Библиографическое описание:

Строкатов М. А., Шеховцов В. В., Соколов-Добрев Н. С. Экспериментальное исследование нагруженности трансмиссии гусеничного трактора при синфазной и несинфазной установке ведущих колес // Молодой ученый. — 2014. — №8. — С. 262-267.

В статье приводятся результаты экспериментальных исследований неравномерности действия крутящих моментов на ведущих колесах гусеничного трактора из-за их перезацепления с гусеничной цепью. Исследования проводились на стенде, имитирующем режим полного буксования трактора при различных частотах вращения ведущих колес.

Ключевые слова:трактор, трансмиссия, силовая передача, гусеничная цепь, динамическая нагруженность, ведущее колесо.

Одним из наиболее существенных факторов, влияющих на неравномерность действия крутящего момента на участках трансмиссии гусеничного трактора, является ударное взаимодействие траков гусеницы с ведущим колесом при перезацеплении [1, 2, 3, 5]. По данным [2, 5], динамическая составляющая крутящего момента на участках от ведущих колес до главной передачи и далее по валопроводу может составлять до 60 % от средней. При выходе трактора из поворота и установившемся прямолинейном движении положение ведущих колес относительно друг друга может быть различным: угловое смещение зубьев левого колеса относительно правого может быть нулевым, т. е. зубья перезацепляются синфазно; относительный угол смещения зубьев не равен нулю, т. е. зубья перезацепляются несинфазно. Максимальный угол рассогласования при этом равен половине угла между соседними зубьями. В работе выполнено исследование характера изменения упругих моментов, возникающих на ведущих колесах гусеничного трактора семейства «Агромаш-90», при их синфазном (угол рассогласования равен 0 град.) и несинфазном (угол рассогласования равен 13,84 град.) относительном положении. Определен коэффициент внешних нагрузок [1] для различных относительных положений ведущих колес. Полученные данные использованы для определения внутренних динамических нагрузок, действующих на участках силовой передачи.

На первом этапе исследования разработана и изготовлена экспериментальная установка, включающая в себя гусеничный трактор, неподвижно закрепленный на раме и работающий в режиме полного буксования (рис. 1) Значения моментов на ведущих колесах записывались с помощью тензорезистивных датчиков, наклеенных на ступицу колеса по мостовой схеме (рис.2) и обрабатывались с помощью АЦП ZET 220.

Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки

1- трактор; 2- сварная рама; 3- деревянные полозья; 4- кронштейн крепления

Рис. 2. Схема наклейки тензодатчиков на ведущее колесо

1 — тензодатчики, 2 — светочувствительный датчик прохождения зубьев

Рис. 3. Аналого-цифровой преобразователь ZET 220

Перед проведением исследований тензомост, измеряющий крутящий момент на валу заднего моста, протарирован. Проверена линейность характеристик мостов и получены масштабные отклонения параметров.

Трогание трактора с места и его движение осуществлялось на первой, второй и третьей передаче КПП при оборотах двигателя n=3000 об/мин. Время включения сцепления составляло t=0,5 с. Отметчики прохождения зубьев ведущих колес относительно датчика осуществлялись с помощью светочувствительных элементов.

На первом этапе эксперимента замеры момента выполнялись при нахождении зубьев левого и правого ведущих колес в несинфазном положении друг относительно друга (сдвиг фаз составлял половину угла между зубьями, j=13,84 град). На приведенных ниже рисунках две верхние осциллограммы являются реализацией записи отметчиков прохождения зубьев относительно корпуса, а нижняя — крутящего момента на ведущем колесе.

Рис. 4. Осциллограммы крутящих моментов на ведущем колесе при включенной в КПП; 1-ой передаче и несинфазном относительном положении ведущих колес: а) разгон трактора; б) установившиеся движение

Рис. 5. Осциллограммы крутящих моментов на ведущем колесе при включенной в КПП 2-ой передаче и несинфазном относительном положении ведущих колес:

а) разгон трактора; б) установившиеся движение

Рис. 6. Осциллограммы крутящих моментов возникающих на ведущем колесе, при включенной в КПП 3-ей передаче и несинфазном относительном положении ведущих колес

а) разгон трактора; б) установившиеся движение

На рисунках 7, 8 и 9 приведены результаты экспериментального исследования неравномерности крутящих моментов с относительным углом сдвига зубьев левого и правого колес 0 градусов, т. е. при их синфазной работе.

Рис. 7. Осциллограммы крутящих моментов на ведущем колесе при включенной в КПП 1-ой передаче и синфазном относительном положении ведущих колес:

а) разгон трактора; б) установившиеся движение

Рис. 8. Осциллограммы крутящих моментов на ведущем колесе при включенной в КПП 2-ой передаче и синфазном относительном положении ведущих колес:

а) разгон трактора; б) установившиеся движение

Рис. 9. Осциллограммы крутящих моментов на ведущем колесе при включенной в КПП

3-ей передаче и синфазном относительном положении ведущих колес:

а) разгон трактора; б) установившиеся движение

С помощью полученных осциллограмм определены коэффициенты неравномерности действия нагрузки, которые вычисляются по формуле [1, 2]:

K =Ммах / Мсред.

Полученные значения коэффициентов неравномерности для различных режимов работы трактора сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Коэффициенты неравномерности действия внешних нагрузок

Взаимное положение ведущих колес

Номер передачи

1

2

3

Несинфазное

Ммакс

712,8

366,6

534

Мсред

273,4

158,5

193,2

Ki

2,6

2,31

2,76

Синфазное

Ммакс

677,6

331

395

Мсред

319,5

157,9

208,5

Ki

2,12

2,1

1,89

Анализ полученных данных показал, что при разгоне трактора на первой передаче с несинфазным положением ведущих колес максимальный коэффициент неравномерности превышает более чем на 22 % коэффициент неравномерности при синфазном положении ведущих колес. На второй передаче превышение коэффициента неравномерности составляет 10 %, а на третьей передаче — 46 %. Значительное увеличение коэффициента неравномерности при установке ведущих колес несинфазно объясняется возникновением флуктуаций моментов сил упругости на валу колеса при перезацеплении. При несинфазной установке в момент зацепления тяговое усилие полностью передается через одно ведущее колесо. В следующий промежуток времени, когда ведущее колесо повернется на угол, равный половине угла между зубьями, момент на нем значительно уменьшается, а тяговое усилие будет передаваться соседним колесом. При синфазной установке ведущих колес тяговое усилие распределяется по бортам приблизительно равномерно и поровну. Поэтому пиковые значения крутящих моментов оказываются значительно ниже. Следует заметить, что значительное увеличение коэффициента неравномерности при включенной третьей передаче, вероятнее всего, связано с приближением частоты перезацепления ведущего колеса с гусеничной цепью к одной из собственных частот трансмиссии.

Проведенное исследование показало, что относительное положение ведущих колес гусеничного трактора по углу поворота значительно влияет на величину возмущающих моментов, действующих на трансмиссию.

Литература:

1.          Солитерман Ю. Л., Славина Н. Б. Прогнозирование надежности деталей и агрегатов трансмиссий самоходных машин. Обзорная информация. — Минск, «БелНИИНТИ», 1992.

2.          Солдаткин М. Т., Высоцкий М. С., Дронг И. И., Кашуба Б. Б. Проектирование и расчет зубчатых колес. Нормаль для автомобильной и тракторной промышленности. — Минск, 1965.

3.          Шнайдман М. А. Динамика силовых факторов и показателей скоростного режима сельскохозяйственных агрегатов в условиях эксплуатации и методика их исследования (на примере агрегатов с гусеничным трактором ДТ-75М): Дис.... канд. техн. наук. — Волгоград, 1978.

4.          Кузнецов Н. Г., Филатов А. И., Дегтярев Ю. П. Управление связи колебаний остова и ведущего колеса гусеничного трактора.// Совершенствование конструкций и использование машин в сельском хозяйстве / Сб. научн. трудов.- Волгоградский с.-х. институт. Волгоград, 1991.

5.          Шеховцов В. В. Анализ и синтез динамических характеристик автотракторных силовых передач и средств для их испытания. Монография.– Волгоград, изд-во РПК «Политехник», 2004.

6.          Свитачев А. И. Совершенствование методов анализа и синтеза динамических свойств силовой передачи трактора: Дис. … канд. техн. наук — Красноярск, 1989.

7.          Крутильные колебания от основных эксплуатационных нагрузок в валопроводе силовой передачи трактора ВТ-100 / В. В. Шеховцов, М. В. Ляшенко, Вл.П. Шевчук, Н. С. Соколов-Добрев, К. В. Шеховцов // Международный научно-исследовательский журнал. –2013. — № 7 (ч. 2). — C. 125–128.

8.          Исследование динамических характеристик трансмиссии сельскохозяйственного трактора 6-ого тягового класса / Вл.П. Шевчук, В. В. Шеховцов, Е. В. Клементьев, Н. С. Соколов-Добрев, А. В. Калмыков // Современные наукоёмкие технологии. –2013. –№ 2. –C. 44–49.

9.          Оценка воздействия неравномерности крутящего момента ведущего колеса на нагруженность элементов трансмиссии ТТС / В. В. Шеховцов, Н. С. Соколов-Добрев, Ал.Ал. Козлов, А. В. Калмыков // Молодой учёный. –2011. –№ 6, ч. 1. –. 66–69.

10.      Нагруженность участков трансмиссии от колебаний вследствие одновременного неравномерного действия основных эксплуатационных нагрузок / В. Борковски, Э. Цыпко, Б. Михаловски, А. В. Победин, В. В. Шеховцов, Н. С. Соколов-Добрев // Прогресс транспортных средств и систем — 2005: матер. междунар. науч.-практ. конф., (20–23 сент. 2005 г.) / ВолгГТУ и др. –Волгоград, 2005. –Ч.. –C. 265–266.

11.      Соколов-Добрев, Н. С. Исследование влияния несинфазной перемотки гусениц на динамическую нагруженность трансмиссии на нерезонансных режимах / Н. С. Соколов-Добрев, В. В. Шеховцов, А. В. Победин // Doskonalenie konstrukcji oraz metod eksploatacji pojazdow mechanicznych = Совершенств. констр. и методов эксплуатации мех. трансп. средств: сб. ст. VIII междунар. симпоз., (11–13 дек. 2002) / Воен.-техн. акад. [и др.]. — Warszawa-Rynia (Польша), 2002. — Cz. I. — C. 337–342.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle