WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

Из анализа полученныхданных следует, что моменты насоединительных валах трансмиссииформируются сопротивлением грунта,динамикой гусеничного движителя и, в наибольшейстепени, динамикой движения машины. Сувеличением скорости движения силы, действующие врабочей ветви гусеничного движителя,возрастают и находятся в пределах от 15 до 69кН при скорости 46 км/ч и носят случайныйхарактер.

Динамическаянагруженность трансмиссии определяется почастотным характеристикам,рассматривается при движении сопределенной скоростью как стационарныйпроцесс, спектральная плотность которогоопределяется с использованием программыPowerGraph, реализующей алгоритм быстрогопреобразования Фурье. Анализспектральной плотности процессанагружения показывает, что в полосе частот отнуля до 100 Гц спектр колебаний имеет триярко выраженных диапазона доминирующихчастот:0.25…0.50; 1.5…2.5; 60…75 Гц. Вид спектральнойплотности процесса нагружения позволяетпроизвести соответствующую фильтрацию иразделение нагрузки в соединительныхвалах на компоненты. Амплитудные значенияпродольного ускорения продольно-угловыхколебаний с ростом скорости увеличиваются, ачастота определяется условиями движения иуправлением. Величина соответствующейсоставляющей нагрузки на соединительныхвалах пропорциональна ускорению и находится в пределахот 1 до 10 кН (график PПР, рис. 5).

При движении машины помалодеформируемому грунту из-за уводаотклонение угловой скорости составляет 5...6 град/с,а угловые ускорения до 25..32 град/с2. Величинасоответствующей составляющей нагрузкинаходится в пределах от 0,5 до 8,5 кН (графикPУГ, рис. 5.). Специальным исследованиемпроцесса отклонения угловой скоростиустановлено, что спектр колебаний находится в полосечастот от нуля до 2,5 Гц. Медленныеотклонения (до 0,8…1,0 Гц) компенсируютсяуправлением водителя, а более быстрые созначительной амплитудой не толькодополнительно нагружают трансмиссию, но иограничивают управляемость.

«Траковая» частотаявляется линейной функцией скоростидвижения, за один оборот ведущего колесапроисходит 13 колебаний (соответственночислу зубьев ведущего колеса). При движениисо скоростью 12 м/с (43,2 км/ч) траковая частотасоставляет 79 Гц. Амплитудные значениясоответствующей составляющейнагрузки достигают ±6 кНм (РТРК, рис.5). Этирезультаты являются основой выводовизложенных вразделе 2.

Определениединамической нагруженности элементов до- ипослетрансформаторных зон трансмиссии,металлокерамических дисков фрикционныхэлементов осуществлялось на стационарныхрежимах при «нейтрали» в трансмиссии и придвижениимашины.

Например, динамическаянагруженность элементовдотрансформаторной зоны определялась по амплитудемомента на соединительном валу испектральной плотности процесса.Фрагментыосциллограмм, полученных в процессе пускадвигателя, разгона и заглохания,приведены нарис. 6.

Рис. 5. Фрагментосциллограммы динамической силы наведущем колесе и результаты фильтрациинагрузки по частотным составляющим

Из экспериментальныхданных следует, что в диапазоне частотвращения вала двигателя от 400 до 900 об/миннаблюдается резонансный режим самплитудой момента, достигающей 1,3 кНм. При этомамплитуда ускорений на опорах трансмиссии потрем координатам составляет X=±3 м/сек2, Y=±9 м/сек2, Z=±7 м/сек2. Основная мощностьпроцесса сосредоточена на частоте 98 рад/с. Кроме того,спектр содержит гармоники высших порядков.

Рис. 6. Фрагментосциллограммы и спектральная плотностьмомента

в процессе пускадвигателя, разгона и заглохания

При дальнейшемувеличении частоты амплитуда моментарезко снижается и находится в пределах от 0до 200 Нм, тоесть размах момента составляет ±100 Нм. При уменьшениичастоты вращения вала двигателя дозаглохания в диапазоне частот от 600 до 400об/мин амплитуда момента вновь возрастает до 0,8кНм.Приведенная зависимость момента отчастоты вращения вала двигателяхарактерна для существенно нелинейныхсистем.

По экспериментальнымданным построена амплитудно-частотнаяхарактеристика (кривая 1 на рис. 7), котораяналожена на совмещенную частотнуюхарактеристику двигателя ЯМЗ-236Б и дотрансформаторнойзоны трансмиссии машины ТМ-120 с различнымипараметрамиконструкций гасителей. Из характера кривой 1 (рис.7) следует, что система являетсясущественно нелинейной, что может являтьсяпричиной генерации колебаний не толькоосновнойчастоты - 98 рад/с, но и супергармонических,кратных ей.

Высокочастотныеколебания приводят к вибронагруженностине только трансмиссии, но и другихэлементов силового блока, ограничивая ихдолговечность. Исследованиями установлено, чтовозбуждение вибраций формируетсябифуркационными процессами,свойственными существенно нелинейнымсистемам.

Резонансные режимы вдо- и послетрансформаторных зонахвозникают и при движении машины на соответствующихрежимах работы двигателя (см. рис. 10,приведенный ниже).

Для проверки гипотезыо разрушении МКД вследствие резонансныхколебаний экспериментальными исследованиямиустановлено, что высокочастотныеколебания наблюдаются при «нейтрали» втрансмиссии и при движении на V, VI передачах сразблокированным гидротрансформатором (ГТ) и частотевращения вала двигателя более 2050об/мин.

Рис. 7. Совмещеннаячастотная характеристика двигателя ЯМЗ-236Би дотрансформаторной зоны трансмиссии машиныТМ-120

Амплитуда колебания ввертикальной и горизонтальной плоскостяхсоставляет1,0…1,5 g (9,8...15,0 м/с2). Как следует из характераспектральной плотности процесса (рис. 8),основные колебания сосредоточены вдиапазоне частот 700…730 Гц. Это происходитпри работегидротрансформатора (ГТ) в режимегидромуфты при незначительном, 10…15%,проскальзывании турбины относительнонасоса. Выдвинутая гипотезаподтверждается характером спектральнойплотности: при блокировке ГТ она является«белым» шумом, т.е. колебания происходят в широком спектречастот, без резонансов.

Для оценкикорректности принятых допущений приопределении собственных частот и форм колебанийпартий МКД разрабатывается методнеразрушающего контроля, основанный на определениичастотных характеристик при звуковомоблучении исследуемых дисков.

Для реализации этогометода разработана экспериментальнаяустановка (рис. 9) в составе: 1 -регистратор-спектроанализатор; 2 -усилитель звуковой частоты (10…10000Гц);3-излучатель акустического сигнала; 4 -металлокерамический диск (объектисследования); 5 - генератор звуковой частоты(10…10000Гц); 6 - аналого-цифровойпреобразователь (L-Card E 14-440); 7 -пьезоакселерометр ADXL105.

Для определениясобственных частот исследуемый дискоблучается звуковой волной. Важной особенностьюустановки является способностьспектроанализатора в режиме реального времени на основереализации алгоритма

Рис. 8. Колебаниятрансмиссии в резонансном режиме испектральная

плотность процесса

прямогопреобразования Фурье определять параметрыреакции: частоты, фазы и амплитудыгармонических составляющихрегистрируемого сигнала. Работа установкивозможна в двух режимах:полигармонического и моногармоническоговозмущений. Первый режим заключается в определениисобственных частот на основеспектрального анализа затухающихколебанийдиска после придания ему начальноговозмущения в виде кратковременногоимпульса. Второй режим предполагаетоблучение диска моногармоническимвозмущением, генерируемым тональнымгенератором в звуковом диапазоне частот.Собственные частоты диска определяются в режимевынужденных колебаний при плавномизменении задающей частоты генератора от 0 до 10000 Гц.

Рис. 9.Установка для экспериментальногоопределения собственных частотметаллокерамического диска

Определениединамической нагруженности ГМТ припереходных процессах управленияпоступательной скоростью осуществлялось по изменениюкинематических и силовых параметров впроцессетрогания с места и переключение передачпри разгоне с I по VI(фрагмент осциллограммы приведен на рис.10), арезультаты обработки экспериментальныхданных приведены в таблице 1. Из полученных данныхследует, что процесс движения характеризуется высокойдинамической нагруженностью элементовтрансмиссии, особенно при переходных процессахтрогания с места, блокировке ГТ ипереключении передач.

Рис. 10. Фрагментосциллограммы, характеризующейдинамическую нагруженность при управлениипоступательной скоростью (NДВ– оборотыдвигателя, об/мин; NВВ – обороты выходного валатрансмиссии, об/мин; МВВ – момент навыходном валу трансмиссии, кНм; Т1, ТДЛ, Ф3, ФДЛ – давление в бустерахфрикционов)

Максимальное значениемомента наблюдается при переключении сIV на V, с V на VI передачи исоставляет 1,59…2,15 кНм., что в 1,5…2 разапревышаетрасчетные значения. При блокировке ГТдинамический момент на IV, V, VI передачахдостигает величины 3 кНм. Переключениепередач снизу вверх происходит при частотевращения вала двигателя 1750…1800 об/мин безнеобходимой синхронизации угловойскорости вращения включаемых элементов.Переключение передач сверху внизпроисходит при частоте вращения валадвигателя 1400…1450 об/мин. Эти данныесущественно отличаются от принимаемых прирасчете.

Таблица 1.

Динамическаянагруженность гидромеханическойтрансмиссии

№№переключаемых передач

0I

III

IIIII

IIIIV

IVV

VVI

Максимальные значения моментов припереключении передач, кНм

2,3

2,34

2,83

1,5

1,7

2,3

Коэффициент динамичности

1,27

1,35

2,1

2,2

3,0

3,22

Определениединамической нагруженности ГМТ припереходных процессах регулирования кривизнытраектории осуществлялось по изменениюкинематических и силовых параметров припереходных процессах входа в поворот и выхода изнего машин, оснащенных непрерывной идискретной системами управленияповоротом. На рис. 11 приведены экспериментальныезависимостиизменения кинематических и силовыхпараметров при переходных процессахуправления поворотом гусеничной машины сГОМП без учета высокочастотныхсоставляющих, обусловленных динамикойгусеничного движителя и упругостьюэлементов силового блока.

Рис. 11.Изменение кинематических и силовыхпараметров впроцессе поворота

При входе в поворот ивыходе из него момент сопротивленияопределяется не толькосопротивлением грунта, но и инерционной составляющей (заштрихованнаяобласть на рис. 11). Величина динамического моментав 1,6 раза выше по сравнению с моментом, формируемымсопротивлением грунта.

Для обеспечениявысокихдинамических качеств поворачивающий момент долженбыть достаточен для преодоления сопротивлениягрунта и инерционных сил. Численная оценкапоказывает,что для машин массой 20 т необходима установочнаямощность ГОП не менее 240 кВт – 50…60 % мощностидвигателя.Основными ограничением подвижности являютсяследующие динамические явления: фазовоезапаздывание реакции на управляющеевоздействие, из-за которого корпус машиныне успевает развернуться на требуемый угол;боковым «сносом»; случайным процессом«быстрых», не компенсируемых водителемотклонений курсового угла, а также

вероятностью сходаопорных катков с беговой дорожки гусеницзабегающего борта на деформируемыхгрунтах или сбросом гусеницы припереходных процессах входа в поворот намалодеформируемых грунтах. Степеньвлияния данных явлений может быть уменьшенапри соответствующих программах управленияповоротом.

Для машин, оснащенныхсистемой управления поворотом сдискретными свойствами, динамическаянагруженность еще выше (рис. 12). Изэкспериментальных данных следует, что вупруго-инерционной механической системе«движитель-трансмиссия», включающейсдающие фрикционные элементы (ФЭ) ивзаимодействующей с грунтом с буксованием,значениепроизводной изменяетсянепрерывно в конечных, хотя и значительныхпределах. Даже при ограниченном отклоненииугловой скорости до 5 град/с с частотой 2,5 Гц(вследствиеувода и колебательных процессов в силовомблоке) угловые ускорения достигают 32град/с2 (рис.12), а при циклическом включении механизмана затяжных поворотах – до 74град/с2.Дискретность характеристики ссущественными нелинейностями системыуправления ступенчатых механизмов поворотаприводит к высокой цикличности включениямеханизма поворота из-за несовпадениятраекторной кривизны с дорожной,ограничения скорости по условиямвписываемости, особенно на затяжныхповоротах ограниченной кривизны.

Рис. 12. Изменениепараметров при движении гусеничной машины

со ступенчатыммеханизмом поворота

Величина угловыхускорений при повороте гусеничной машины сдискретными свойствами значительно выше, чем сдифференциальным гидрообъемным механизмомповорота, поворачивающий момент которогосоздается гидромотором. Поэтому придвижении на деформируемых грунтах скоростные качествамашин с дискретными свойствами системыуправления поворотом могут быть выше, чем сГОМП. При этом реализация высокихзначенийбоковых ускорений (до 10…11 м/с2) не сопровождаетсязаносом, т.к. после нескольких заездовобразуется колея глубиной 60...80 мм подотстающей гусеницей и до 150 мм подзабегающей.Однако при движении на малодеформируемыхгрунтах эти возможности не удаетсяреализовать из-за ограничения сцепныхсвойств.

Таким образом,скоростные качества гусеничных машин сдискретными свойствами системы управленияповоротом ограничиваются удельноймощностьюмашины, ди­намическими явлениями прициклическом включении механизма поворота,от­клонением (дивергенцией)параметров траектории дви­жения от заданнойвследствие несовпадения траекторной кривизны сдорожной, психофизиологическимивозможностями выполнения водителем функцииобратной связи, а также быстродействиемсистемы управления переключениемпередач.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |






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