricultural unit.

Keywords: the dynamic characteristics, the gear ratios, the power transmission.

При выборе передаточных чисел силовой передачи основываются на энергетических критериях машинно-тракторных агрегатов (максимума тягового КПД, минимума погектарного расхода топлива и т.д.) [ 1, с. 28]. Влияние передаточных чисел на динамические свойства и характеристики силовой передачи чаще всего не учитывается. В данной работе приводятся результаты исследования по установлению аналитической зависимости динамических характеристик от передаточных чисел силовой передачи на примере лесопогрузчика ЛТ-188 на базе трактора ТТ-4М.

Для тракторов на базе Т-4 необходимо выделить четыре параметра передаточных чисел силовой передачи i_тр: коробки передач (КП) i_кп, главной передачи (ГП) i_гп, планетарного механизма поворота (ПП) i_пп, бортовой передачи (БП) i_бп. Общее передаточное число силовой передачи i_трj на j-ой передаче равно произведению передаточных чисел ее параметров:

i_трj=i_кпji_гпi_ппi_бп .

Система дифференциальных уравнений колебаний элементов силовой передачи лесопогрузчика, соответствующая динамической модели (30-ти массовая), сведенной в цепочную и изображенной на Рис.1,

Рис. 1 - Динамическая модель с учетом передаточных чисел представится через моменты на валах в виде

                                 (1)

где  

Далее, применяя методику изложенную в работе [2, с. 61], можно расписать требуемые передаточные функции, а по ним динамические характеристики (АЧХ и ФЧХ) от основных возмущающих воздействий в зависимости от передаточных чисел.

Используя выведенные зависимости с применением системы MathCad можно проследить влияние основных передаточных чисел k=i_кп, g=i_гп, p=i_пп, z=i_бп на изменения динамических характеристик силовой передачи. Так на Рис. 2., 3., 4. представлены АЧХ воздействия от микро-профиля дороги до коробки передач, главной передачи, планетарной передачи и до полуосей при изменении z при поперечно угловых колебаниях в режиме транспортного хода.

Рис. 2 - Изменение АЧХ силовой передачи лесопогрузчика при воздействии от микро-профиля по валопроводу до коробки передач (¾¾), до главной передачи (---), планетарной передачи (---) и до полуосей (----) для серийного i_бп (поперечно-угловые колебания)

Рис. 3 - Изменение АЧХ силовой передачи лесопогрузчика при воздействии от микро-профиля по валопроводу до коробки передач (¾¾), до главной передачи (---), планетарной передачи (---) и до полуосей (----) для увеличенного i_бп в 1,5 раза (поперечно-угловые колебания)

Рис. 4 - Изменение АЧХ силовой передачи лесопогрузчика при воздействии от микро-профиля по валопроводу до коробки передач (¾¾), до главной передачи (---), планетарной передачи (---) и до полуосей (----) для увеличенного i_бп в 0,5 раза (поперечно-угловые колебания)

Рис. 5 - Изменение АЧХ силовой передачи лесопогрузчика при воздействии от микро-профиля до полуосей при z=i_бп серийном (----), увеличенном в 0,5 раза (¾¾) и увеличенном в 1,5 раза (---),(поперечно-угловые колебания)

По данным рисункам наблюдаем падение амплитуд колебаний от источника до вала муфты сцепления. Кроме этого, по Рис.5., можно проследить, что с увеличением передаточного числа бортовой передачи амплитуды колебаний снижаются в диапазонах основных возмущающих воздействий от микро-профиля и гусеничного зацепления. Этот факт необходимо учитывать при дальнейшей оптимизации динамических свойств силовой передачи. Чем объясняется такое снижение? При увеличении передаточного числа бортовой передачи, жесткость данного участка уменьшается, две первых собственных частоты расходятся, а третья увеличивается, что благоприятно сказывается для частотного диапазона низкочастотных возмущающих воздействий, т. е. происходит как бы отстройка от резонанса.

Данные выводы изменения нагрузок в зависимости от изменения передаточных чисел, наблюдаемые по динамическим характеристикам, подтверждаются и при непосредственном расчете нагрузок, как результат вынужденных колебаний от основных возмущающих воздействий.

Расчеты показывают, что увеличение передаточного числа бортовой передачи трансмиссии в 1,5 раза приводит к снижению амплитуд колебаний до 30-40%, а уменьшение значения передаточного числа на 30% приводит к увеличению амплитуд до 50%.

При варьировании значений других передаточных чисел k, g, p по силовой передачи отмечается следующее. При увеличении передаточного числа участка жесткость данного участка уменьшается, что приводит к снижению амплитуд колебаний при прохождении возмущений со стороны технологического сопротивления, микро-профиля и гусеничного зацепления после данного участка и увеличению или незначительному увеличению амплитуд на деталях до данного участка. При выборе конкретных рациональных значений передаточных чисел необходимо проведение многокритериальной оптимизации.

Выводы:

- При конструировании силовых передач и выборе передаточных чисел следует рассматривать критерии оценки динамических свойств и характеристик.

- Предлагаемый метод позволяет установить аналитические зависимости динамических характеристик от передаточных чисел и исследовать поведение силовой передачи на стадии проектирования.

Литература

1. Самсонов В.А. Расчет передаточных чисел трансмиссии трактора. Тракторы и сельхозмашины.- 2001.-№4.-С.28-29.
2. Свитачев А.И., Орловский С.Н., Чекаев А.Н. Методика моделирования и оптимизации динамических процессов колебательных систем (силовых передач) лесохозяйственных машинных агрегатов с введением дополнительных связей. Современные технологии, системный анализ, моделирование. 2013.-№4(40).-С. 60-66.