Разработка методов применения гидромеханических трансмиссий на тягово-транспортных средствах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Волгоградский государственный технический университет

Волжский политехнический институт (филиал)

Разработка методов применения гидромеханических трансмиссий на тягово-транспортных средствах

кандидат наук, доцент, старший преподаватель

Сухов Алексей Александрович

бакалавр, студент Кузнецов Егор Владимирович

Аннотация

Повышение технического уровня машин является одной из важных задач, которые должны полностью отвечать современным требованиям агротехнологий и другим запросам потребителей. Наземные транспортные машины имеют обычно широкий диапазон потребного изменения скоростей и тяговых усилий. Для улучшения показателей гидромеханических трансмиссий в данной статье были проанализированы существующие методы, а также произведен расчет внешних характеристик.

Повышение технического уровня машин является одной из важных задач, которые должны полностью отвечать современным требованиям агротехнологий и другим запросам потребителей. Наземные транспортные машины имеют обычно широкий диапазон потребного изменения скоростей и тяговых усилий. В то же время наиболее распространенный тип их силовой установки -- двигатель внутреннего сгорания (ДВС) обладает внешней характеристикой с недостаточным запасом крутящего момента и имеет некоторую минимальную частоту вращения, ниже которой он не способен воспринимать нагрузку. Именно по этим причинам в трансмиссии указанных машин обязательно используется устройство, позволяющее изменять как частоту вращения, так и крутящий момент. Применение для этой цели только одного гидротрансформатора не обеспечивает, как правило, полного согласования характеристик транспортной машины и ДВС, и поэтому приходится дополнительно устанавливать механическую коробку перемены передач (КПП). Сочетание ГДТ и ступенчатой КПП представляет собой гидромеханическую трансмиссию [1].

Наиболее распространенная схема гидромеханической трансмиссии показана на Рис. 1.

Рисунок 1. Схема гидромеханической передачи

В данной схеме могут использоваться ГДТ различных типов. Например, на тракторах ДТ-175М, Cat D-9-L (фирмы "Катерпиллер"), Т-330 устанавливается ГДТ комплексного типа, который работает при всех передачах КПП либо в режиме гидротрансформатора, либо в режиме гидромуфты.

На легковых автомобилях и автобусах чаше всего применяются комплексные блокируемые ГДТ. Такой ГДТ на каждой из передач КПП работает при разгоне машины в режиме трансформатора, при достижении необходимого передаточного отношения переходит на режим гидромуфты, а затем блокируется. Примером подобной трансмиссии является трансмиссия автобусов ЛиАЗ.

На ряде промышленных тягачей и скреперов схема гидромеханической трансмиссии соответствует Рис. 2.

Рисунок 2. Схема гидромеханической передачи элеваторного скрепера

В эту схему входит дополнительный ходоуменьшитель- демультипликатор, который дает как минимум один пониженный диапазон скоростей ГДТ работает только в этом пониженном диапазоне скоростей, а в рабочем и транспортном диапазонах блокируется. Примером может служить трансмиссия элеваторного скрепера Саt-623В.

Далее исследуем принцип действия и общее устройство гидромеханической передачи (ГМП), которая состоит из гидромуфты и гидротрансформатора.

Гидромуфта -- самый простой элемент гидропривода. Ее отличительная особенность заключается в том, что крутящий момент на ведущем валу гидромуфты всегда равен моменту на выходном валу.

Конструкция гидромуфты очень проста. Она состоит из насосного и турбинного колес примерно одинаковой конструкции, находящихся в заполненном маслом картере (Рис. З.).

Рис. 3. Конструкция гидромуфты

При вращении насосного колоса масло под воздействием центробежной силы начинает двигаться по направляющим лопаткам к периферии, приобретая при этом кинетическую энергию. Из насосного колеса оно попадает в турбинное колесо, где при соприкосновении с лопатками турбины отдает ему часть своей энергии, приводя его, тем самым, во вращение [2]. наземный машина тяговый агротехнология

При быстром вращении насосного колеса масло совершает сложное движение, состоящее из переносного и относительного движений. Первое возникает за счет вращения масла вместе с насосным колесом. Второе определяется перемещением масла вдоль насосного колеса к периферии. Относительное движение вызвано действием центробежных сил, возникающих в масле в результате вращения вместе с насосным колесом. В результате на выходе из насосного колеса абсолютная скорость потока масла определяется векторной суммой скоростей переносного и относительного движений. Часть энергии потока масла, определяемая его переносной скоростью отдается через лопатки турбинному колесу.

Принцип действия гидротрансформатора такой же, как и гидромуфты. Те же самые относительное и переносное движения масла. Но для увеличения крутящего момента на выходном валу трансформатора введен дополнительный элемент -- реакторное колесо (реактор, иногда статор). Реактор устанавливается между выходом из турбины и входом в насосное колесо (Рис.4), и предназначен для направления потока масла, выходящего из турбинного колеса таким образом, чтобы его скорость совпадала с направлением вращения насосного колеса [2].

Рисунок 4. Конструкция гидротрансформатора

В этом случае неизрасходованная в турбинном колесе энергия масла используется для дополнительного увеличения частоты вращения насосного колеса, что соответствующем образом увеличивает кинетическую энергию масла. Подобно воздуху, вращавшему лопатки вентилятора -- турбины, поток жидкости (масла), вращавший турбинное колесо ГТ, всё еще обладает значительной остаточной энергией. Статор направляет этот поток обратно на крыльчатку насосного колеса, заставляя её вращаться быстрее, увеличивая тем самым крутящий момент. Чем меньше скорость вращения турбинного колеса ГТ по отношению к скорости вращения насосною колеса, тем большей остаточной энергией обладает масло, возвращаемое статором на насос, и тем большим будет момент, создаваемый в ГТ . Следствием этого является увеличение крутящего момента на валу турбинного колеса, по сравнению с моментом, подводимым к насосному колесу от двигателя. Следует отметить, что соотношение моментов на насосном и турбинном колесах определяется отношением угловых скоростей этих элементов. Максимальное увеличение крутящего момента происходит при полностью остановленной турбине. Такой режим работы трансформатора называется стоповым. Современные трансформаторы имеют коэффициент трансформации момента на стоповом режиме 2,0-3,0. Под термином «коэффициент трансформации» понимается отношение момента, развиваемого турбинным колесом, к моменту на насосном колесе [3].

Для полного изучения методов применения гидромеханических трансмиссий на тягово-транспортных средствах были произведены расчеты внешних характеристик, представленные на Рис. 5 и Рис.6

Рисунок 5. Характеристика ГДМТ с принудительным противовращением реактора

Рисунок 6. Характеристика ГДМТ с принудительным вращением реактора в направлении

Передачи с внутренним разделением потока мощности широкого распространения в трансмиссиях наземных транспортных средств не получили. Зубчатая передача для осуществления принудительного вращения реактора по конструктивной сложности не уступает дополнительной ступени механической коробки передач и требует специального механизма направления.

Из выше описанного, можно сделать вывод о том, что для улучшения методов применения гидромеханических трансмиссий на тягово-транспортных средствах необходимо производить тяговый расчет тягово-транспортной машины с гидромеханической трансмиссией, который производится по формулам теории трактора и интерполяционным формулам в следующем порядке [3].

По результатам расчета параметров внешних характеристик энергетической системы «двигатель-гидротрансформатор» определяются основные тягово-скоростные показатели.

В данной статье было проанализирована техническая литература, из которой мы выявили наиболее оптимальные конструкционные решения для нашей системы, такие как:

· Были рассмотрены основные принципы действия гидромеханической передачи;

· Проанализированы характеристики ГДТ;

· Получены внешние характеристика ГДМТ.

Список литературы

1. Дьячков, Е.А. Гидродинамические передачи наземных транспортных машин: Учеб. пособие / ВолгГТУ, Волгоград, 1998. -65 с.

2. Котовсков А.В., Мезенцев М.С. Гидравлические и гидромеханические передачи. Учебное пособие. Волгоград, 1984.-501с.

3. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет / Под. ред И. П. Ксеневича, М.: Машиностроение, 1996. -479с.

Размещено на Allbest.ru