ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРОТРАНСФОРМАТОРА С УЧЕТОМ РЕЖИМА ПРОТИВОВРАЩЕНИЯ ТУРБИННОГО КОЛЕСА В ДВУХПОТОЧНОЙ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ТРАКТОРА



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Двухпоточные гидромеханические передачи широко используются в промьшгленньгх тракторах и в быстроходных гусеничных машинах. Главным достоинством такой передачи является более высокое значение максимального коэффициента полезного действия по сравнению с однопоточной гидромеханической передачей. Рассмотрена двухпоточная гидромеханическая передача промышленного трактора D8L «Катерпиллар», и приведены результаты ее стендовых экспериментальных исследований. В данной передаче гидротрансформатор в определенном диапазоне изменения частоты вращения ведомого вала работает в режиме противовращения турбинного колеса. В отечественной и зарубежной литературе отсутствуют внешние характеристики гидротрансформаторов с учетом режима его работы с противовращением турбинного колеса. Экспериментально получить такие внешние характеристики гидротрансформатора пока никому не удавалось. Это связано со сложностью обеспечения на стенде режима противовращения турбинного колеса гидротрансформатора при его стендовых испытаниях. Такой режим реализуется только в двухпоточной гидромеханической передаче. Однако при ее экспериментальных исследованиях на стенде существующие методики не позволяли построить внешнюю характеристику гидротрансформатора для режима противовращения турбинного колеса. При экспериментальных исследованиях на стенде только гидротрансформатора тоже невозможно обеспечить режим противовращения турбинного колеса. В работе приведена методика построения внешней характеристики гидротрансформатора с учетом режима противовращения турбинного колеса, если известна внешняя характеристика двухпоточной гидромеханической передачи. Обоснованность и достоверность предлагаемого подхода к построению внешней характеристики гидротрансформатора с учетом режима противовращения турбинного колеса подтверждена результатами стендовых экспериментальных исследованиий двухпоточной гидромеханической передачи и гидротрансформатора промышленного трактора D8L «Катерпиллар».

Полный текст

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».
×

Об авторах

М. В Вязников

ООО «МИКОНТ»

Email: mv1532@yandex.ru
к.т.н.

С. В Гаев

ООО «МИКОНТ»

Email: mv1532@yandex.ru
ООО «МИКОНТ», Чебоксары, Россия

В. М Шарипов

Московский политехнический университет

Email: trak@mami.ru
д.т.н.

Ю. С Щетинин

Московский политехнический университет

Email: trak@mami.ru
к.т.н.

М. Ю Есеновский-Лашков

Московский политехнический университет

Email: trak@mami.ru
к.т.н.

Список литературы

  1. Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов. М: Машиностроение, 2009. 752 с.
  2. Носов Н.А., Галышев В.Д., Волков Ю.П., Хар-ченко А.П. Расчет и конструирование гусеничных машин / Под ред. Н.А. Носова. Л.: Машиностроение, 1972. 560 с.
  3. Петров А.В. Планетарные и гидромеханические передачи колесных и гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1966. 385 с.
  4. Шарипов В.М., Котиев Г.О., Щетинин Ю.С., Вязников М.В., Гаев С.В., Розеноер М.Г. К вопросу о выборе параметров двухпоточной гидромеханической передачи для промышленных и лесопромышленных тракторов // Тракторы и сельхозмашины, 2016. № 3. С. 8-14.
  5. Шарипов В.М., Щетинин Ю.С., Дмитриев М.И. Кинематический анализ двухпоточных гидромеханических передач // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 12. С. 10-15.
  6. Шарипов В.М. Щетинин Ю.С., Есеновский-Лашков М.Ю. Кинематический анализ работы двухпоточ-ных гидромеханических передач для автомобилей и тракторов // Современные тенденции развития науки и технологий. 2016. № 12-3. С. 131-138.
  7. Шарипов В.М., Щетинин Ю.С., Гаев С.В., Трош-кин О.В. Силовой анализ двухпоточных гидромеханических передач // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 2. С. 35-U.
  8. Сергеев Л.В., Кадобнов В.В. Гидромеханические трансмиссии быстроходных гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1980. 200 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Вязников М.В., Гаев С.В., Шарипов В.М., Щетинин Ю.С., Есеновский-Лашков М.Ю., 2017

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

 СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ПИ № ФС 77 - 81900 выдано 05.10.2021.