WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Динамические свойствагусеничной машины наиболее полнопроявляются при движении по тестовой«змейке». На рис. 4 приведен фрагментосциллограмм, характеризующих фазовое отставаниекинематических параметров угловой скорости икурсового угла от управляющего воздействия.

Экспериментальнаязависимость коэффициента фазовойнапряженности от скорости движения прификсированных значениях длины волныSприведена нарис. 13. Предельная скорость движения соответствуетзначению k=0,75, при котором водитель впринципе может управлять направлениемдвижения. По этим данным построеназависимость предельной скорости движения от длиныволны Sтестовой «змейки» (график 1, рис. 14). На этомже рисунке приведены экспериментальныезависимости средней скорости движения от S по бетону (график2) и по грунту (график 3). Из сравнения данныхследует, что ограничение подвижности машины вповороте достаточно точно прогнозируетсяпо коэффициенту фазовой напряженности.

Результатыэкспериментального исследованияпоказывают, что действительное числовключений механизма поворота на единицупути гораздо выше

расчетного, достигая 96на километр пути при скорости 10 м/с, иограничивается психофизиологическимисвойствами водителя как звена обратнойсвязи. В этих же условиях движения для этойже машины с непрерывными свойствамисистемы управления поворотом действительное числовключений механизма также превышаетрасчетное и составляет до 16 включений на километр пути.

Рис. 13. Зависимостькоэффициента фазовой напряженности отскорости движения

Рис. 14. Зависимостьскоростидвижения от длины волны тестовой змейки

В седьмомразделе (Обобщениерезультатов теоретического иэкспериментального исследований) приводится анализсходимости результатов теоретического иэкспериментального исследований, блок-схемаалгоритма прогнозирования динамическойнагруженности трансмиссии, научное обоснование путейснижения динамической нагруженности валови фрикционных элементов на установившихсярежимах, синтез адаптивных программуправленияпереходными процессами обеспечивающихповышения долговечностигидромеханических трансмиссий транспортныхмашин и оценка эффективностирезультатовисследований.

Блок-схема алгоритмапрогнозирования динамическойнагруженности включает анализ исходныхданных, тяговый расчет и эскизноепроектирование. В дальнейшемпрогнозирование осуществляется по двумпутям: при установившихся режимах и напереходных процессах при взаимодействии с внешнейсредой.

Прогнозированиерезонансных режимов в до- ипослетрансформаторной зонах и вофрикционных элементах осуществляется всоответствии с результатамидиссертационного исследования.

Прогнозированиединамической нагруженности трансмиссии напереходных процессах осуществляется на основеимитационного моделирования иэкспериментального исследованияуправляемого движения. Производитсярасчет качества переходных процессов приуправлении поступательной скоростью инаправлением движения, вероятностицикличности переключения передач,включения механизма поворота исоответствующего им динамического момента. Вдальнейшем осуществляется синтезадаптивных программ управления переходнымипроцессамина основе мониторинга требуемых режимовдвижения и технического состоянияэлементов систем. На основе полученныхрезультатов разрабатываютсяконструкциисистем управления движением.

В соответствии сприведенными результатами предложенследующий алгоритм прогнозированиярезонансных режимов и решения обратнойзадачи их вывода за пределы рабочего диапазона.

  1. Определениесобственных частот до- ипослетрансформаторных зон, а также МКД поустановленным закономерностям,твердотельным чертежам элементов иупругостигасителя.
  2. Расчет функции испектральной плотностиполигармонического возмущающего моментадвигателя и гидротрансформатора.
  3. Построениесовмещенной частотной характеристикидвигателя
    и механическойчасти трансмиссии,гидротрансформатора и МКД,прогнозирование резонансных режимов, а такжеопределение соответствующего им диапазоначастот вращения вала двигателя и режимов работыгидродинамической передачи.
  4. Определениеграниц допустимого скоростного диапазоначастот вращения вала двигателя, режимовработы ГТ за которые необходимо вывестирезонанс.
  5. Расчет частотныххарактеристик элементов системы,параметров УДХ, разработка конструкции гасителей иливыбор из каталогов.

Синтез адаптивныхпрограмм управления переходнымипроцессами при регулированиипоступательной скорости заключается вопределении законов связного управлениядвигателем,ГТ или муфтой начала движения в процессетрогания с места. При управлении переключением передачрешение задачи выбора условияпереключения осуществляется в зависимости от требуемыхрежимов движения, а временная функциясвязного управления - на основе мониторинга иидентификации технического состоянияэлементов системы из условия минимизации работыбуксования фрикционных элементов,ограничения динамического момента и другихфункциональных ограничений.

Синтез адаптивныхпрограмм управления переходнымипроцессами при регулировании кривизнытраектории осуществляется на основеизмерения отклонений от заданной траектории и созданияжестких и гибких обратных связей, а такжевведения форсирующих интегро-дифференцирующихдинамических звеньев, позволяющихсократить фазовое отставание реакции,установившуюся ошибку регулирования, атакже повысить устойчивость функционированиягусеничного движителя.

Результатывыполненных исследований позволиливывести резонансные режимы за пределырабочего диапазона оборотов двигателя иуменьшить динамическую нагруженность ивибронагруженностьмоторно-трансмиссионной установки машинТМ-130, полноприводных автомобилей КАМАЗ-43106 (66), КАМАЗ-6350 88 и других машин до 26раз и обеспечить десятикратное повышениедолговечности, выполнить прогноз высокойдинамической нагруженности трансмиссийвновь проектируемых машин и решитьобратную задачу. На основе результатовисследования динамической нагруженностиМКД выполнен прогноз и установленавероятность возникновения резонансныхрежимов в проектируемых для широкогоспектра машин перспективных 6-ступенчатыхГМТ с тремя степенями свободы на прямойпередаче, атакже во фрикционных элементах управленияотдельных передач, серийно выпускаемых4-ступенчатых ГМТ. Последнее подтвержденопрактикой эксплуатаци и соответствующим анализомразрушений ФЭ. Исключение резонансныхрежимов может быть достигнуто повышениемчастоты и уменьшением амплитуды колебаний,возбуждаемых гидродинамическими процессами вмежлопаточных пространствах ГТ, выборомчисла лопаток рабочих колес, корректировкой программы управленияблокировкой ГТ, исключающей режим, прикотором возможны высокочастотные колебания,синтезом гасителя колебаний турбины,противофазным гашением, а такжекорректировкой спектра собственных частотМКД, созданием специальной формы дисков.

В условияхпроизводственных ограничений возможностиварьирования параметров конструкции,исключающих резонансные режимы,необходимая долговечность МКД обеспечивается введениемтехнологических мероприятий по снижениюконцентрации напряжений у основаниязубьев и повышению несущей способности путемпластической деформации до 15 %, а такжеповышениемповерхностной твердости у основания зубана основе нанотехнологий (лазерноенасыщение карбидами тугоплавких металлов– WC, TiC и др.).Приведенный комплекс мероприятий позволяет повыситьдолговечность МКД в 10…15 раз.

Эффективностьсинтезируемых программ управленияпоступательной скоростью и поворотомзаключается в снижении динамическогомомента, цикличности переключения иповышениясредней скорости движения, в том числе накриволинейных участках трассы. Адаптацияпрограммуправления позволяет снизить динамическуюнагруженность в 2,1 раза, работу буксованияфрикционных элементов в 1,4 раза. Средняяскорость движения по совокупностигрунтовыхдорог с числовыми характеристикамираспределения случайных величинпараметров внешней среды принятыми встатистической динамике транспортных машин приавтоматическом управлении повышается до19,5 %. При движении по дорогам с твердымпокрытием,по грязным или по заснеженным с большойинтенсивностью изменения кривизнытраектории результаты исследования дают ещебольший эффект. Во всех условиях движенияэффективность программ управлениязаключается в уменьшении вероятностивыхода за ограниченный динамический коридор,снижении уровня требований к квалификацииводителя.

Основнаяэффективность диссертационной работызаключается в создании алгоритмов прогнозирования иснижения динамической нагруженности наранних стадиях проектирования, обеспечениятребуемой долговечности элементовтрансмиссии.

Основные выводы

  1. Разработанныеметоды снижения динамическойнагруженности гидромеханическихтрансмиссий адаптацией программуправления переходными процессами прирегулировании поступательной и угловойскоростей движения транспортной машины наоснове мониторинга, идентификациитехнического состояния системы итребуемых режимов движения позволяетснизить динамическую нагруженность в 1,5…2,1раза. Методы вывода резонансных режимовработы и исключения бифуркационныхпроцессов позволяют снизить амплитудудинамического момента в 5…6 раз иобеспечить требуемый ресурс элементов,лимитирующих долговечностьтрансмиссии.
  2. На основеимитационного моделирования динамикигидромеханической трансмиссиитранспортной машины как существеннонелинейной, разветвленной системыпеременнойструктуры, содержащей кольцевые элементы,установлено, что динамическая нагруженностьопределяется не только переходнымипроцессами, но и резонансными режимами,бифуркациями. Резонансные явленияявляются высокочастотными и за 100…200 часовработытрансмиссии число циклов нагруженияпревышает базовое число циклов кривойусталости (7,2млн). В соответствии с результатами работыразработаны методы прогнозированиядинамической нагруженности и решенияобратной задачи. Разработаные конструкциигасителей для ГМТ транспортных машинпозволили вывести резонансные режимы запределы рабочего диапазона до 450 – 500 об/миндвигателя и уменьшить динамическуюнагруженность и вибрации моторно-трансмиссионной установкимашин в 5…6 раз, а на некоторых до 26-ти раз.Разработанные конструкции гасителейисключают не только резонансные режимы наосновныхчастотах, но и супергармоническиеколебания, ограничивающие долговечностьэлементовмоторно-трансмиссионной установки,стеклопакетов кабины и снижают уровенькомфортабельности машины.
  3. В результатеисследований выдвинута и подтвержденагипотеза о разрушении МКД фрикционныхэлементов вследствие возникновениярезонансных режимов, генерируемыхгидродинамическими процессами вмежлопаточном пространствегидротрансформатора в не исследованномранее диапазоне частот (700 Гц и выше). Обоснованыпути исключения резонанса повышениемчастоты, уменьшением амплитудывозбуждающих колебаний, корректировкой программыуправления блокировкой ГТ и спектромсобственных частот МКД, динамическимпротивофазным гашением. Долговечность МКДможет быть в 10…15 раз повышена на основетехнологических мероприятий, в том численанотехнологий.
  4. На основеимитационного моделирования управляемогодвижения транспортной машины, в которой водительосуществляет функции упреждающего управления извена обратной связи, установлено, что впроцессе взаимодействия с внешней средойреальная нагруженность трансмиссии в 5…6 разпревышает принимаемую при расчетах.
  5. Исследованиемдинамики переходных процессов управленияпоступательной скоростью (трогание сместа, переключение передач при разгоне)установлена необходимость адаптацииизвестных программ управления на основемониторинга и идентификации требуемых режимовдвижения и технического состояния. Наоснове численного моделирования динамикимеханической системы в процессе трогания сместа установлена зависимость интегральныхоценочных показателей от параметровуправления. Величины основныхпараметров,определяющих процесс трогания, такие как работабуксования гидротрансформатора илифрикциона, ускорение и длительностьразгона, динамичность нагрузки втрансмиссии, плавность хода и др., существенно (до 40%)зависят от податливости элементовкинематической цепи, дифферента корпуса,управления двигателем и фрикционами.Анализ результатов позволил найтиобласть оптимальных параметровуправления, обеспечивающих минимумработыбуксования и ограничение до 1,5…2,1 разадинамической нагруженности.
  6. Минимуминтегральной оценки качества переходныхпроцессов переключения передач – работыбуксования фрикционных элементов идлительности переключения достигается при связномуправлении двигателем и давлениемуправления в исполнительных элементах. Адаптацияпрограммы управления переключениемпередач позволяет снизить динамическуюнагруженность в 2,1 раза, работу буксованияфрикционных элементов в 1,4 раза, а такжеуменьшить цикличность переключенийпередач.
  7. Эффективным путемснижения динамической нагруженноститрансмиссий при движении машин на дорогахс интенсивным изменением направлениядвижения, повышения управляемости иподвижности машин, оснащенных системамиуправления поворотом с непрерывными идискретными свойствами, наряду ссовершенствованием известных решений,являетсясинтез алгоритмов, реализующихоптимальное управление с учетомустановленных новых динамических эффектов(запаздывание в системе, дивергенцияпараметровтраектории, колебания в существенно нелинейныхсистемах, ограниченияпсихофизиологических свойств водителя и др.).

По теме диссертацииопубликованы следующие основныеработы:

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |






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