СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВЕДЕННОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ДОТРАНСФОРМАТОРНОЙ ЗОНЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2016 года по МПК G01M1/10 

Описание патента на изобретение RU2581891C1

Изобретение относится к области исследования динамической нагруженности и доводки конструкций трансмиссий транспортных машин и может быть использовано при отстройке резонансных режимов в дотрансформаторной зоне гидромеханической трансмиссии.

Выполненными теоретическими и экспериментальными исследованиями установлена высокая динамическая нагруженность моторно-трансмиссионной установки транспортных машин, оснащенных дизельным двигателем, и гидромеханических трансмиссий, что ограничивает долговечность их элементов. Из анализа статистических отказов следует, что наибольшее количество поломок элементов механической системы «двигатель-трансмиссия-транспортная машина» приходится на участок между двигателем и насосным колесом гидротрансформатора (так называемой дотрансформаторной зоны). Динамическая нагруженность формируется возбуждением резонансных режимов вынужденных и параметрических колебаний. Для обоснования путей снижения динамической нагруженности отстройкой параметрических резонансов, расширения области устойчивости колебаний необходим способ точного определения значения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны, определяющего собственную частоту системы.

В работе И.С. Цитовича, В.Б.Альгина (Динамика автомобиля. Мн.: Наука и техника, 1981. 191 с., рис. 1.16, формула 1.35, с. 34 - аналог) приведенный момент инерции дотрансформаторной зоны как двухмассовой системы определяется по формуле

где JД, JН - соответственно моменты инерции двигателя и насосного колеса гидротрансформатора.

Момент инерции вращающихся частей двигателя, в т.ч. маховика, определяется по твердотельным чертежам деталей или по данным завода-изготовителя. В действительности из экспериментальных данных о разгоне двигателя значение момента инерции Jд гораздо выше расчетного, что приводит к превышению длительности разгона. Во многом это связано с тем, что при неустановившихся процессах инерционность определяется совершенством топливной системы (ее динамическими свойствами), а также инерционностью термодинамического процесса в двигателе. Величина инерционности особенно высока для двигателей с турбокомпрессором, привод который является газодинамическим.

Сложность точного определения значения момента инерции насосного колеса гидротрансформатора JН состоит в заполнении его межлопаточного пространства движущейся рабочей жидкостью. В конструкциях трансмиссий современных транспортных машин от насосного колеса осуществляется привод многих устройств, в т.ч. через передачи с неголономными связями (вентиляторы, насосы, компрессоры, генераторы и др.). Кроме того, необходимо учесть влияние динамики гидродинамического взаимодействия насосного колеса с турбинной гидротрансформатора, это не позволяет определить значения JН и Jпр с достаточной точностью.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ расчетного определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны предложен в работе А.Н. Нарбута (Гидротрансформаторы. М.: Машиностроение, 1966. с. 168-169, уравнения 143, 149 - прототип). Этот способ позволяет определять моменты инерции двигателя и насосного колеса, соответственно и приведенный момент инерции дотрансформаторной зоны по дифференциальным уравнениям, связывающим угловые ускорения, действующие крутящие моменты, а также моменты инерции двигателя, насосного и турбинного колес гидротрансформатора. Учет влияния гидродинамического взаимодействия насосного колеса с турбинным осуществляется на основе функции - производной по времени передаточного числа гидротрансформатора. Этот способ, как и аналог, не позволяет учесть инерционность топливной аппаратуры и термодинамического процесса в двигателе, инерционность многих устройств, привод которых осуществляется от насосного колеса. Кроме того, дифференциальные уравнения движения колес гидротрансформатора, а также функция производной передаточного отношения гидротрансформатора по времени решаются на основе использования статических характеристик гидротрансформатора. При переходных процессах функционирования гидротрансформатора вследствие турбулентности потоков рабочей жидкости, ее неньютоновских свойств (при кипении, газо- и пеновыделении и др.), характеристики гидротрансформатора существенно варьируются и недостаточно формализованы, особенно для конструкций с переменным коэффициентом прозрачности. В связи с этим, известный способ определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны имеет ограниченную точность.

Предлагаемый способ расчетно-экспериментального определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны, также как и известный, осуществляется по зависимостям, связывающим угловые ускорения, действующие крутящие моменты, а также моменты инерции двигателя, насосного и турбинного колес гидротрансформатора и гидродинамическую связь между последними, но установленным экспериментально. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Испытуемый образец гидромеханической трансмиссии, установленный в транспортную машину, соединенный с двигателем и механической частью трансмиссии, оснащается датчиками момента и угловой скорости вращения вала двигателя. Оба датчика соединяются с регистрирующим устройством - бортовым компьютером. При нейтрали в трансмиссии, разблокированном гидротрансформаторе и работе двигателя на минимальных оборотах осуществляется резкий разгон вала двигателя быстрым, за 0,25…0,30 с, увеличением подачи топлива до максимального значения. При этом регистрируются процессы изменения параметров - угловой скорости вращения вала двигателя и динамического момента.

Фрагмент осциллограммы приведен на фиг. 1. На осциллограмме фиксируется изменение угловой скорости ωд и динамического момента Мд во времени t. По осциллограмме определяется изменение угловой скорости Δω и динамического момента ΔМ за время разгона tp.

По экспериментальным данным (по фрагменту осциллограммы изменения момента при разгоне двигателя) определялось значение приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны и соединенных с ней деталей по формуле

где ΔM - инерционная составляющая момента, возникающая вследствие действия углового ускорения (tp - длительность разгона; Δω=ΔnДВ·π/30).

Эффективность предлагаемого способа заключается в повышении точности определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны гидромеханической трансмиссии за счет учета инерции топливной аппаратуры и термодинамического процесса в двигателе, инерционности устройств системы моторной установки машины, привод которых осуществляется от насосного колеса, а также гидродинамической связи насосного колеса с турбиной гидротрансформатора. Результаты определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны в соответствии с предлагаемым способом отличаются от применяемых при расчете до двух раз. Это позволяет более точно определять собственную частоту системы, синтезировать эффективные гасители колебаний, исключающие резонансные режимы. Реализация синтезированных гасителей позволяет уменьшить динамическую нагруженность дотрансформаторной зоны на установившихся режимах в 5…6 раз, а на переходных процессах старта машины, переключения передач, блокировки гидротрансформатора, в 1,5…1.8 раза, что создает предпосылки повышения долговечности элементов гидромеханических передач транспортных машин.

Похожие патенты RU2581891C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИСКЛЮЧЕНИЯ РЕЗОНАНСНОГО РЕЖИМА ИЗ ДОТРАНСФОРМАТОРНОЙ ЗОНЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ 2011
  • Держанский Виктор Борисович
  • Тараторкин Игорь Александрович
  • Климова Александра Сергеевна
RU2464463C1
Способ исключения резонансных режимов в фрикционных дисках гидромеханической трансмиссии транспортной машины 2019
  • Тараторкин Александр Игоревич
  • Держанский Виктор Борисович
  • Тараторкин Игорь Александрович
RU2728584C1
СПОСОБ ИСКЛЮЧЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ РЕЖИМОВ КОЛЕБАНИЙ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ДИСКОВ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ 2012
  • Держанский Виктор Борисович
  • Тараторкин Игорь Александрович
RU2499927C1
Система защиты двигателя гусеничной и колесной машины от заброса по оборотам коленчатого вала 2023
  • Держанский Виктор Борисович
  • Тараторкин Игорь Александрович
  • Волков Александр Александрович
RU2817434C1
Способ расчетно-экспериментального определения динамического момента в энергосиловом блоке транспортной машины 2021
  • Тараторкин Игорь Александрович
  • Держанский Виктор Борисович
  • Тараторкин Александр Игоревич
  • Тараторкин Алексей Игоревич
RU2767210C1
Рекуператор энергии транспортного средства 1980
  • Трусов Сергей Михайлович
SU1047736A1
Гидромеханическая передача транспортного средства 2019
  • Трушин Николай Николаевич
RU2716378C1
Гидромеханическая передача 2018
  • Анцев Виталий Юрьевич
  • Трушин Николай Николаевич
RU2695477C1
Диапазонная с ручным управлением гидромеханическая передача транспортного средства 1988
  • Рабинович Борис Моисеевич
  • Лебедев Евгений Сергеевич
SU1650983A1
Гидромеханическая передача 2019
  • Трушин Николай Николаевич
RU2719741C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 581 891 C1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВЕДЕННОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ ДОТРАНСФОРМАТОРНОЙ ЗОНЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ

Способ определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны гидромеханической трансмиссии транспортной машины заключается в его расчете по зависимостям, связывающим угловые ускорения, действующие крутящие моменты, а также моменты инерции двигателя, насосного и турбинного колес гидротрансформатора и гидродинамическую связь между последними. Новизна способа состоит в том, что указанные зависимости устанавливаются экспериментально с учетом динамических свойств топливной системы и инерционности термодинамических процессов в двигателе, инерционности устройств, привод которых осуществляется от насосного колеса, его гидродинамического взаимодействия с турбинным колесом. Для этого на вал, соединяющий двигатель с насосным колесом гидротранформатора испытуемого образца трансмиссии, установленной в транспортную машину, крепятся датчики момента и угловой скорости вращения вала, соединяемые с регистрирующим устройством. При этом осуществляется резкий разгон вала двигателя при нейтрали в трансмиссии и разблокированном гидротансформаторе, регистрируются временные функции динамического момента и угловой скорости вала двигателя. На основе полученных данных определяются приращение момента и угловой скорости за время разгона. Численное значение приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны определяется частным от деления произведения приращения момента и длительности разгона на приращение угловой скорости. Эффективность предлагаемого способа заключается в повышении точности определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны гидромеханической трансмиссии. Результаты определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны в соответствии с предлагаемым способом отличаются от применяемых при расчете до двух раз. Это позволяет более точно определять собственную частоту системы, синтезировать эффективные гасители колебаний, исключающие резонансные режимы. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 581 891 C1

Способ определения приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны гидромеханической трансмиссии транспортной машины, заключающийся в его расчете по зависимостям, связывающим угловые ускорения, действующие крутящие моменты, а также моменты инерции двигателя, насосного и турбинного колес гидротрансформатора и гидродинамическую связь между последними, отличающийся тем, что указанные зависимости устанавливаются экспериментально с учетом динамических свойств топливной системы и инерционности термодинамических процессов в двигателе, инерционности устройств, привод которых осуществляется от насосного колеса, его гидродинамического взаимодействия с турбинным колесом, для чего на вал, соединяющий двигатель с насосным колесом гидротранформатора испытуемого образца трансмиссии, установленной в транспортную машину, крепятся датчики момента и угловой скорости вращения вала, соединяемые с регистрирующим устройством, осуществляется резкий разгон вала двигателя при нейтрали в трансмиссии и разблокированном гидротансформаторе, при этом регистрируются временные функции динамического момента и угловой скорости вала двигателя, определяются приращение момента и угловой скорости за время разгона, а численное значение приведенного момента инерции дотрансформаторной зоны определяется частным от деления произведения приращения момента и длительности разгона на приращение угловой скорости.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2581891C1

Способ определения приведенного момента инерции механизма 1972
  • Титарчук Анатолий Александрович
  • Остапенко Николай Ефимович
SU448358A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВЕДЕННОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ МЕХАНИЗМА 2011
  • Алешин Александр Константинович
RU2460050C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИВЕДЕННОГО МОМЕНТАИНЕРЦИИ 0
SU311158A1
US 3040563 A, 26.06.1962.

RU 2 581 891 C1

Авторы

Держанский Виктор Борисович

Тараторкин Александр Игоревич

Тараторкин Игорь Александрович

Гизатуллин Юрий Николаевич

Даты

2016-04-20Публикация

2015-02-24Подача