Control of dynamics of tractor with electronic gearshift control

Full Text

Введение Одной из проблем, связанных с внедрением электронного управления процессом переключения передач в тракторных трансмиссиях, является выполнение требований, предъявляемых к динамике трактора в процессе переключений. Требования пока не оформлены в виде Государственного стандарта или другого обязательного для исполнения документа. Исследований, посвященных этой проблеме, мало. Первый параметр - максимальное ускорение трактора в процессе переключения передач. В работе [1] в качестве оптимального значения рекомендуется 1,5 м/с2. Такое же значение ускорения рекомендуется разработчикам троллейбусов в работе [2]. Сложнее с другим нормируемым параметром - темпом роста ускорения (джерк). Этот параметр серьезно озаботил конструкторов автомобилей с автоматической трансмиссией. Результаты поиска в этой области приведены в работах [3, 4]. Там же в качестве оптимального рекомендуется значение джерк 33,3 м/с3. Цель исследования Цель исследования - выявить связь между динамическими требованиями к переключению передач и программой изменения давления в фрикционных муфтах, а также проверить возможность с помощью корректировки программы изменения давления обеспечить выполнение требований к динамике трактора при переключении передач. Данная статья - это попытка приоткрыть проблемы, связанные с удовлетворением требований к динамике трактора, которые надо будет решать в ближайшем будущем. Процесс перевода потока мощности с одной фрикционной муфты на другую с позиций динамики трактора Переключение передач предполагает увеличение давления в бустере включаемой муфты и снижение давления в бустере выключаемой муфты . В качестве исходного состояния принимается установившееся движение, при котором крутящий момент двигателя соответствует моменту сопротивления движения. При подаче давления в муфту этот баланс моментов нарушается. Меньшее передаточное число включаемой передачи и потери на трение в дисках буксующей муфты требуют от двигателя увеличить отдаваемый крутящий момент. Возникает дефицит крутящего момента, который компенсируется моментом инерционных сил, возникающих при падении частоты вращения вала двигателя и снижении скорости трактора. Величина дефицита зависит от темпа роста давления во включаемой муфте и от темпа роста крутящего момента, выдаваемого двигателем. В свою очередь, темп роста крутящего момента зависит от дефицита крутящего момента и от участка характеристики, на котором работает двигатель. Момент инерционных сил пропорционален замедлению трактора. Муфта забирает с входного вала крутящий момент, который определяется давлением в ее бустере, а в муфту попадает то, что остается. Величина крутящего момента, поступающего на выходной вал от муфты , снижается быстрее, чем увеличивается крутящий момент, поступающий от муфты Вследствие этого муфта прекращает передачу крутящего момента на выходной вал раньше, чем муфта увеличит подводимый на выходной вал крутящий момент до величины, соответствующей моменту сопротивления движения. Отсутствие крутящего момента в муфте говорит о том, что весь момент, выдаваемый двигателем, поступает к муфте Дальнейший рост давления в муфте требует повышения крутящего момента подводимого к муфте. Двигатель не может немедленно удовлетворить эту потребность, и муфта начинает забирать недостающий момент с выходного вала через замкнутую муфту . Возникает циркуляция мощности. Весь рост крутящего момента в муфте идет на увеличение циркулирующей мощности. Более того, при замкнутой муфте рост циркулирующей мощности происходит быстрее, чем рост крутящего момента, создаваемого муфтой , а разность компенсируется увеличением момента инерционных сил, то есть замедлением трактора. Крутящий момент, передаваемый муфтой на выходной вал, может превысить момент сопротивления движению, но скорость трактора будет падать, так как значительную часть поступившего на вал крутящего момента заберет циркуляция мощности. Рост циркуляции мощности останавливается срывом в буксование муфты Это произойдет, когда ее «передающие возможности» упадут вследствие снижения давления в ее бустере ниже «потребностей», диктуемых ростом момента циркулирующей мощности. С этого момента, величина циркулирующей мощности определяется снижающимися вместе с давлением возможностями муфты . Буксование муфты создает условия для начала разгона трактора. На то, будет ли выдержан допустимый темп разгона, влияют четыре фактора: величина циркулирующей мощности к моменту срыва муфты в буксование; темп падения давления в муфте роста давления в муфте Темп роста ускорения трактора определяется темпом роста крутящего момента, подводимого к ходовой системе трактора. Если до момента срыва в буксование муфты к ходовой системе поступал момент от муфты за вычетом циркулирующей мощности, то после отключения муфты направляется весь крутящий момент от муфты Этот момент идет на погашение момента инерционных сил и на разгон трактора. После отключения муфты темп разгона трактора определяется темпом изменения давления в бустере муфты Если срыв в буксование муфты происходит до наступления циркуляции мощности, то крутящий момент, подводимый к выходному валу муфтой , еще остается значительно меньше момента, соответствующего моменту сопротивления движению. Потребуется некоторое время на то, чтобы момент, передаваемый муфтой заменил момент инерционных сил, достиг и превысил момент сопротивления движению. Только после этого начинается разгон трактора. Расчет действующих моментов нагрузки, приведенных к выходному валу трансмиссии Оценка возможности воздействия на динамику трактора с помощью программ изменения давления в переключаемых муфтах производилась на основании сопоставления и анализа результатов расчета динамических параметров трактора, полученных при различных условиях протекания процесса переключения передач: различных конструктивных вариантах подвода давления к переключаемым муфтам или при различных программах изменения давления в муфтах. Расчеты выполнялись с помощью математической модели процесса переключения передач, разработанной в НАТИ [5] и доработанной под кинематическую схему трактора ЧН-6 («Руслан»). Исходя из выбранной внешней нагрузки, переключаемых передач и программы изменения давления в муфтах, модель рассчитывала режим работы двигателя, нагрузки, передаваемые и создаваемые муфтами, ускорения и скорости валов трансмиссии. Составной частью математической модели является расчетный цикл, который просчитывает изменение значений всех параметров, происходящих за 1 мс. Предполагается, что, как и на тракторе ЧН-6, система управления переключением передач работает в дискретном режиме, назначая изменение давления, если это необходимо, с частотой 40 гц, шаг команд составляет 25 мс. Заданное давление определяет то значение давления в муфте, которое пропорциональный гидравлический клапан должен установить и поддерживать в конкретной муфте, до получения новой команды. Благодаря обратной связи клапан соединяет бустер муфты с напорной магистралью, если давление меньше, чем было задано, или со сливной магистралью, если давление превышает заданное. Для упрощения расчетов был использован параметр, названный радиусом приведения нагрузки. Он определяется как радиус воображаемой точки выходного вала, линейная скорость которой при вращении выходного вала равна скорости трактора без учета буксования ходовой системы, и определяется по формуле: , где - радиус ведущего колеса (звездочки) ходовой системы, м; - передаточное число ведущего моста. Тогда приведенный к выходному валу момент сопротивления движению равен: , где - сила сопротивления качению трактора, Н; - сила сопротивления качению прицепа или тяговое усилие на крюке, Н. Приведенный к выходному валу момент инерции тракторного агрегата равен: , где - масса трактора, кг; - масса сельхозмашины, кг. Приведенный к выходному валу максимальный крутящий момент разгона трактора , где - максимальное ускорение трактора при переключении передач, м/с2. Радиус приведения используется и при расчете ускорения и скорости трактора где - угловое ускорение выходного вала, рад/с2; - угловая скорость выходного вала, рад/с. Параметры давления. Обозначения и определения В статье приведены формулы, в которых используется ряд параметров, требующих пояснения. В обозначениях параметров верхний индекс указывает на узел, к которому относится параметр, а нижний - функциональную особенность. При формировании программы изменения давлений конечной целью расчетов является значение заданного или назначенного давления в муфте (для данного момента протекания процесса). Применительно к включаемой муфте - это . Значение этого параметра может дискретно изменяться в процессе переключения. Но при расчетах используется так много параметров-«однофамильцев» , что следует отдельно остановиться на пояснении их взаимосвязи, описании и обозначениях. Четыре базовых параметра: - давление, соответствующее моменту сопротивления движения; - добавочное давление, обеспечивающее разгон с заданным ускорением; - максимальное давление процесса переключения. Давление холостого хода - это давление, которое нужно для перемещения поршня муфты и сжатия возвратных пружин, но недостаточно для передачи муфтой какого-либо крутящего момента. . Здесь - давление сжатия возвратных пружин; - давление центробежных сил в бустере муфты. Формулы для расчета этих давлений хорошо известны [6]. Исходя из того, что известны приведенные к выходному валу момент сопротивления движению и момент инерции тракторного агрегата, давления в муфте, адекватное моменту сопротивления движению, и добавочное давление, обеспечивающее разгон с заданным ускорением, рассчитываются по формулам: ; где - момент сопротивления движению, приведенный к выходному валу, Н м; - передаточное число от муфты Фk до выходного вала; - удельный показатель момента муфты Фk (прирост передаваемого крутящего момента на прирост давления; Н·м/бар). Самостоятельный интерес представляет сумма этих параметров: Параметры , и формируют задачу, а решает ее эффективное давление в бустере муфты, определяемое по формуле: где - давление, подведенное к бустеру муфты через пропорциональный клапан. Разность между заданным и подведенным давлениями будем называть дефицитом давления и обозначим его . Но надо различать две функции этого параметра. Дефицит давления может использоваться как определенная постоянная величина, в качестве одного из слагаемых при расчете заданного давления. В этом случае он обозначается . . Если оценивается текущее значение дефицита давления в процессе переключения: . (1) изменяется в процессе переключения передач, поскольку непрерывно изменяется значени . Первое, с чем пришлось столкнуться при расчетах, - формализация процесса изменения давления в муфте. Для трактора ЧН-6 в математической модели процесса переключения передач изменение давления в муфте за время одного цикла расчета определялось по формуле: , (2) где прирост давления в муфте за время бар; - шаг времени расчетного цикла, с; - показатель удельной пропускной способности гидроподвода к муфте, с-1. Значение этого показателя выбиралось исходя из реально полученного достижения заданной величины давления в муфте. Начальное значение коэффициента было равно 50, но после замены модели пропорциональных клапанов и изменения гидравлической схемы значение пришлось снизить до 25. Физический смысл - это доля, на которую дефицит давления сокращается за . Иначе говоря, в первом случае за один шаг величина дефицита давления уменьшалась на 5,0%, а во втором случае на 2,5%. Изменение давления в муфте, как большинство процессов, управляемых обратной связью, носит экспоненциальный характер. Обычно понятие постоянная времени (τ) трактуется как характеристика экспоненциального процесса, определяющая время, через которое значение убывающего параметра упадет в «е» раз (е ≈ 2,718). Представляется возможным, в нашем случае, дать следующее определение постоянной времени экспоненциального процесса изменения давления: это время, за которое изменяющийся параметр достигнет заданного ему стабильного значения, если сохранится начальный темп его изменения. Формула (1) показывает, что в процессе разгона при неизменном значении заданного давления вследствие роста давления в бустере муфты дефицит давления будет уменьшаться. В соответствии с формулой (2) будет снижаться темп роста давления в муфте и, соответственно, темп роста крутящего момента, создаваемого муфтой, и темп роста ускорения. Приняв определенные значения и ускорения трактора ( ), и максимального темпа роста ускорения ( ), мы невольно определяем значение требуемой «постоянной времени» процесса разгона трактора и, следовательно, изменения давления в муфте. В соответствии с приведенным выше определением постоянная времени будет равна числу секунд необходимых для достижения заданного ускорения, при условии сохранения начального темпа роста ускорения при разгоне: . Значение , величины которых являются требованиями к процессу, поэтому вправе назвать это значение заданным, а процесс расчетным. Для принятых нами условий, значение будет 0,045 секунды. Особенностями «расчетного» процесса является то, что от начала разгона трактора до завершения буксования включаемой муфты заданное давление остается неизменным и равным , дефицит давления в начале разгона равен а допустимый темп изменения давления в муфте . Этот темп изменения давления в муфте обеспечивает выполнение требования к темпу изменения ускорения. Реальный процесс изменения давления в муфте зависит от многих факторов и его постоянная времени будет отличаться от заданной . В случае большего значения необходимое максимальное ускорение будет достигнуто позже и с большими тепловыми потерями. При меньшем значении исходный темп роста ускорения превысит допустимое значение джерк. Формула расчета прироста давления (2) преобразуется: , (3) где - постоянная времени реального процесса изменения давления в муфте, с. Из сопоставления формул (2) и (3) следует, что постоянная времени процесса разгона реального трактора является обратной величиной показателя удельной пропускной способности гидроподвода к муфте. Для трактора ЧН-6 начальное значение постоянной времени процесса разгона было принято 0,02 с, а после изменения гидравлической схемы - 0,04 с. Расчет вариантов переключения при различных постоянных времени муфт С помощью математической модели был выполнен расчетный процесс переключения передач и еще два варианта переключения по той же программе изменения давлений, но при иных постоянных времени процесса. Расчеты были проведены для трех постоянных времени: 0,020 с, 0,045 с и 0,070 с (соответственно опыты № 1, 2 и 3). Для расчетов был выбран вариант: трактор ЧН-6 с плугом, требующим рабочее усилие 70 кН; переключение с 9-ой передачи на 10-ю. Это, практически, штатная нагрузка для трактора и условия работы, требующие безразрывности процесса переключения передач. Результаты расчета постоянных значений ряда параметров и начальных значений некоторых переменных Нагрузки, приведенной к выходному валу Момент сопротивления движению . . . 2147 Н·м Момент инерции тракторного агрегата . . . 13,56 кг·м2 Крутящий момент, обеспечивающий разгон . . 910 Н·м Базовые давления муфты Давление холостого хода . . . . 1,895 бар Давление установившегося движения . . . 6,410 бар Базовые давления муфты Давление холостого хода . . . . 1,895 бар Давление установившегося движения . . . 7,150 бар Добавочное давление разгона . .. . . 2,183 бар Максимальное давление 9,333 бар Начальные значения Частота вращения вала двигателя . . . 2121,7 мин-1 Крутящий момент двигателя . . . . 839,7 Н·м Скорость трактора . . . . . 8,540 км/ч Программа изменения давления предусматривала 600 мс на подготовку муфт к переключению. Заданные давления на период подготовки к переключению: 7,051 бар в муфте 1,895 бар в муфте Давление в муфте было увеличено до значения 1,1 для согласования крутящих моментов, передаваемых переключаемыми муфтами на выходной вал. При переходе к управлению переключением заданные давления были установлены 0,0 бар для муфты и 9,333 бар ( ) для муфты В математической модели джерк определялся как разность ускорений трактора, полученных в последнем и предшествующем ему миллисекундных циклах: . Некоторые результаты расчетов представлены в табл. 1. В первом опыте к моменту срыва в буксование муфты Фk-1 крутящий момент, создаваемый муфтой Фk, уже превышал потребности момента сопротивления движению. Перед срывом циркуляция мощности отбирала от этого момента более 100 Н·м, а после срыва весь крутящий момент муфты Фk направляется к ходовой системе. Отсюда большие значения джерк сразу после срыва муфты. По мере сокращения дефицита давления значение джерк уменьшается и к 642 мс становится допустимым. Во втором опыте срыв муфты Фk-1 в буксование и выход крутящего момента в муфте Фk на уровень, соответствующий моменту сопротивления движению, происходят практически одновременно. Момент циркулирующей мощности меньше, чем в опыте № 1. Поэтому «заброс» значения джерк за предельное значение меньше и длится всего 3 мс. В третьем опыте срыв в буксование муфты Фk-1 опережает создание муфтой Фk крутящего момента, соответствующего моменту сопротивления движению, вследствие чего, перешедшая на ходовую систему, небольшая циркулирующая мощность может лишь замедлить снижение скорости трактора, а разгон начинается после того, как момент в муфте Фk превысил потребности момента сопротивления движению. Таблица 1 Сравнение результатов опытов № 1-3 Опыт №1 №2 №3 Постоянная времени, с 0,020 0,045 0,070 Время начала циркуляции мощности, мс 621 650 679 Время срыва в буксование мс 625 655 684 Время выключения , мс 626 657 686 Время замыкания муфты , мс 823 842 896 Момент в муфте в начале циркуляции мощности, Н·м 2054 2049 2076 Крутящие моменты в муфтах при срыве в буксование, Н·м -13 -37 -18 2165 2143 2117 Момент в муфте в конце циркуляции мощности, Н·м 2174 2170 2134 Макс. момент циркулирующей мощности, Н·м 72 61 33 Макс. положительный момент инерционных сил, Н·м 102 88 76 Максимальное значение джерк 174 75 47 Число миллисекунд, в течение которых джерк имел значение, мс 1 - - 51 - 100 8 3 - 34 - 50 8 0 2 34 147 186 210 Минимальная скорость трактора, км/ч 8.530 8.520 8.513 Максимальное ускорение, м/с2 1.531 1.508 1.457 Работа трения Дж 375 485 584 Расчет вариантов переключения при различной коррекции программ давления Существует прямая связь между значением джерк и приростом давления во включаемой муфте. В нашем случае, когда расчетная постоянная времени равна 0,045 с, а дополнительное давление разгона 2,183 бар, прирост давления разгона не должен превышать Расчеты подтвердили, что интенсивность роста ускорения зависит от постоянной времени. Кроме того, расчеты показали существенную зависимость потерь на трение в дисках от организации процесса переключения передач. Из проведенных опытов можно сделать вывод, что в случае если у реальной системы управления переключением передач постоянная времени изменения давления в муфте меньше расчетного значения, то, для выполнения требований по интенсивности разгона, необходима коррекция программы изменения давления в сторону увеличения постоянной времени реального процесса переключения. Единственной возможностью коррекции процесса, у разработчика управления, является коррекция дефицита давления в переключаемых муфтах. Опыт №4. Условия выполнения расчета в части переключаемых передач внешней нагрузки и постоянной времени процесса изменения давления, те же, что и в опыте № 1. В случае опыта № 4, коррекция программы изменения давления состояла в исключении циркуляции мощности. Это достигалось ускорением срыва в буксование муфты Фk-1, для чего при подготовке к переключению было задано давление . Результаты расчета этого варианта представлены в табл. 2. Таблица 2 Результаты расчета давлений, моментов и динамических параметров (опыт № 4) Время процес-са, мс Муфта Фk-1 Муфта Фk Уско-рение, м/с2 Джерк при коррекции, м/с3 бар бар Н·м , бар , бар Н·м до после 0 6,410 19,000 2147 1,895 0,000 0,000 0,000 0 0 600 0,000 6,089 2030 9,333 2,267 111 -0,010 0 -10 601 Срыв 5,785 1843 -- 2,620 258 -0,076 -10 -66 623 Разгон 1,872 0,0 -- 7,161 2152 0,007 24 79 625 1,689 0,0 -- 7,373 2240 0,153 75 71 640 Нормализация джерк 8,425 2679 0,877 35 33 650 0,469 0,0 -- 8,789 2832 1,129 21 20 750 0,003 0,0 -- 9,329 3070 1,521 0 0 775 0,001 0,0 -- 9,332 3075 1,529 0 0 784 Блокировка 2235 0,145 0 -1386 800 19,00 Работа трения 373 Дж Муфта Фk-1 сорвалась в буксование на 601-ой мс в начале фазы управления переключением. В это время именно через нее шел основной поток мощности на выходной вал. Какое-то время трактор продолжал замедляться, а обе муфты работали параллельно. Расчет показывает, что при высоком темпе повышения давления в бустере включаемой муфты отсутствие циркуляции мощности не обеспечивает выполнения требований допустимой величины джерк. Большинство из приведенных ниже расчетов исходит из того, что программа изменения давления частично формируется бортовым компьютером трактора, получающим информацию от штатных датчиков давления в бустерах муфт. Опыт №5. Корректируется давление в муфтах, имеющих постоянную времени процесса 0,020 секунды. Как указано выше, значение максимально допустимого темпа роста давления в муфте при «расчетном» процессе разгона равно 48,5 бар/с. За счет коррекции мы должны получить тот же темп роста давления, но при Из формулы (3) видно, что прирост давления зависит от постоянной времени процесса (которая определяется конструкцией гидросистемы) и дефицита давления в бустере муфты. Единственная возможность снизить прирост давления в муфте - это уменьшить дефицит давления, понизив заданное давление. Для этого принимается показатель коррекции: Ранее было отмечено, что при расчетном переключении дефицит давления в начале разгона равен добавочному давлению разгона, умножив которое на показатель коррекции, получим откорректированный дефицит давления: . При подготовке муфт к переключению назначаются давления: и . При переходе к управлению переключением на 25 шаге (600 мс) задаются: и . Коэффициент 1,3 преследует цель получить в муфте Фk давление к 624 мс, чтобы на следующем шаге перейти к другому заданному давлению, обеспечивающему допустимую динамику. Дальше на каждом шаге проверяются и выполняются два условия: если то и , то . Выполнение этих условий обновляло на каждом шаге значение и увеличивало темп повышения давления в муфте, оставляя его в допустимых пределах, как и предотвращало превышение допустимого ускорения трактора. Результаты расчета показаны в табл. 3. Такую коррекцию заданного давления можно назвать пошаговой. Таблица 3 Результаты расчета давлений, моментов и динамических параметров (опыт №5) Время процес-са, мс Муфта Фk-1 Муфта Фk Уско-рение, м/с2 Джерк при коррекции, м/с3 бар , бар Н·м , бар бар Н·м до после 001 7,051 19,000 2147 1,895 0,000 0 0,000 0 0 600 0,000 6,698 2031 9,295 2,265 110 -0,010 0 -10 622 Циркуляция мощности 2,167 -48 -- 6,901 2043 -0,165 4 3 624 Срыв 2,024 -11 -- 7,171 2156 -0,005 -1 164 625 Отключение 1,923 0 8,140 7,219 2176 0,047 164 52 650 0,533 0 8,840 7,919 2468 0,529 10 33 675 0,148 0 9,333 8,609 2758 1,006 10 26 700 0,041 0 -- 9,132 2978 1,370 8 7 800 0,000 0 -- 9,331 3075 1,530 0 0 804 Замыкание муфты Фk 2235 0,145 0 -1385 825 19,000 Работа трения 423 Дж Полученные цифры свидетельствуют, что с позиций динамики переключение можно оценить положительно. Только 2 мс джерк превышал допустимый уровень, причем самое большое значение соответствовало не разгону, а снижению замедления трактора. Потери на трение в дисках по сравнению с «расчетным» переключением сократились на 12%. Опыты №6 и №7. Была использована несколько иная стратегия коррекции. При расчете заданного давления, к достигнутому давлению в муфте добавлялось не постоянное значение откорректированного добавочного давления разгона, а откорректированное значение изменяющегося текущего дефицита давления, которое рассчитывалось по формуле ( . В опыте №6 рассчитывался вариант переключения при (результаты расчета представлены в табл. 4). Таблица 4 Результаты расчета давлений, моментов и динамических параметров (опыт №6) Время процес-са, мс Муфта Фk-1 Муфта Фk Уско-рение, м/с2 Джерк при коррекции, м/с3 бар бар Н·м , бар , бар Н·м До после 001 7,051 19,000 2147 1,895 0,000 0 0 0 0 600 0,000 6,698 2031 9,295 2,265 110 -0,010 0 -10 622 Циркуляция мощности 2,167 -48 -- 7,021 2093 -0,168 -3 -3 624 Срыв 2,024 -11 -- 7,171 2156 -0,005 -1 164 625 Отключение 1,923 0 8,131 7,219 2176 0,047 164 51 626 Нормализация джерк 8,131 7,264 2195 0,078 51 31 650 0,533 0 8,516 7,897 2459 0,514 10 22 675 8,778 8,357 2653 0,833 7 15 700 8,956 8,670 2785 1,051 5 10 725 9,077 8,883 2876 1,202 3 7 750 9,159 9,027 2939 1,306 2 5 775 9,215 9,125 2983 1.378 2 3 800 9,252 9,192 3014 1,429 1 2 825 9,278 9,237 3037 1,466 1 2 826) Замыкание муфты Фk 2236 0,147 2 -1319 850 19,000 Работа трения 461 Дж В опыте №7 рассчитывался вариант переключения при (результаты расчета представлены в табл. 5). Интересной особенностью расчета варианта №6 является то, что заданное давление во включаемой муфте так и не достигало давления . Это увеличило длительность буксования муфты. Потери на трение в дисках оказались больше, чем в предыдущем опыте, но меньше, чем в расчетном переключении. Таблица 5 Результаты расчета давлений, моментов и динамических параметров (опыт №7) Время процес-са, мс Муфта Фk-1 Муфта Фk Уско-рение, м/с2 Джерк при коррекции, м/с3 , бар , бар , Н·м , бар , бар , Н·м до после 001 7,051 19,000 2147 1,895 0,000 0 0 0 0 600 0,000 6,952 2147 9,333 2,001 0 0 0 0 625 -- 4,852 1179 -- 4,216 924 -0,074 -2 -2 650 -- 3,386 512 -- 5,762 1568 -0,111 -1 -1 675 -- 2,363 54 -- 6,841 2018 -0,125 0 0 679 Циркуляция мощности 2,231 -5 -- 6,980 2076 -0,126 0 0 685 Срыв 2,086 -41 -- 7,133 2139 -0,080 0 46 688 Отключение 1,998 0 -- 7,226 2178 0,051 45 40 700 10,329 7,574 2324 0,291 18 27 725 9,861 8,400 2669 0,860 20 15 750 9,613 8,838 2854 1,165 10 8 775 9,481 9,070 2954 1,329 6 4 800 9,411 9,193 3008 1,419 3 2 825 9,374 9,259 3039 1,469 2 1 850 9,355 9,293 3057 1,499 1 1 873 Замыкание муфты Фk 2237 0,147 0 -1368 875 19,000 Работа трения 541 Дж Большое значение джерк на 624 мс объясняется тем, что при срыве в буксование муфты Фk-1 крутящий момент, развиваемый муфтой Фk , уже превысил потребности момента сопротивления движению. В опыте № 7 из-за большого значения постоянной времени процесса изменения давления (0,070 с) срыв в буксование муфты Фk-1 затянулся до 685 мс. С позиций выполнения требований к динамике трактора этот вариант аналогичен опыту № 3, но немного выигрывает в потерях на буксование муфты. Анализ результатов расчета подтверждает, что наиболее благоприятной ситуацией с позиции ограничения темпа ускорения трактора является срыв в буксование муфты сразу после начала циркуляции мощности и отключение ее раньше или одновременно с созданием муфтой крутящего момента, уравновешивающего момент сопротивления движению. Очевидно, что реальный процесс изменения давления в муфте будет отличаться от чисто математического варианта, так как существует множество факторов, влияющих на ход процесса. Вместе с тем, сохраняется влияние программы изменения давления на динамику трактора при переключении передач и сохраняется возможность влияния на динамику путем коррекции программы изменения давления. Вызывает сомнение нормирование темпа изменения ускорения при разгоне трактора. Норма нужна, чтобы предотвратить рывки при переключении передач. В действующем в настоящее время ГОСТ 22576-90 [7] предусмотрены характеристики: время разгона на определенном отрезке пути и время разгона до определенной скорости. Может быть лучше нормировать не максимальное текущее значение джерк, а время увеличения ускорения при разгоне, например, на 0,25) м/с2. Выводы 1. Знание момента сопротивления движению и момента инерции тракторного агрегата, приведенных к выходному валу коробки передач, а также принятие определенного значения максимально допустимого ускорения трактора при переключении передач позволяет рассчитать базовые давления для переключаемых фрикционных муфт, одно из которых, принятое в качестве заданного давления, обеспечивает выполнение ограничения максимального ускорения. 2. Совместно установленные предельно допустимые значения максимального ускорения и максимально допустимого темпа роста ускорения определяют расчетную постоянную времени процесса изменения давления и позволяют рассчитать соответствующий максимально допустимый темп изменения давления в муфте, соблюдение которого обеспечивает выполнение требования по ограничению темпа роста ускорения трактора. 3. Процесс изменения давления в муфте при гидравлической системе управления переключением передач носит экспоненциальный характер и его темп зависит от конструктивных особенностей гидросистемы (включая пропорциональный клапан) и от дефицита давления (разности между заданным давлением и реальным давлением в бустере муфты). Влияние конструктивных особенностей характеризуется реальной постоянной времени процесса. 4. В случае неблагоприятного различия реальной и расчетной постоянных времени выполнение динамических требований может быть достигнуто путем формирования программы изменения давления в муфтах с использованием алгоритма пошаговой коррекции заданного давления.

About the authors

A. A Timofievskiy

NII STALI JSC

Email: atimskiy@yandex.ru

References

Supplementary files