WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Рыжов Юрий Николаевич

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ «ФРИКЦИОННОЕ СЦЕПЛЕНИЕ ГИДРОУСИЛИТЕЛЬ ТОРМОЗОК» С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ ТРАКТОРА

(НА ПРИМЕРЕ ТРАКТОРА Т-130)

Специальность 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Орловский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Ефимов Михаил Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Астахов Михаил Владимирович

кандидат технических наук

Закрепин Александр Владимирович

Ведущая организация: Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курская государственная

сельскохозяйственная академия»

Защита диссертации состоится 19 июня 2008 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 006.034.01 Государственного научного учреждения «Всероссийский научно-исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ) по адресу: 109428, г. Москва, 1-й Институтский пр., д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ГОСНИТИ по адресу: 109428, г. Москва, 1-й Институтский пр., д. 1.

Автореферат разослан и размещен на сайте http://www.gosniti.ru «16 » мая 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Соловьев Р. Ю.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основным энергетическим элементом сельскохозяйственной техники является трактор, эксплуатационные качества которого, оказывают значительное влияние на эффективность сельскохозяйственного производства. Широкое распространение в конструкциях тракторов получили фрикционные сцепления (ФС). Однако, опыт эксплуатации тракторов показал, что срок службы ФС значительно ниже других узлов трансмиссии. Основной причиной отказа является повышенный износ фрикционных накладок.

С целью создания более удобного управления ФС и его тормозком в его приводе применяются гидроусилители (ГУ). Установка в привод управления ГУ облегчает управление ФС, однако, как показывают исследования, существенно влияет на процессы, протекающие в ФС при его включении. Таким образом, применение усилителей в приводе управления существенно обострило проблему долговечности ФС и тормозка.

Одним из способов повышения эксплуатационных качеств ФС является снижение его динамической нагруженности. Поэтому, для более полного рассмотрения динамики включения и выключения ФС и тормозка необходимо рассматривать совместную работу системы «ФС – ГУ – тормозок».

Цель работы повышение эксплуатационных качеств трактора путем снижения динамической нагруженности системы «ФС – ГУ – тормозок» за счет оптимизации ее конструктивных параметров.

Объект исследования двухдисковое постоянно-замкнутое ФС трактора Т-130 и его привод управления.

Предмет исследования: рабочие процессы, протекающие в системе «ФС-ГУ-тормозок» при выключении сцепления и включении тормозка, а также при выключении тормозка и включении сцепления.

Методы исследования: теоретические (исследование совместной работы ФС с ГУ различного типа следящего действия); статистические (математическое моделирование с применением ПК; дифференциальное исчисление).

Практические: стендовые испытания проводились на специализированном стенде для проведения исследований тракторных сцеплений (СНИТС), а эксплуатационные ­ в реальных условиях на тракторе.

Научная новизна заключается в следующем:

1) найдены аналитические зависимости, наиболее полно описывающие рабочие процессы, протекающих в системах «ФС – ГУ – тормозок»;

2) разработаны динамические модели систем «ФС – ГУ – тормозок»;

3) разработан программный комплекс «Программная система вычисления нагрузок на фрикционных накладках в системе «ФС – ГУ – тормозок»;

4) разработана оригинальная конструкция подпружиненного тормозка ФС трактора Т–130.

Практическая ценность:

1) разработанный программный комплекс позволяет сократить время на проведение расчетов по определению динамической нагруженности исследуемых систем, повышает точность вычислений, что приводит к оптимальному выбору конструктивных параметров деталей и их материалов;

2) предложенная конструкция подпружиненного тормозока позволяет снизить динамические нагрузки, возникающие на фрикционной накладке тормозка при его включении, что приводит к увеличению ресурса до 4000 мото-ч;

3) внедрение разработанных практических рекомендаций позволит снизить динамическую нагруженность системы «ФС – ГУ – тормозок».

Реализация результатов работы. Результаты выполненных исследований использованы при создании оптимальной системы «ФС – ГУ – тормозок», приняты к внедрению на предприятиях: ЗАО «ДОРМАШ» г. Орел и ЗАО «ОРЕЛ-ПОГРУЗЧИК», используются в учебном процессе ОрелГАУ (Орловский государственный аграрный университет) и ОрелГТУ (Орловский государственный технический университет).

На защиту выносятся:

- аналитические зависимости, описывающие рабочие процессы, протекающих в системах «ФС – ГУ – тормозок»;

- комплекс дифференциальных уравнений, описывающих рабочие процессы, протекающие в системах;

- программный комплекс «Программная система вычисления нагрузок на фрикционных накладках в системе «ФС – ГУ – тормозок»;

- конструкция подпружиненного тормозка ФС трактора Т–130;

- результаты экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены и получили одобрение на международных научно-практических и научно-технических конференциях и семинарах ОрелГТУ, ОрелГАУ, ГНУ ГОСНИТИ в 2004…2008 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка литературы и приложений, изложена на 184 страницах машинописного текста, включает 1 таблицу, 70 рисунков и библиографический список из 140 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение включает обоснование темы диссертации, цель работы и краткое изложение ее основного содержания.

Первая глава диссертации «Состояние вопроса. Цель и задачи исследований» посвящена анализу работ в области исследования работоспособности ФС и его тормозка, усилителей приводов управления, совместной работы системы «ФС – ГУ», динамики включения ФС и математического моделирования процессов протекающих при включении сцепления.

В области оценки влияния различных факторов на работоспособность ФС и тормозка получили известность работы Е.А. Чудакова, И.В. Крагельского, Е.Д. Львова, И.Б. Барского, С.Г. Борисова, А.В. Чечинадзе, И.М. Эглита, Ю.К. Колодия, В.И. Власова, В.А. Кулева, П.П. Лукина, Г.М. Щеренкова, В.Я. Юденко, Ф.П. Боудена, Т.П. Ньюкомба, М.А. Ефимова, В.М. Шарипова, Н.Н. Шариповой, и др.

Исследованию совместной работы системы: «ФС – ГУ», посвящены труды А.И. Вощина и И.Ф. Савина, Б.Л. Коробочкина, Л.А. Молибошко, А.А. Рожанского, М.А. Ефимова, В.Е Шевалье и др.

Большой вклад в изучение динамики включения ФС и математического моделирования процессов протекающих при включении сцепления внесли исследования И.Б. Барского, П.П. Лукина, А.К. Фрумкина, Л.А. Молибошко, А.А. Рожанского, Стана, Пинекампа, И.С.Лунева, И.В. Власова, М.А. Ефимова, В.Е. Шевалье и др.

В силу ряда преимуществ на гусеничном тракторе в приводах управления ФС применяют ГУ трех типов следящего действия: ГУ следящего действия по положению (ГУП), ГУ следящего действия по усилию (ГУУ), ГУ комбинированного следящего действия (ГУК). Несмотря на широкое распространение ФС, недостаточно полно изучено влияние некоторых конструктивных параметров на работоспособность ФС; а также вопросы динамики включения ФС.

Анализ научных источников в соответствии с поставленной целью,

позволяет сформулировать следующие задачи:

– разработать рациональную расчетно-динамическую схему системы

«ФС–ГУ–тормозок», позволяющую исследовать влияние конструктивных параметров системы на динамику включения двухдискового ФС и его тормозка;

– разработать компьютерную программу для вычисления динамических нагрузок на фрикционных накладках в системе «ФС – ГУ – тормозок»;

– исследовать теоретически и экспериментально динамику включения системы «ФС – ГУ – тормозок» и влияние на нее конструктивных параметров;

– определить влияние на динамику включения ФС и тормозка: типа привода и массы механизма выключения; максимального усилия, создаваемого цилиндром ГУ; коэффициента запаса ФС; податливости привода и ведомых дисков сцепления; упругих характеристик ведомых дисков и диска тормозка, массы нажимного диска ФС.

– дать сравнительный анализ систем «ФС – ГУ – тормозок» с точки зрения влияния динамических нагрузок на износ фрикционных накладок ведомых дисков сцепления и диска тормозка;

– провести технико-экономическую оценку результатов исследований.

Во второй главе диссертации «Теоретические исследования систем: «ФС– ГУ – тормозок» исследованы динамика включения и выключения систем и влияние колебаний усилий пружин ФС и ГУ на диапазон регулирования крутящего момента, передаваемого сцеплением.

Для исследования динамики включения и выключения разработаны динамические схемы систем «ФС – ГУ – тормозок» (рисунок 1…4).

Рисунок 1 – Динамическая схема системы «ФС – ГУП – тормозок» при включении ФС и выключении тормозка.

Рассмотрим одновременно процесс включения ФС и выключения тормозка в системе «ФС – ГУП – тормозок».

На динамических схемах и в дифференциальных уравнениях даны следующие обозначения:

m1 – масса механизма управления от педали до управляющего звена ГУ, кг; m – масса золотника гидроусилителя, кг; m2 – масса механизма управления от исполнительного звена до нажимного диска ФС, кг; m3, m5, m4, m6 – соответственно массы 1го, 2го ведомых, промежуточного и нажимного дисков ФС, кг; m7 – масса подвижной муфты включения тормозка, кг; m8 – масса тормозка, кг; х1, х2, х3, х4, х5, х6, х7 – перемещения масс m1, m2, m3, m4, m5, m6, m7 соответственно, м; х/1 – соответственно перемещение масс m/1, м; 1, 2, 3, 4 – зазоры между поверхностями трения в полностью выключенном ФС, м; 5 – зазор между поверхностями трения при полностью выключенном тормозке, м; 6 – ход нажимного диска ФС, м; 1, 2, 3, 4 –неплоскостности фрикционных накладок ведомых дисков сцепления, м; 5 –неплоскостность диска тормозка, м; е1 – приведенная податливость привода ФС, м/Н; е2, е3, е4, е5 –податливости фрикционных накладок ведомых дисков соответственно, м/Н; е6 – податливость фрикционной накладки диска тормозка, м/Н; Q1, Q2 – приведенное усилие возвратной пружины педали сцепления и ГУ соответственно, Н; Q3 – приведенное усилие создаваемое цилиндром ГУ и нажимными пружинами ФС соответственно, Н; Q – приведенное усилие, создаваемое цилиндром гидроусилителя на золотник, Н; Q/ – приведенное усилие давления жидкости, действующее на поршень и золотник ГУ, Н; Q2 – приведенное усилие возвратной пружины ГУ, Н; Q/1 – приведенное усилие к педали сцепления, необходимое для выключения ФС и включения тормозка, Н; Q/2 – приведенное усилие пружины клапана управляющего звена ГУ, Н; Т – сила сопротивления перемещению массы m1, Н; Т1, Т2, Т3, Т4, Т5, Т6, – силы сопротивления перемещению масс m2, m3, m4, m5, m6, m7 до соприкосновения трущихся поверхностей соответственно, Н.

В процессе включения сцепления нажимной диск, перемещаясь последовательно «собирает» ведомые и промежуточный диск в одну общую массу, в результате чего, также последовательно на накладках ведомых дисков возникает трение.

Этап1 (Q3 Q4 – Q2 – Т1)

В начале этапа масса m1 под действием усилия Q2 возвратной пружины, перемещаясь совместно с управляющим звеном ГУ, сообщает его рабочую полость со сливом. Массы m2, m6 и m7 остаются неподвижными. Движение системы на этом этапе описывается дифференциальным уравнением

+ Q2 – Т, (1)

Как только сила Q3, станет меньше разности сил Q4 – Q2 – Т1, приходят в движение массы m2, m6 и m7 и начинается следующий этап.

Этап 2 (x6 4; x7 5)

На этом этапе происходит выключение тормозка. Движение масс описывается системой дифференциальных уравнений

+ Q2 – Т

(2)

Второй этап заканчивается выбором зазора б4 массой m6 и процесс выключения тормозка заканчивается (). На следующем этапе в накладке е5 первого ведомого диска появляется усилие Р5.

Этап 3 (x6 4; усилие в звене е5; тормозок выключен; x7 5)

+ Q2 – Т

(3)

Когда усилие Р5 в упругом звене е5 станет больше силы Т4 последует движение массы m5 и начнется следующий этап.

Этап 4 (x6 > 4; x6 4 + 3 + 4; усилие в звене е5>)

Движение системы на этапе описывается следующими уравнениями

+ Q2 – Т

(4)

Заканчивается этап выбором зазора б3 и появлением усилия Р4 в упругом звене е4.

Этап 5 (x6 4 + 3 + 4; усилие в звене е4 < )

Усилие в звене е4 недостаточно для преодоления силы сопротивления перемещению промежуточного диска Т3. Движение системы на данном этапе описывается дифференциальными уравнениями

+ Q2 – Т

(5)

Этап 6 (x6 4 + 4 + 3 + 3 + 2; усилие в звене е4 > )

На шестом этапе усилие в звене е4 преодолевает силу Т3, что соответствует движению массы m4, тогда система уравнений примет вид

+ Q2 – Т

(6)

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»