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


Cite item

Abstract

Double-flow hydromechanical transmissions are widely used in industrial tractors and high-speed tracked vehicles. The main advantage of this transmission is a higher value of the maximum efficiency compared to a single-flow hy-dromechanical transmission. Considered is the double-flow hydromechanical transmission of the industrial tractor D8L «Caterpillar» and the results of its bench experimental studies are presented. In this transmission, the torque converter operates in a certain rotational speed range of the driven shaft in the counter-rotating mode of the turbine wheel. In the domestic and foreign literature there are no external characteristics of torque converters with the mode of turbine wheel anti-rotation. It was not possible to obtain such external characteristics of the torque converter experimentally so far. This is due to the complexity of providing a test-bench with anti-rotation mode of the turbine wheel of the torque converter. This mode is realized only in a double-flow hydromechanical transmission. However, with its experimental test-bench studies, existing techniques did not allow plotting of an external characteristic of the for the turbine wheel counter-rotating mode. At experimental test-bench researches of a torque converter only it is also impossible to provide the mode of counter rotation of a turbine wheel. In this paper, a method is given for plotting of external characteristic of a torque converter with turbine wheel anti-rotation mode, if an external characteristic of a double-flow hydromechanical transmission is known. The validity and reliability of the proposed approach to the plotting of the external characteristic of the torque converter with turbine wheel counter rotation mode is confirmed by the results of bench experimental studies of the double-flow hydromechanical transmission and the torque converter of the industrial tractor D8L Caterpillar.

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

  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.

Copyright (c) 2017 Vyaznikov M.V., Gaev S.V., Sharipov V.M., Shchetinin Y.S., Esenovskiy-Lashkov M.Y.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies