PLOTTING OF EXTERNAL CHARACTERISTIC OF A TORQUE CONVERTER WITH COUNTER-ROTATING MODE OF TURBINE WHEEL IN DOUBLE-FLOW HYDROMECHANICAL TRANSMISSION OF AN INDUSTRIAL TRACTOR

Full Text

Введение При проектировании двухпоточной гидромеханической передачи (ГМП) необходимо располагать внешней характеристикой гидротрансформатора (ГТ) [1-7]. Поскольку в ряде схем двухпоточных ГМП турбинное колесо ГТ вращается в сторону, противоположную вращению насосного колеса (противовращение турбинного колеса), этот фактор необходимо учитывать при построении внешней характеристики двухпоточной ГМП [4-7]. К сожалению, в настоящее время существующие методики теоретических и экспериментальных исследований не позволяют построить внешнюю характеристику ГТ для режима противовращения турбинного колеса. Так, при экспериментальных исследованиях на стенде только ГТ невозможно обеспечить режим про-тивовращения турбинного колеса. Цель исследования Целью исследования является разработка методики построения внешней характеристики гидротрансформатора с учетом режима противовращения турбинного колеса. Материалы и методы исследования В качестве объекта исследования была выбрана двухпоточная ГМП промышленного трактора D8L «Катерпиллар». Экспериментальные исследования проводились на стенде (рис. 1), в состав которого входил в качестве привода электродинамометр с измерительным валом, а в качестве нагружающего устройства - индукторный тормоз. В качестве рабочей жидкости в ГМП использовалось масло МГТ ТУ 38.401.220-80, подача которого в ГМП осуществлялась автономной насосной установкой производительностью 140 л/мин, а откачка - автономной насосной установкой производительностью 50 л/мин. При снятии внешних характеристик двухпоточной ГМП и ГТ температура масла на входе в ГМП поддерживалась в диапазоне 75-90 °С. Для построения внешней характеристики ГТ в ГМП была снята солнечная шестерня и между зубьями сателлитов и эпициклической шестерни были установлены упоры, позволяющие напрямую соединить турбинное колесо с водилом ГМП. В процессе стендовых испытаний регистрировались и контролировались следующие параметры: крутящий момент Мвщ на ведущем и Мвм на ведомом валах двухпоточной ГМП (при снятии внешней характеристики ГТ М = М , аМ = М , где M иМ вщ н вм т н т крутящий момент, соответственно, на насосном и турбинном колесах ГТ); частота вращения пвщ ведущего и пвм ведомого валов двухпоточной ГМП (при снятии внешней характеристики ГТ пвщ = пн, а пвм = пт, где пн и пт - частота вращения, соответственно, насосного и турбинного колес ГТ); - температура рабочей жидкости на входе в ГМП; - давление рабочей жидкости на входе и выходе ГМП; - расход рабочей жидкости на входе и выходе ГМП. Результаты и их обсуждение Результаты экспериментальных исследований двухпоточной ГМП трактора D8L «Катер-пиллар» приведены в табл. 1, а ГТ - в табл. 2. Коэффициенты момента Лвщ на ведущем валу двухпоточной ГМП и ЛН на насосном колесе ГТ определялись из выражений [1-4, 7, 8]: М М щ у n D у n2 D вщ н где у = 8201,2 Н/м3 - удельный вес масла; D = 0,475 м - активный диаметр ГТ; п = п = 1500 мин1. вщ н Коэффициент трансформации Кгмп и КПД г|гмп двухпоточной ГМП (табл. 1), а также коэффициент трансформации Кгт и КПД г|гт ГТ (табл. 2) определялись из следующих выражений [1-4, 7, 8]: Комп = Мвм / Мвщ; Помп = Комп / К = М / М ; г|= К / и . (1) гт т н 1гт гт гт Для построения внешней характеристики ГТ на всех режимах его работы использовались расчетные зависимости для определения показателей рассматриваемой схемы двухпо-точной ГМП (см. рис. 1) [1, 2, 4]: (2) игмп - кинематическое передаточное число: 1 + к/иТТ - силовое передаточное число: иГмП Кгмп 1+k/uri 1+к/КГТ; (3) - коэффициент нагрузки насосного колеса ГТ (учитывает долю крутящего момента, подводимого от ведущего вала ГМП к насосному колесу ГТ): МН кк аН =-- =-------------- =------------- ; (4) М мГТ + к КГТ + к вщ 11 11 - коэффициент момента насосного колеса: А,= X а . (5) нвщ н Здесь к - характеристика планетарного ряда (по абсолютной величине равна передаточному числу планетарного ряда при остановленном водиле); к = Zc/Za , где Zc и Za -число зубьев, соответственно, эпициклической и солнечной шестерен ряда. В данной схеме двухпоточной ГМП (см. рис. 1) возможен режим работы, когда турбинное колесо ГТ вращается в сторону противоположную вращению насосного колеса (противовращение турбинного колеса). Этот фактор необходимо учитывать при построении внешней характеристики ГТ. Для этого из выражения (2) определим: V"ГТ = [(1 + k) / ЫГМП -1] / k (6) Тогда, задаваясь величиной 1/иГМП , из табл. 1 определим соответствующее ей значение 1/ иГТ при заданной величине характеристики k планетарного ряда. В двухпоточной ГМП трактора D8L «Катерпиллар» k = 2,84 . k Коэффициент трансформации ГТ определим из выражения (3). В результате получим: (7) 1 (1 + k)/ ^ГМП В табл. 3 приведены исходные данные по двухпоточной ГМП трактора D8L «Катерпил-лар» и результаты расчетов основных параметров его ГТ. При этом 1/ игт определялось по выражению (4), Кгт - по выражению (7), а н -по выражению (4), А,н - по выражению (5) и г|гт - по выражению (1). Внешняя характеристика ГТ с учетом режима противовращения турбинного колеса, построенная на основе данных табл. 3, приведена на рис. 2. Сопоставление расчетных значений внешней характеристики ГТ (см. табл. 3 и рис. 2) с результатами экспериментальных исследований (см. табл. 2) показывает их хорошую сходимость. Следовательно, предложенная методика может быть использована для построения внешней характеристики ГМ во всем диапазоне его работы, включая и режим противовра-щения турбинного колеса. Заключение Предложена методика построения внешней характеристики ГТ с учетом режима противо-вращения турбинного колеса с использованием внешней характеристики двухпоточной ГМП. Достоверность и обоснованность предложенной методики подтверждена результатами стендовых экспериментальных исследований двухпоточной ГМП и ГТ трактора D8L «Ка-терпиллар».

About the authors

M. V Vyaznikov

MIKONT, LLC

Email: mv1532@yandex.ru
PhD in Engineering

S. V Gaev

MIKONT, LLC

Email: mv1532@yandex.ru

V. M Sharipov

Moscow Polytechnic University

Email: trak@mami.ru
DSc in Engineering

Yu. S Shchetinin

Moscow Polytechnic University

Email: trak@mami.ru
PhD in Engineering

M. Yu Esenovskiy-Lashkov

Moscow Polytechnic University

Email: trak@mami.ru
PhD in Engineering

References

Supplementary files