Учебное пособие 2165

Общим в кинематике движителя и ГМКП является то, что в этих механизмах отсутствует жёсткая связь между ведомым и ведущим звеньями, допускающая их относительное проскальзывание (пробуксовывание). При увеличении нагрузки на выходном звене величина проскальзывания (буксования) увеличивается, т.е. работа этих механизмов имеет аналогию с фрикционными передачами. Поэтому в этом смысле движитель и ГМКП можно рассматривать как передаточные механизмы «фрикционного типа». В ГМКП элементами фрикционной передачи обладает гидротрансформатор (ГТ).

Задача данного исследования заключается в изучении влияния связи «фрикционного типа» между ведомым и ведущим звеньями движителя [33] и ГМКП [34] на их тягово-энергетические показатели.

2.4.2.1. Функционирование колёсного движителя в передаточном механизме тягового привода ЗТМ

Расчётная модель колёсного движителя представлена на рис. 2.28. При взаимодействии ведущего колеса 1 и опорной поверхностью 2 вращательное движение его с угловой скоростью ωК преобразуется в поступательное движе-

ние оси колеса с рамой 3 со скоростью Д , а подводимый к нему крутящий момент M К преобразуется в силу тяги TК . Сила тяги TК представляет собой касательную реакцию опорной поверхности и передаётся на ось колеса с добавлением реактивного момента MТК = ТК rС , где rC – силовой радиус колеса.

Таким образом, при равномерном движении ведущего колеса и статическом приложении к нему внешних нагрузок на колесо действуют следующие силы и

где Pf – сила сопротивления качения колеса; f – коэффициент сопротивления

качению колеса.

Расчётная модель (рис. 2.28) применима и для многоколёсного движителя с блокированным приводом (автогрейдеры, базовые тягачи) путём замены его одним условным пневмоколесом с обобщёнными параметрами. Расчётные

111

зависимости (2.108) справедливы и для гусеничного движителя при замене rС на rК – радиус ведущего колеса или звёздочки движителя.

Рис. 2.28. Схема сил и моментов, действующих на колёсный движитель: 1 – ведущее звено (колесо с пневмошинной); 2 – опорная поверхность; 3 – ведомое звено (тяговая рама с осью колеса)

где δ – коэффициент буксования движителя.

Рассмотрим работу движителя с идеализированной линейной моделью

где – параметр характеристики буксования, учитывающий сцепные качества движителя. При δ = 1,0 Д = 0, и тогда сила тяги движителя по сцеплению с опорной поверхностью будет равна

112

TР TК , а тяговая мощность на рабочем органе будет равна NТ.Р ТР υД . Рассмотрим общий случай работы движителя, когда f = varia и ωК = varia:

ствующих характеристик. Предполагается, что вертикальная нагрузка на ось

113

115

а)

б)

Рис. 2.29. Характеристики движителя землеройно-транспортной машины с

2 – = 0,0136кН-1, = 0; 3 – = 0,0218 кН-1, = 0; 4 – = 0,0218 кН-1,= 0,013 (кН·м·с)-1; 5 – = 0,0218 кН-1, = 0,03 (кН·м·с)-1;

6 – = 0, NК = 70 кВт = const

116

колёсного движителя лёгкого класса ДЗ-40А на первой передаче и суглинистом грунте (СУД = 7…8, W = 23 %) [13], а на рис. 2.31 – расчётная тяговая характеристика гусеничного движителя бульдозерно-рыхлительного агрегата (БРА) ДЗ-158 УХЛ (Т-25.01 БР-2) на первой передаче и типичном грунте [25]. Пунктиром обозначены характеристики для линейных моделей δ (2.110), f и К

117

Рис. 2.30. Экспериментальная тяговая характеристика колёсного движителя автогрейдера лёгкого класса ДЗ-40А на первой передаче и суглинистом грунте

Рис. 2.31. Расчётная тяговая характеристика гусеничного движителя бульдозерно-рыхлительного агрегата (БРА) ДЗ-158 УХЛ (Т-25.01 БР-2) на первой передаче и типичном грунте

118

Для дизельного двигателя, работающего на регуляторной ветви внешней характеристики, и механической коробки передач (МКП) характеристика

К К ТК близка к линейной (рис. 2.30). Для дизельного двигателя с гидромеханической коробкой передач (ГМКП) характеристика К К ТК в пер-

вом приближении с достаточной степенью точности может быть аппроксимирована линейной зависимостью (рис. 2.31). В диапазоне коэффициента буксо-

вания δ = 0…0,23 реальные характеристики Д , NК , NТ, К f ТК (рис. 2.30, 2.31) достаточно хорошо совпадают с расчётными для линейной модели буксования (2.110). При δ > 0,25 и незначительном увеличении ТК буксование движителя в реальных условиях работы ЗТМ резко возрастает, а скорость движения Д , тяговая мощность NТ и КПД К резко уменьшаются. Однако,

как видно из графиков на рис. 2.30 и 2.31, реальные значения К.max и NК.max находятся в пределах начального, близкого к линейному участка характерис-

тики буксования ТК , и для их определения, а также для определения

мулы (2.116) – (2.118), (2.123), (2.124), полученные на основе линейной модели буксования движителя (2.110). При этом для колёсного движителя автогрейдера

подчеркивает его более высокие сцепные качества. Выводы, сделанные по тягово-энергетическим показателям движителя ЗТМ с линейной моделью буксования (рис. 2.29), справедливы и для реальных моделей в диапазоне коэффициента буксования δ = 0…0,23.

2.4.2.2.Функционирование гидромеханической коробки передач

впередаточном механизме тягового привода ЗТМ

Гидромеханическая коробка передач (ГМКП), представляющая собой единый блок из гидродинамической передачи (гидротрансформатора – ГТ) и механической коробки передач (МКП).

Расчётная модель ГМКП представлена на рис. 2.32, где индексами «н» и «т» отмечены показатели на входе (на насосном колесе) и на выходе (на турбинном колесе) ГТ, а индексами «1» и «КП» отмечены показатели на входе МКП и на выходе МКП – ГМКП. Входной вал ГМКП соединяется с насосным колесом ГТ. Выходной вал ГТ, на котором установлено турбинное колесо, соединяется с входным валом МКП. Таким образом, при блокированном ГТ ГМКП работает в режиме МКП.

Основными параметрами ГТ являются кинематическое передаточное отношение iГТ Т Н и коэффициент трансформации KГТ ΜТ ΜН , а МКП

119

– передаточное отношение iКП 1 КП const и крутящий момент Μ f внутреннего сопротивления вращения МКП, приведённый к входному валу.

Рис. 2.32. Расчётная модель гидромеханической коробки передач: 1 – гидротрансформатор ГТ (р – реакторы);

2 – механическая коробка передач МКП

В соответствии со схемой на рис. 2.32 угловые скорости вращения

Т 1 , крутящие моменты ΜТ Μ1 и мощности NТ N1 . Показатели работы гидротрансформатора:

мощность на насосном колесе ΝН МН Н ; мощность на турбинном колесе ΝТ МТ Т ;

КПД ГТ ГТ = ΝТ ΝН КГТiГТ .

Выходную характеристику ГТ примем в виде [25, 163]:

=0… Н / Т коэффициент буксования ГТ изменяется в диапазоне δ = 0…1. Для МКП примем следующую модель распределения крутящих моментов:

120