автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Методы построения систем силовых гидрообъемных приводов колес полноприводных автомобилей

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (ФГУП «НАМИ»)

На правах рукописи

□ОЗОБТ45В

ПРОЧКО Евгений Игнатьевич

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ГИДРООБЪЕМНЫХ ПРИВОДОВ КОЛЕС ПОЛНОПРИВОДНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Специальность: 05.05.03 — «Колесные и гусеничные машины»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степеии кандидата технических наук

Москва — 2006

003067456

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

«Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт

«НАМИ»

На правах рукописи

ПРОЧКО Евгений Игнатьевич

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ГИДРООБЪЕНЫХ ПРИВОДОВ КОЛЕС ПОЛНОПРИВОДНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Специальность: 05.05.03 - «Колесные и гусеничные машины»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Моек 1а - 2006

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ)» и в ОАО «Инновационная фирма «НАМИ-Сервис»

Научный руководитель: доктор технических наук

Шухман С.Б.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

заслуженный машиностроитель РФ, Лауреат Государственной премии РФ Гируцкий О.И.

кандидат технических наук, профессор Селифонов В.В.

Ведущее предприятие: АМО ЗИЛ

Защита диссертации состоится « /о» января 2007 года, в / У ~ на заседании диссертационного совета Д 217.014.01 при Государственном научном центре Российской Федерации Федеральном государственном унитарном предприятии «Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (НАМИ)» по адресу: 125438, г. Москва, ул. Автомоторная, 2, ФГУП «НАМИ», в конференц-зале корпуса А, 3-й этаж. Электронная почта: admin@nami.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НАМИ.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью организации, просим направлять по указанному выше адресу. .

Автореферат разослан

« ¡Н » декабря 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат техничес ких наук, старший научный сотрудник

А.Г.Зубакин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные полноприводные автомобили не могут быть признаны в достаточной мере совершенными из-за наличия ступенчатых коробок передач, раздаточных коробок и жесткой кинематической связи между колесами. Причины, по которым нельзя обойтись без коробок передач, очевидны: диапазон изменения сопротивления движению во много раз больше диапазона изменения крутящего момента двигателя. Переключение передач приводит к разрыву потока мощности и опасности срыва грунта колесами в момент включения передачи при движении по поверхностям с низкой несущей способностью.

Ступенчатая трансмиссия, осуществляя жесткую связь двигателя с колесами, нагружает двигатель моментом, пропорциональным момелу дорожных сопротивлений, которые, в свою очередь, изменяются в широком диапазоне произвольно и независимо от водителя. В результате двигатель используется недостаточно эффективно и эксплуатационный расход топлива весьма велик. Все эти обстоятельства приводят к выводу о крайней желательности применения на полноприводных автомобилях бесступенчатых трансмиссий, особенно на многоколесных автотранспортных средствах (АТС), то есть там, где механические трансмиссии уже не способны эффективно и рационально решать задачи передачи и трансформации энергии от двигателя до движителей.

К настоящему времени отработаны бесступенчатые трансмиссии для полноприводных автомобилей с необходимым для практики диапазоном регулирования передаточных чисел двух типов: электрические и гидрообъёмные, в то время как механические фрикционные вариаторы (на легковых автомобилях) и гидромеханические трансмиссии не обеспечивают нужный диапазон бесступенчатого регулирования. Опыт применения на автомобилях электрических трансмиссий достаточно известен, а гндрообьёмным трансмиссиям (ГОТ) применительно к автомобилям до настоящего времени уделяется незаслуженно мало внимания.

Тем не менее, построение систем силовых бесступенчатых приводов колес движителя полноприводного автомобиля с помощью ГОТ в полной мере обеспечивает распределение мощности по колесам в соответствии с условиями движения.

Вышеизложенное определяет актуальность проведенного исследования.

Цель работы: создать новые методы построения эффективных гидрообъемных полнопоточных трансмиссий для многоосных полноприводных автомобилей.

Объест исследований: гидрообъемная трансмиссия полноприводного , автомобиля.

Методы исследования. В работе использованы современные положения прикладной теории колесных машин, теории силовых потоков,

методы математического моделирования движения колесных машин и функционирования их систем, основы теории и конструирования объемных гидропередач и их элементов, методы проведения инженерного эксперимента. Экспериментальные подтверждения выработанных научных и технических положений были получены в стендовых условиях и в процессе натурных пробеговых испытаний опытных образцов АТС с ГОТ.

Научную новизну составляют;

- разработка метода формирования кинематических и силовых параметров функционирования ГОТ полноприводных автомобилей;

• создание расчетной модели функционирования ГОТ полноприводного многоосного автомобиля;

- метод расчета тягово-динамических характеристик полноприводного автомобиля с ГОТ;

- метод определения полного КПД ГОТ и ее комбинированного регулирования, обеспечивающего повышение КПД ГОТ в процессе движения автомобиля;

. • предложение коэффициента энергетической обеспеченности АТС с ГОТ, показывающего граничные условия применения ее на автомобиле. КвшФигоишркар Фзимулй р^ртм;

в данной работе на основе выполненных автором теоретических и экспериментальных" исследований, расчетов и конструкторских разработок осуществлено решение важной научно-технической проблемы создания полноприводных многоосных АТС о ГОТ, позволяющей на стадиях проектирования обеспечить выбор схем, проведение расчетов для конкретных колесных машин, обеспечив существенное повышение их проходимости, тягово-динамических показателей и подвижности в условиях тяжелого бездорожья.

Достоверность результатов проведенных исследований подтверждается расчетно-экспериментальными исследованиями по проверке теоретических положений, с достаточной для инженерных расчетов сходностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, применением современной контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратуры.

Практическая ценность. Предлагаемые методы анализа, методики расчетов и проектирования позволяют при создании конструкций АТС с ГОТ:

- повысить общую подвижность при движении по бездорожью до 15...20%;

- повысить проходимость на слабых грунтах до 30%;

- повысить общий КПД ГОТ в широком эксплуатационном диапазоне на 8%;

- снизить удельный расход топлива за счет оптимального нагружекия двигателя;

- облегчить управление АТС вплоть до полной его автоматизации;

- реализовать такие компоновочные решения АТС с ГОТ, которые позволяют рационально разместить перевозимое оборудование и снизить массу шасси;

- построоть трансмиссии колесных движителей автомобилей в виде модулей ГОТ одной оси;

- разработать конструкторские решения силового привода ведущих колес посредством ГОТ для автомобиля (бхб) с полной массой 12 тонн.

Реализация основных результатов исследования представлена:

- в техническом проекте, в конструкции и в практической реализации ГОТ АВП 6x6 «Гидроход»-49061;

- в техническом проекте, в конструкции и в практической реализации ГОТ для пневмогусеничного АТС ЗИЛ-3906;

- в техническом проекте ГОТ для 150-тонного самоходного тяжеловоза НАМИ-0309;

- в техническом проекте ГОТ для сочлененного колесного АВП 8x8 НАМИ-0352.

Апробация работы. Материалы и основные положения диссертации были рассмотрены и обсуждены:

- на юбилейной конференции кафедры СМ-10, посвященной 100-летию со дня рождении А.АЛипгарта, в МГТУ им. Баумана. 1998 г.;

- на 23-й конференции ААИ «Полноприводный автомобиль -перспектива развития». г.Дмитров-7, НИЦИАМТ. 1998 г.;

- на юбилейной конференции, посвященной 175-летию МГТУ им. Баумана. Москва. 2005 г.;

- на 50-й международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиль и окружающая среда», г. Дмитров-7, НИЦИАМТ. 2005 г.;

- на 4-ом международном автомобильном форуме (МАНФ) ГНЦ РФ ФГУПНАМИ. 2006 г.;

- на постоянно действующих научных семинарах Инновационной фирмы «НАМИ-Сервис»;

- на научно-технических советах НАМИ, НИИ-21, кафедрах МАМИ, МГТУ им. Баумана. -

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 25 печатных трудах автора, в том числе 13 патентах.

Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, пяти основных глав, общих выводов к работе, списка использованных источников в количестве 130 трудов. Работа содержит 164 страницы машинописного текста, 7 таблиц, 58 рисунков и приложение на 43 страницах с 21 рисунком.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту.

б

В первой главе приведен краткий обзор применения полнопоточных ГОТ на транспортных машинах и тенденции совершенствования их элементов. Приведен анализ построения систем силовых приводов автомобилей высокой проходимости (АВП) с ГОТ.

В настоящее время расширилось применение ГОТ для силового привода движителей различных АТС, в основном многоосных полноприводных высокой проходимости и специальных - там, где преимущества ГОТ дают наибольший эффект. При этом выросло и разнообразие применяемых гидрокинематических схем, конструкций, типов гидромашин и гидроагрегатов, вспомогательных и обслуживающих систем и способов их соединения. Вместе с тем научно обоснованных методик выбора оптимальных (для конкретного АТС) конструктивно-силовых схем ГОТ, комплексного их расчета с полным учетом специфики работы, особенно сложной на многоколесных машинах, а также выбора наиболее приемлемых конструкций используемых агрегатов до сих пор недостаточно.

Общие вопросы теории автомобиля, связанные с различными трансмиссиями, в том числе с бесступенчатыми, отражены в трудах: Я.С. Агейкина, ШЗ. Аксёнова, СБ. Бахмутова, Б.Н. Белоусова, Н.Ф. Бочарова, А.Н. Вержбицкого, М.С. Высоцкого, JIJI. Гинцбурга, О.И. Гируцкого, МЛ. Гриффа, В Л. Добромирова, Ю.К. Есеновского, СЛ. Иванова, A.JI. Карунина, Г.О. Котиева, В.Н. Наумова, В.А. Петрушова, ЮЗ. Пирковского, В.Ф. Платонова, И.А. Плиева, A.A. Полунгяна, В.В. Селифонова, В.И. Соловьёва, МЛ. Чистова, В.М. Шарипова, С.Б. Шухмана, НЛ. Яценко.

Отечественную школу исследования, расчета и создания гидрообъёмных трансмиссий транспортных машин представляют: A.C. Антонов, О.М. Бабаев, КЛ. Городецкий, H.A. Ивановский, Д.Э. Кацнельсон, С.Ф. Комисарик, А.Н. Нарбут, В.А. Петров, Л.Б. Шапошник.

За рубежом созданием гидрообъёмных трансмиссий и гидромашин для них последние годы активно занимались Тома Д., Фезандье Ж., Шлоссер В., Эрнст В. и др.

Анализ показал, что в нашей стране гидрокинематические схемы ГОТ транспортных установок создавались на достаточном для того времени научно-техническом уровне. Тем не менее, расчеты велись дня стационарных общемашиностроительных установок, без учета специфики транспортных средств.

Конструктора автомобильной техники, хорошо знающие теорию, практику и особенности работы различных транспортных машин пытались самостоятельно создавать специальные высокофорсированные гидромашины в транспортном исполнении, в том числе по оригинальным конструктивно-силовым схемам (регулируемые радиально-шаровые, аксиально-плунжерные многоходовые, по схеме Ванкеля и др.), В результате упрощенного подхода к разработке гидрообъемных трансмиссий не удавалось создать достаточно работоспособные гидромашины. До создания полнокомплектных вспомогательных систем - основы нормальной работоспособности ГОТ, дело, как правило, не доходило.

Тем не менее, ри заводов: «Уралвагонзавод», завод ни. Малышева, ЦНИИ-173, СКБ ЗИЛ, СКБ МАЗ и пр. построили н в ряде случаев промли испытания различных транспортных машин с ГОТ.

Однако ю-за отсутствия методического опыта конструирования гндромашин и гидрообммшх трансмиссий ■ целом, отсутствия совершенных систем управления, а так» ю-м неподготовленности производства к юготоаленюо аысоковагружппшх прецизионных трущихся пар н умо1 ооздаюше ГОТ имели низкий КПД, высокую стоимость и шитую долговечность, тго препятствовало внедрению ГОТ ■ транспортные средства. Между тем, технический прогресс а области отдания гидрообьвмных трансмыосиЯ за рубежом ди ощутимые положительные результаты.

Проявленный вшляз показал, что при построении систем силовых приводов ГОТ ■ их пирокшеыатичоешх схем необходимо полностью учнтымт специфику р»&ли пигаолряводных АТС

В работ« изложены 9 требований к построению ГОТ АВП к 10 научно обоснованных общих требований к ГОТ любого АТС, выработанных на основе проведенного авалю» теорелпесхвх н эвотервмевталышх исследований.

На основе анализа многих схем отобраны оемь наиболее перспективных гидроюшеыгппесхнх схем ГОТ для различных АВП. В качество пример« приводятся дм га них, наиболее актуальные при создании АВП.

Рис. I ехгма //. ГОТ АТС с модульным щятздом (блок: насос - 2 п*5рамотора) кхпедей пары колес одной усжююй ося с р*гутиру*мо6 гчдр0дифферв>0(иа1ыю6 ежоъю между гидромоторами. На пример* АТС 6x6(3 еюнмых блока) жГидраход» • 49061

каысамн. На пришр* для АВП 8x8 г5923»

На основе проведенного анализа сформулированы задачи данного исследования:

1. Развитие научно-практического метода структурного построения системы силовых приводов колет движителя АВП (на примере использования ГОТ) по прогрессивному модульному принципу;

2. Уточнение метода расчета тягово-дннамнческих свойств полноприводных автомобилей, оборудованных ГОТ;

3. Проведение расчетных исследований, обеспечивающих повышение энергетических параметров АВП с ГОТ;

4. Разработка методик комплексных расчетов ГОТ с оптимальными энергетическими параметрами для полноприводных АВП с учетом работы всех вспомогательных систем;

5. Разработка научно обоснованных требований к построению гидрокинематических схем ГОТ перспективных транспортных средств с максимальным учетом специфики их работы, обеспечивающих высокую эффективность;

6. Разработка научно обоснованных требований к гидроагрегатам ГОТ для перспективных транспортных средств и методики выбора конкретных агрегатов;

7. Разработка конструктивных решений АВП с ГОТ типа 6x6 массой 12

тонн;

8. Экспериментальное подтверждение представленных теоретических положений.

ро второй главе определяются взаимосвязи между характеристиками ГОТ и параметрами движения автомобиля.

В гидроконтуре с параллельным соединением гид рои ото ров частоты их вращения связаны между собой зависимостью:

& » дм1 ■ пм1 + <7.и, • + <7„, • пмУ +... + • пм (1)

Очевидно, что частота вращения отдельного гндроматора зависит от параметров других гидромоторов, в частности, при неизменности рабочих объемов - от частоты вращения других гидромоторов. Это дает прямую аналогию с механическим дифференциалом, что позволяет называть совокупность параллельно соединенных гидромоторов гидравлическим дифференциалом.

Если известен крутящий момент М„ подводимый к насосам и их частота вращения л, а также задано соотношение крутящих моментов на колесах к - , то, зная параметры качения колес , можно

/1

определить передаточное отношение гидроконтуров а = — автомобиля Рт при скорости движения Тогда:

и силу тяги

1

аш~.

2

. Х-И-п

1 +-г-1-

+ 4-*

(2)

(3)

Одна и та же величина передаточного отношения трансмиссии может быть достигнута при множестве различных сочетаний значений рабочих объемов гидромотора и насоса. Следовательно, среди этих сочетаний следует выбрать такое, которое при текущем режиме натр ужен и* трансмиссии обеспечивает наивысший КПД.

Для этого можно воспользоваться универсальными гидравлическими характеристиками применяемых на «Гидроходе»-49061 основных гидроагрегатов (рис. 3).

лт_

Рис.3. Универсальная характеристика гидромотора А6УМ160ЕР2

С их помощью можно определить величину полного КПД ГОТ в зависимости от значений текущих энергетических параметров трансмиссии. Это однозначно требует использования комбинированного (по своей последовательности) способа регулирования насосов и гидромоторов так, чтобы добиваться максимального текущего значения КПД (оптимальный способ регулирования).

Используя замеры текущих энергетических параметров гидромашин, входящих в состав ГОТ, а также их универсальные гидравлические характеристики, параметры которых заложены в память бортовой ЭВМ, можно получить текущие значения общего КПД ГОТ в процессе движения по формуле:

Ч гот '

Т(Л.-/.»)?., |......., кя^-^-г^

Ц. Ч-л Чш* ] 7»

•в* . (4)

где Р* - давление, развиваемое 1-й насосом; Лиа» - давление подпитки; а,,а>м.- текущие частоты вращения колес и двигателя. Путем подбора параметров регулирования гидромашин возможно получение наивысших значений КПД ГОТ.

Рассматривая автомобиль как систему с одной степенью свободы, можно записать дифференциальное уравнение его движения в виде:

Л-^-Ач-г^;. (5)

где - текущее значение силы тяги на ведущих колйсах;

£Р< - текущее значение суммарного сопротивления движению; ]„ - ускорение автомобиля; 0„ - вес автомобиля;

6 - коэффициент учвта вращающихся масс, определяемый по выражению:

, . (6) г.

У, - момент инерции маховика двигателя;

- суммарный момент инерции колес; 1тр - текущее значение передаточного отношения трансмиссии; Цнр - КПД трансмиссии, равный произведению объёмного и механического КПД трансмиссии.

Тогда ускорение автомобиля определится из выражения:

94, С ¿4»,

ИЛИ X

X.

¿'■С

(8)

где безразмерный коэффициент <Г учитывает инерцию врашвюшкхся масс при разгоне автомобиля.

Л.

Время разгона определяется из выражения:

•1п—

(9)

НО)

Х6ч-2Г'"' Г.--Я; Полный путь разгона от К/-0 до У]"Упал будет равен:

" 12,96-с'ХГ.'

При построении тяговой характеристики реального АТС с ГОТ

»V» г / V ^ г ^ г щц ч/^М*« рЯОУП.

[/;-)»1„—--

( * 2 ]

(И)

используется формула для определения максимальной скорости движения

■2.

0.377 •

и максимального динамического фактора

тм • у • [СР.- - Л -^УяТ п.*]•г. и9Ж» * -

(12)

(13)

в.г; 2*.10'с.т/

При сравнительных испытаниях АВП с ГОТ «Гидроход»-49061 и близкого ему по параметрам АВП 6x6 ЗИЛ-4972 с 5-ти ступенчатой коробкой передач по определению ускорения, времени и пути разгона были получены следующие данные, представленные в виде графиков (рис. 4,5,6):

71фвяГ4Я35/

1 ! И !

\

¡V 7'

а! 1 \ М иг ?

\

£ /

1 \ \

! 1

г в я я а я в а Сксросяъ разгон V. *п/ч

а я в и

Рис. 4

# ш м ¡г *а ч я и ми

Время разгон /. с Рис. Л

* и

I

I я вяхяяи и яви Оссроал реагин У. т/ч

Рис. 6

Видно, что у АВП «Гидроход»-49061 за счет лучшего использования мощности двигателя и бесступенчатой трансмиссии выше разгонная динамика по сравнению с АВП ЗИЛ-4972 (ускорение больше на 26...30%, путь разгона меньше на 20...31%).

В третьей глав« приводятся основы выбора гидрокинематических схем ГОТ для полноприводных автомобилей и дается методика проектирования ГОТ.

Схема соединения насосов и гидромоторов определяется, в первую очередь, назначением транспортной машины, способом еб управления (бортовая система поворота, дифференциальная связь между управляемыми колесами, секционный блокированный привод и др.), требуемым силовым диапазоном регулирования трансмиссии, а также расчетными параметрами гидромашин и номенклатурой гидроагрегатов, находящихся в распоряжении разработчика.

/ V

/1 Г /

>И-|» 7 ч / 1 ✓ Л

у / У /

/ / /

/ Л ч Л ЖГ- т

У?

а*- г !

На примере анализа и расчета гидрокинематических схем ГОТ условного АВП 8x8 можно выделить 6 схем:

1) привод каждого из колес образован индивидуальным контуром «насос - гидромотор». По этой схеме передаточное отношение привода от двигателя к каждому колесу может принудительно изменяться (регулироваться) независимо от других колес. Недостаток - число насосов равно числу колес;

2) полностью гидродифференциальный привод всех колес. Возможно регулировать распределение крутящих моментов по колесам. Циркуляция мощности между колесами отсутствует,

3) комбинированный гидродифференциальный привод. Колеса объединены в группы, тележки и их параллельно соединенные гидромоторы имеют свои насосы внутри группы. В этом случае возможна блокированная связь между тележками;

4) гидромодульный привод «насос-два гидромсггора одной условной оси». Внутри каждого гидромодуля возможно регулирование распределения крутящих моментов по колесам. Связь между гидромодулями - жестко регулируемая. С помощью клапанов кольцевания все гидромодули могут составить общую гидросистему с гидродифференциальной связью между колесами. По нашему мнению, для АВП бхб, 8x8 и 10x10 эта схема является оптимальной. Она была применена на «Гидроходе» - 49061;

5) индивидуальные бортовые гидроконтуры с подводом мощности к колесам, объединенным бортовой механической блокированной связью. В этом случае повышается проходимость АВП и сокращается количество используемых гидромашин. Циркуляция мощности между колесами борта не исключается;

6) гндродифференци&льный привод колес каждого борта с межбортовой механической блокированной связью. В этом случае возможно регулирование распределения крутящих моментов по колесам каждого борта при отсутствии циркуляции мощности между ними.

Для определения основных параметров ГОТ и для выбора параметров гидромашин исходят из следующих зависимостей: свободная мощность примененного двигателя:

где Кюа- коэффициент сопротивления воздуха; 5 - лобовая площадь автомобиля (м2); а - заданный уклон дороги при движении с С«, (град); /«"" - сопротивление качению при У^; 2, - количество однотипных насосов в насосной станции;

+ С„ (ь1па + /„""" • соз а) х

(14)

tyu« - механический КПД гидромотора при его максимальной частоте вращения;

Чт* • объёмный КПД насоса при давлении 9... 10,5 МПа; щ,п • КПД соединительной карданной передачи.

Достаточность энергетических параметров проектируемого АТС с ГОТ определяется по предлагаемому критерию: коэффициенту его энергетической обеспеченности:

Ц\у ш (15)

Для АВП с ГОТ К, > 1,65.

Требуемая максимальная производительность насосной станции , максимальное давление в гидросистеме, максимальный рабочий объем каждого гидромотора и его максимально допустимая частота вращения подсчитываются соответственно по формулам (33, З.б, 3.7, 3.12). Номера данных формул соответствуют их номерам в основном тексте диссертации.

Из номенклатуры выпускаемых в настоящее время передовыми фирмами объемных гидромашин мобильного исполнения можно подобрать регулируемые аксиальные насосы н гидромоторы с приемлемыми энергетическими показателями, способные обеспечить нормальную работу ГОТ на АТС с нагрузкой на колесо до 62,5 кН, с максимальным динамическим фактором 0,85 и с максимальной скоростью движения до 100 км/ч.

В четвертой главе отражены особенности проектирования вспомогательных систем ГОТ.

Полноценное функционирование ГОТ невозможно без рационального конструктивного исполнения вспомогательных систем, к которым в обязательном порядке относятся следующие системы: подпитки, охлаждения гидромашин и других гидроагрегатов, предохранительные (от перегрузок в трансмиссии), предпускового подогрева и термостатирования, фильтрации рабочей жидкости; компенсации расширения рабочей жидкости; нульустановления насосов, наката и гидравлического стопоре ния гидромоторов, дублирования основных гидроагрегатов, демпфирования крутильных колебаний, контроля состояния ГОТ, управления, кольцевания отдельных гидроконтуров.

Рабочий объем насоса подпитки должен быть не ниже:

Чт - fl- -n^-a-lJ- 'У{Г (16)

Рюш* ' 'da

где /W- давление на выходе насоса подпитки; Лгш« - номинальное давление в гидропередаче; n^u - номинальная частота вращения вала гидромашины; Умы - номинальная вязкость рабочей жидкости; г)^ - объемный КПД насоса подпитки; К,„иКь,- коэффициенты, учитывающие долю внутренних утечек и допустимое снижение объемного КПД гидромашин.

Система охлаждения необходима для отвода тепла, в которое, в конечном счете, преобразуются все потери в ГОТ. Проблема охлаждения

ГОТ вызвана тем, что рабочая жидкость имеет, как правило, низкую удельную теплоемкость (у минеральных масел С = 1,88 кДж/кг), малый допустимый диапазон нагрева (от исходной рабочей температуры 50...70°С до предельной 100...120°С) и относительно небольшую общую массу (емкость).

Многочисленные опыты подтвердили высокую результативность охлаждения гидроприводов путем принудительного прокачивания охлажденной рабочей жидкости через корпуса гидромашин.

Расчет системы охлаждения ГОТ проводится на режиме установившегося движения машины при следующих параметрах:

N -0,75•А/«"*1, Р ш 0.67 п, - 0.75 п1тю.

Минутная подача рабочей жидкости через теплообменник, необходимая для отвода тепла из ГОТ, также рассчитывается.

Система автоматического управления ГОТ служит для обеспечения эффективной работы транспортного средства в переменных условиях движения.

Объемные гидромашины, в отличие, например, от гидродинамических трансформаторов, не обладают внутренней автоматичностью. Изменение их рабочих объемов требует принудительного управления с помощью исполнительных механизмов.

Реализация возможностей «гибкой трансмиссии» невозможна без применения автоматической системы управления силовым приводом колес.

Структурная блок-схема автоматической системы управления автомобиля с колесной формулой бхб представлена на рис. 7.

регулируемым силовым приводом колес автомобиля 6x6

В данной схеме использованы следующие датчики:

- датчик положения органа подачи топлива;

- датчик положения педали управления;

- датчик угла поворота рулевого колеса;

• датчики обратной связи регулируемых агрегатов силового привода;

- датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;

- датчики частоты вращения колес;

- датчики, измеряющие крутящие моменты, подводимые к колесам.

Описанная система автоматического управления способна реализовать разработанные алгоритмы, обеспечивающие максимальные тягово-сцепные свойства полноприводного автомобиля и повышение его средних скоростей движения Н экономичности.

Весьма перспективными являются аксиально-поршневые регулируемые гидромашины с силовым карданом и с золотниковым распределением.

В качестве примера конструкций объемных гидромшшш, специально созданных для работы в составе ГОТ вы сок о нагруженных АВП, приводится на рис. 8 аксиально-поршневая гидрсмащина с силовым синхронным карданным шарниром типа «Бирфнльд» и золотниковым распределением

Рис, 8

В пятой главе показана практическая реализация методов построения систем силовых приводов колес АТС с ГОТ на примере автомобиля 6x6 «Гидроход» - 49061.

Целью создания образца АВП 6x6 «Гидроход» - 49061 с ГОТ являлось изучение влияния гибкой бесступенчатой автоматизированной трансмиссии на повышение проходимости по слабым грунтам, общей подвижности (средней скорости движения) по бездорожью и снижения затрат мощности (и соответственно расхода топлива).

В образец были заложены решения всех необходимых элементов и узлов, свойственные полноценному автомобилю, частично в макетном исполнении, что позволяло бы выявить их слабые стороны н неудачные решения для возможности создания более совершенных ГОТ будущих АВП.

В основу была положена модульная схема И (гл. 1) ГОТ с жестким

регулируемым приводом каждой условной оси с помощью силового контура, состоящего из одного регулируемого насоса н 2-х регулируемых гидромоторов.

В ГОТ были заложены следующие принципы:

а) Все основные гидромашины - аксиальные, регулируемые и обратимые, с дистанционной электропропорцнональной системой управления, о максимальной ее автоматизацией. Применение регулируемых гидромашин позволило рее ширить силовой диапазон ГОТ;

б) Все гндромоторы установлены неподвижно на раме н связаны с насосами жесткими трубопроводами из нержавеющей стали с гибкими компенсаторами, а с колесами - карданными валами с понижающими редукторами. Это повышает надёжность приводов, облегчает их обслуживание н уменьшает неподрессоренные массы движителя;

в) Трансмиссия должна иметь симметричный реверс без разрыва потока мощности с малым временем ( ~ 0,25 с) изменения направления движения;

г) Управление ГОТ - по негативному принципу: отсутствие управляющего или разрешающего сигнала приводит к отключению агрегата или к переводу его на работу с более низкими значениями контрольных параметров;

д) Охлаждение гедромашш - путем прокачки рабочей жидкости через их корпуса с последующей подачей нагретой жидкости в теплообменники. Автоматическая регулировка температуры рабочей жидкости - с помощью клапана-термостат*;

е) Отсутствие золотниковых устройсш в магистральных линиях с последовательным в них включением, ввиду их недостаточной надежности в условиях работы мобильных машин (залипанне, заедание, коррозия, гидравлическая эрозия, абразивный износ);

ж) Фильтрация рабочей жидкости с тонкостью 5...10 мкм на входе в насосы подпитки и с тонкостью 12...16 мхм - на выходе из них. Обязательное наличие индикаторов загрязнения;

з) Применение предохранительных клапанов непрямого действия (с пилотным электроуправлением) в качестве клапанов няката («нейтрали»);

и) Высокая пылегрязевлагозащкта всех агрегатов ГОТ;

к) Всемерное снижение массы ее агрегатов и узлов ГОТ (т.е. высокая весовая культура проектирования);

л) Гидробак имеет систему наддува воздухом до давления не ниже О.ОЗЗМПа, что позволяет установить на линии всасывания насосов подпитки фильтры с тонкостью фильтрации 5... 10 мкм;

м) Промывка магистральных трубопроводов путем подачи на линию всасывания всего расхода насосов подпитки для удаления из них продуктов износа, воздуха, для их охлаждения, компенсации утечек и смены рабочей жидкости.

Выбор гидроагрегатов и их параметров для ГОТ «Гидроход»-49061 приведен в «Приложении».

Применены: приводной дшгвтель «Г)с&о!1 01см1 540» с максимальной мощностью Ы,- 183,8 кВт при 2100 мин'1; три магистральных регулируемых и реверсивных насоса А4\ЧЭ125ЕР'2 с максимальным рабочим объемом ~125ог, максимальной частотой вращения - 2904 мин'1 и предельным разумеемым давлением 45МПа,' шесть регулируемых гидромоторов АбУМ160ЕР2 с максимальным рабочим объемом 160 см*. минимальным -36,16 см1, о максимальной частотой крашения - 4560 мин'1.

Гадроюиимапичоскаа схема ГОТ АВП *Гвдрохсда-49061 представлена на рис. 9.

РжГ9

Полностью описание схемы работы ГОТ дается в текста диссертации.

Предварительные испытания образца ка беговых барабанах комплекса «Кавказ» AMO ЗИЛ показали его работоспособность и в целом соответствие заложенным параметрам, В частности, осевая сила таги (ка одной барабаяе) достигала 34,276 кН при давлении в гидросистеме 39 МПа, Проводились комплексные проверки и ходовые испытания образца на Центральном авто полигоне (г Дмитров), которые в целом подтвердили правильность выбранных технических решений, схемы, конструкция ГОТ я основных технических хяраггфяствк ажтоисбнд*. В частности, была достигнута максимальная скорость движения 82 км/ч, минимальная («ползуча») скорость составляла 0,8 км/ч. Тяговое усилие на крюке ажтоиобипя достигало 73,575 кН при давлении я гидросистеме 27,5 МПа. Температура рабочей жидкости в гидросистеме в летний период не превышала 77°С.

Рис, 10. Построенный образец «Гидроход» - 49061

Проведенные с 2003 — 2006 гг. полигонные и стендовые испытания АВП «Гидроход» - 49061 с ГОТ позволяют сделать предварительные выводы и дать рекомендации, полезные при продолжении дальнейших работ в этом направлении:

1. Удельная мощность (свободная) АВП с ГОТ должна составлять не менее 18 кВт/т (сейчас 15,3 кВт/т). В противном случае невозможно получить при движении с максимальной скоростью до 100 км/ч требуемый динамический фактор не менее 0,04.

2. Обязательно негативное управление рабочими объемами гидромоторов.

3. Обязательно наличие на всех регулируемых гидромашинах датчиков обратной связи положения регулируемого органа (наклонной шайбы и блока цилиндров).

4. Выходящая из корпусов основных гидромашин охлаждающая рабочая жидкость должна проходить через теплообменник до поступления в гидробак.

5. Желательна установка предпускового подкачивающего насоса с приводом от двигателя с автоматом разгрузки (при включении муфты сцепления и соответственно насосной станции).

6. Клапаны наката (гидравлической нейтрали ГОТ) должны быть с позитивным управлением (при отсутствии электросигнала клапан открыт).

7. Рабочий объем гидробака может не превышать Э0...35-секундную максимальную производительность всех насосов подпитки.

8. Применяемая рабочая жидкость должна иметь вязкость не менее 22сСт при температуре +50°С и не выше 1500 сСт при температуре - 40°С.

Бесступенчатая трансмиссия с «гибкой» характеристикой, к которой относится и ГОТ, позволяет также улучшить экологические показатели на полноприводных АВП. Этому содействуют следующие преимущества ГОТ:

1, К колесам АВП подводится безразрывный поток мощности во всем силовом и скоростном диапазоне с жесткой моментной характеристикой. Это

уменьшает вероятность срыва грунта, обычно наблюдаемого в момент переключения передач на АТС со ступенчатой трансмиссией;

2. Отсутствие раздельного буксования колес - к каждому из них подводится тот крутящий момент, который может быть реализован по условию сцепления с грунтом. Это также уменьшает возможность срыва верхнего слоя грунта (колеса не доводятся до его «фрезерования») и уменьшает глубину прокладываемой колеи;

3. Возможность получения низкой (< 1 км/ч) «ползучей» скорости движения по фунту без ограничений по времени. Развиваемая при этом невысокая мощность на колесах сводит к минимуму и разрушающее воздействие на грунт;

4. Двигатель обычно работает при постоянной частоте вращения в наиболее экономичной зоне, что значительно уменьшает выброс вредных веществ в атмосферу;

5. Возможность гибкого управления силовыми контурами условных осей и выведения их, в зависимости от дорожной обстановки, на различные схемы соединений заметно снижает коэффициент воздействия на почву Кпч,\

6. Возможность дистанционного управления безлюдного АТС, находящегося в экологически неблагоприятных условиях. Это преимущество ГОТ особенно полезно при ее применении в поисково-спасательной технике.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработан метод построения гидрокинематических схем ГОТ применительно к конкретному типу полноприводных автомобилей, в том числе перспективных конструкций с учетом специфики их применения. Проведенный анализ позволил предложить семь наиболее рациональных схем.

2. Разработаны уточненные методы расчета тягово-динамических показателей полноприводных автомобилей с ГОТ, имеющую жесткую моментную характеристику, позволяющие на стадии проектирования получить заданные показатели их эксплуатационных свойств.

3. Предложен и обоснован новый комбинированный метод регулирования ГОТ, позволяющий достигать наибольший КПД системы «насос-гидромотор» до 0,85 в текущих условиях ее нагружения.

4. Предложен коэффициент энергетической безопасности (К,), позволяющий на предварительной стадии проектирования АТС с ГОТ определить возможность получения требуемых тягово-динамических показателей. Для современных АВП с ГОТ должен быть К, >1,65.

5. Разработанные методы построения систем силовых приводов колес по прогрессивному модульному принципу (насос - два гидромотора) позволяют получить оптимальную структуру основных и вспомогательных гидроагрегатов, их параметров, способов соединений и за счет системы управления реализовать максимальные сцепные возможности каждого ведущего колеса при одновременном общем снижении сопротивления движению автомобиля.

6. Разработаны научно обоснованные требования к более прогрессивным гидроагрегатам для перспективных транспортных средств и предложены новые конструктивно-силовые схемы, которые позволят повысить эффективность АТС за счет роста общего КПД (на 4...6,5%), увеличения диапазонов регулирования (у гидромоторов - в 1,52 раза), снизить удельную массу ГОТ на 25. ..35% и др.

7. Построенный АВП типа 6x6 с ГОТ «Гидроход»-49061 экспериментально подтвердил правильность разработанных теоретических положений и конструктивных решений: силовой модуль «насос - два гидромотора для привода колес одной условной оси»; использование регулируемых насосов и гидромоторов с электропропорциональной системой управления; использование раздельного управления гидромоторами каждого модуля для получения регулируемого гидродифференциального привода; возможность получения блокированного и регулируемого гидродифференциального межосевого привода колес.

8. Проведенные на Центральном автополигоне испытания показали, что автомобиль «Гидроход»-49061 по сравнению со своим аналогом ЗИЛ-4972 с механической трансмиссией способен: увеличить проходимость до 30%; повысить среднюю скорость движения на 10...12%; снизить расход топлива на 8... 10%; повысить надежность за счет снижения динамических нагрузок в трансмиссии; осуществить устойчивое движение передним и задним ходом на скоростях от 0,7 до 82 км/ч.

9. Применение в качестве силового привода колес полноприводного автомобиля гидрообъймной трансмиссии позволило за счёт гибкого регулирования и безразрывного подвода к движителю крутящего момента снизить экологический ущерб до 25%.

Основные положения диссертации отражены в следующих печатных работах:

1. Прочко ЕЛ. Вопросы проектирования гидрообъмной трансмиссии транспортной машины. ЭИ «Конструкции автомобилей». НИИНАВТОПРОМ, Mi 1980, Выпуск № 5, с.32-40.

2. Прочко ЕЛ. Создание гидрообъемной трансмиссии транспортной машины. ЭИ «Конструкции автомобилей», НИИНАВТОПРОМ, М, 1980, Выпуск №8, с. 11-21.

3. Прочко В.И., Шухман CJ>. Применение гидрообъемной трансмиссии на полноприводном АВП 6x6. Материалы XXI конференции ААИ, Н.Новгород, 1997, с.14-19.

4. Шухман СЛ., Соловьев В.И., Прочко Е.И. Гидрообъемные -перспектива для полноприводных АТС. «Автомобильная промышленность», 1997, Яа б, с.21-23.

5. Прочко Е.И. Применение гидрообъемных трансмиссий на автомобилях высокой проходимости. Материалы юбилейной конференции кафедры СМ-10, посвященной 100-летию со дня рождения А.А. Липгарта, в МГТУ им.Баумана, 1998, с.27-31

6. Шухман С.Б., Прочко Е.И. Применение автоматических гидрообъемных трансмиссий на полноприводных автомобилях. Материалы ХХШ конференции ААИ «Полноприводный автомобиль - перспективы развития (тезисы, доклады)». Дмитров-7, НИЦИАМТ, 1998, с.90-93.

7. Соловьев В.И., Шухман С.Б., Прочко Б.И. АСУ гидрообъемной трансмиссии полноприводного автомобиля. «Автомобильная промышленность». 1999, № 5, с.10-14.

8. Шухман С.Б., Анкинович Г.Г., Соловьев В.И., Прочко Е.И. Полноприводный автомобиль с гидрообъемной трансмиссией. «Журнал ААИ». 2003, № 6(23), с.18-23.

9. Маляревич В.Э., Эйдман A.A., Прочко Е.И. Повышение эксплуатационных свойств полноприводных автомобилей за счет индивидуального силового привода колес. «Журнал ААИ». № 5(34), 2005, с .30-33

10. Прочко ЕЛ., Анкинович Г.Г., Маляревич В.Э. Повышение эксплуатационных и экологических показателей полноприводных автомобилей за счёт применения гидрообъёмной трансмиссии. Сб. трудов Всероссийской научно-технической конференции. Тольятти: ТГУ. 2005, с.27-29.

11. Шухман С.Б., Соловьёв В.И., Прочко Е.И. Повышение КПД полнопоточной трансмиссии за счёт комбинированного способа регулирования гидромашин. «Вестник машиностроения», М., 2006, №2, с.27-32.

12. Маляревич В.Э., Прочко ЕЛ., Курмаев Р.Х. Оценка динамики полноприводного автомобиля с гвдрообъемной трансмиссией при проектировании и особенности построения экспериментальных исследований // Проблемы и перспективы автомобилестроения в России: Материалы 53-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров. - Ижевск: ООО «Издательский дом «Парацельс».-200б, с.121-130.

Патенты

1. Патент на изобретение №2236357 (РФ). Полноприводная колесная машина. 2004 (в соавторстве).

2. Патент на полезную модель №37162 (РФ). Гидравлическая система гидрообъемной трансмиссии. 2004 (в соавторстве).

3. Патент на полезную модель №37170 (РФ). Гидрообъемная трансмиссия машины. 2004 (в соавторстве).

4. Патент на полезную модель №38715 (РФ), Гидроход. 2004 (в соавторстве).

5. Патент на полезную модель №45487 (РФ). Гидрообьемный привод машины. 2005 (в соавторстве).

6. Патент на изобретение №2245260 (РФ). Полноприводная колесная машина с гидрообъемной трансмиссией. 2005 (в соавторстве).

7. Патент на изобретение №2256564 (РФ). Гидрообъемная трансмиссия транспортной машины. 2005 (в соавторстве).

8. Патент на изобретение №2264571 (РФ). Устройство управления гидрообъемной трансмиссией колесной машины. 2005 (в соавторстве).

9. Патент на изобретение №2264572 (РФ). Система управления гидрообъемной трансмиссией многоколесной транспортной машины.

2005 (в соавторстве).

10. Патент на изобретение №2271943 (РФ). Трансмиссия гидрохода. 2006 (в соавторстве).

11. Патент на изобретение №2271944 (РФ). Устройство управления фрикционной муфтой привода насосной станции гидрообъемной трансмиссии гидрохода. 2006 (в соавторстве).

12. Патент на изобретение №2277647 (РФ). Гидрообьемный привод самоходной машины. 2006 (в соавторстве).

13. Патент на изобретение №2280796 (РФ). Гидрообъемная трансмиссия с управляемой фрикционной муфтой привода насосной станции.

2006 (в соавторстве).

Прочко Евгений Игнатьевич

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ГИДРООБЪЕМНЫХ ПРИВОДОВ КОЛЕС ПОЛНОПРИВОДНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Специальность: 05.05.03 - «Колесные и гусеничные машины»

Подп. кпеч. 12.12.2006. Формат 60x90/16. Усл. печ. л. 1,5. Уч.- изд. л. 1,22. Заказ 69-06. Тираж 100 экз.

ОРНТИ НАМИ. Москва, А-438, Автомоторная ул., 2.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СИЛОВЫХ СХЕМ ПРИВОДА КОЛЁС С

ПОМОЩЬЮ ГОТ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Общие положения

1.2. Обоснование целесообразности применения на автотранспортных средствах гидрообъёмных трансмиссий

1.3. Краткий обзор применения полнопоточных гидрообъемных трансмиссий на транспортных машинах и тенденций совершенствования их элементов

1.4. Краткий сравнительный анализ применения ГОТ и электрической трансмиссии на автомобилях высокой проходимости

1-5. Задачи исследования

ВЫВОДЫ к главе

ГЛАВА 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ МЕЖДУ

ПАРАМЕТРАМИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ И ПАРАМЕТРАМИ ГОТ

2.1. Определение параметров разгона автомобиля с ГОТ

2.1.1. Определение ускорений при разгоне автомобиля

2.1.2. Определение времени разгона

2.1.3. Путь разгона («Б»)

2.2. Общие положения

2.3. Взаимосвязь параметров движения автомобиля с параметрами автономных гидроконтуров ГОТ

2.4. Повышение КПД полнопоточной гидрообъемной трансмиссии за счет комбинированного способа регулирования гидромашин

2.5. Построение тяговой характеристики автомобиля с ГОТ

ВЫВОДЫ к главе

ГЛАВА 3. ОСНОВЫ ВЫБОРА ГИДРОКИНЕМАТИЧЕСКИХ СХЕМ

ГОТ ДЛЯ ПОЛНОПРИВОДНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ И МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГОТ

3.1. Привод каждого из колес образован индивидуальным контуром «насос-гидромотор»

3.2. Полностью гидродифференциальный привод всех колес

3.3. Комбинированный гидродифференциальный привод колес

3.4. Схема ГОТ с индивидуальными бортовыми контурами и подводом мощности к колесам, объединенным бортовой механической блокированной связью

3.5. Гидродифференциальный привод колес, объединенных бортовой механической блокированной связью.

3.6. Анализ и построение систем силовых приводов автотранспортных средств (АТС) высокой проходимости с ГОТ. Гидрокинематические схемы. Рекомендации по выбору птимальных схем для перспективных АТС.

3.7. Примеры выполнения различных систем силовых приводов АТС высокой проходимости на основе их семи наиболее перспективных гидрокинематических схем, выбранных в результате проведённого анализа

3.8. Определение основных параметров ГОТ и подбор гидромашин

3.8.1. Основные сведения по конструктивному исполнению гидромашин различных типов и их параметрам

3.8.2. Выбор конкретного вида и типоразмера гидромоторов

3.8.3. Выбор конкретного вида и типоразмера насосов

3.8.4. Определение параметров двигателя

3.8.5. Методика определения полного (общего) КПД ГОТ полноприводного автомобиля в процессе работы

ВЫВОДЫ к главе

ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ГОТ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К АВП. ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ РАЗВИТИЯ

4.1. Система подпитки

4.1.1. Выбор параметров насоса подпитки ГОТ

4.2. Система охлаждения

4.3. Предохранительная система

4.4. Система предпускового подогрева и термостатического регулирования температуры гидромашин

4.5. Система фильтрации рабочей жидкости

4.6. Система компенсации расширения рабочей жидкости

4.7. Система нульустановления

4.8. Система наката и стопорения транспортного средства

4.9. Система дублирования

4.10. Система демпфирования крутильных колебаний

4.11. Система контроля

4.12. Система автоматического управления ГОТ

4.12.1. Алгоритм системы автоматического управления регулируемым приводом колес по условию обеспечения максимальной силы тяги и минимального сопротивления движению

4.13. Конструктивное исполнение основных элементов, входящих в состав ГОТ

4.14. Перспективы развития ГОТ и ее элементов для транспортных машин

ВЫВОДЫ к главе

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПОСТРОЕ-ЕНИЯ СИСТЕМ СИЛОВЫХ ПРИВОДОВ КОЛЁС АТС С ГОТ

НА ПРИМЕРЕ АВТОМОБИЛЯ 6X6 «ГИДРОХОД»

5.1. Описание гидрокинематической схемы гидрообъемной трансмиссии АВП 6x6 «Гидроход»-49061 .(рис. 5.1).

5.2. Испытание АВП «Гидроход»-49061.

5.3. Некоторые итоги результатов испытаний «Гидроход»

5.4. Повышение экологических показателей полноприводных автомобилей при применении бесступенчатых трансмиссий

ВЫВОДЫ к главе

Общие выводы

1. Разработаны научно обоснованные требования к построению гидрокинематических схем ГОТ применительно к конкретному типу полноприводных автомобилей, в том числе перспективных конструкций с учетом специфики их применения. Проведенный анализ позволил предложить семь наиболее рациональных схем.

2. Разработаны уточненные методы расчета тягово-динамических показателей полноприводных автомобилей с ГОТ, имеющую жесткую моментную характеристику, позволяющие на стадии проектирования получить более точные показатели их эксплуатационных свойств.

3. Предложен и обоснован новый комбинированный метод регулирования ГОТ, позволяющий достигать наибольший КПД системы «насос-гидромотор» до 0,85 в текущих условиях ее нагружения.

4. Предложен коэффициент энергетической безопасности (Кэ), позволяющий на предварительной стадии проектирования АТС с ГОТ определить возможность получения требуемых тягово-динамических показателей. Для современных АВП с ГОТ должен быть Кэ > 1,65.

5. Разработанные методы построения систем силовых приводов колес по прогрессивному модульному принципу (насос - два гидромотора) позволяют получить оптимальную структуру основных и вспомогательных гидроагрегатов, их параметров, способов соединений и за счет системы управления реализовать максимальные сцепные возможности каждого ведущего колеса при одновременном общем снижении сопротивления движению автомобиля.

6. Разработаны научно обоснованные требования к более прогрессивным гидроагрегатам для перспективных транспортных средств и предложены новые конструктивно-силовые схемы, которые позволят повысить эффективность АТС за счет роста общего КПД (на 4.6,5%), увеличения диапазонов регулирования (у гидромоторов - в 1,52 раза), снизить удельную массу ГОТ на 25.35% и др.

7. Построенный АВП с ГОТ «Гидроход»-49061 типа 6x6 экспериментально подтвердил правильность разработанных теоретических положений и конструктивных решений: силовой модуль «насос - два гидромотора для привода колес одной условной оси»; использование регулируемых насосов и гидромоторов с электропропорциональной системой управления; использование раздельного управления гидромоторами каждого модуля для получения регулируемого гидродифференциального привода; возможность получения блокированного и регулируемого гидродифференциального межосевого привода колес.

8. Проведенные на Центральном автополигоне испытания показали, что автомобиль «Гидроход»-49061 по сравнению со своим аналогом ЗИЛ -4972 с механической трансмиссией способен: увеличить проходимость до 30%; повысить среднюю скорость движения на 10. 12%; снизить расход топлива на 8. 10%; повысить надежность за счет снижения динамических нагрузок в трансмиссии; осуществлять устойчивое движение передним и задним ходом на скоростях от 0,7 («ползучей») до 82 км/ч (максимальной), снизить экологический ущерб до 20%.

1. Абрамов Е.И., Колесниченко К.А, Маслов В.Т. Элементы гидропривода (справочник). Изд. 2-е. Киев «Техника», 1977.

2. Агейкин Я.С. Вездеходные колесные и комбинированные движители. М. «Машиностроение». 1972.

3. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М. «Машиностроение». 1981.

4. Айзерман М.А. Элементы теории автоматических прогрессивных трансмиссий непрерывного действия. Труды НАТИ, вып. 40, М, 1941.

5. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. М. «Машиностроение».1989.

6. Аксиально-поршневые передачи в автомобилях. Пер. с английского. X. 1961.

7. Александров Е.Б. и др. Современные механизмы распределения мощности в трансмиссии легковых автомобилей. Изд. ЦНИИТЭНиавтопром. 1989.

8. Антонов A.C., Запрягаев М.М. Гидрообъемные передачи транспортных и тяговых машин. JI. «Машиностроение», 1968.

9. Антонов A.C. Комплексные силовые передачи. Теория силового потока и расчет передающих систем. JI. «Машиностроение», 1981.

10. Антонов A.C. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. JI. «Машиностроение», 1975.

11. Полунгян A.A. и др. (Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф., Зузов В.Н., Фоминых А.Б., Цыбин B.C.) Проектирование полноприводных колёсных машин. Т.2,2000. Под общ.ред. A.A. Полунгяна.

12. Полунгян A.A., Фоминых А.Б., Динамическая нагруженность трансмиссий колёсных машин, методы расчёта и снижения её на стадии проектирования (труды МВТУ). 1986. № 463 стр. 61-75

13. Башта Т.М. Гидравлические приводы летательных аппаратов. М. «Машиностроение», 1967.

14. Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М. «Машиностроение», 1974.

15. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М. «Машиностроение», 1971.

16. Башта Т.М, Руднев С.С., Некрасов Б.Б., Байбаков О.В., Кирилловский Ю.Л. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М. «Машиностроение». 1982.

17. Башта Т.М. Гидроприводы и гидропневмоавтоматика. М. «Машиностроение». 1972

18. Башта Т.М., Зайченко И.З., Ермаков В.В. и др. Объемные гидравлические приводы. М. «Машиностроение», 1969.

19. Бабаев О.М., Игнатов Л.Н., Кисточкин Е.С. и др. Объемные гидромеханические передачи. Л. «Машиностроение», 1987.

20. Белянин П.Н. Исследование процесса тонкой очистки рабочей жидкости авиационных гидросистем в центробежном силовом поле. Ст. «Гидропривод и гидроавтоматика в машиностроении», М. «Машиностроение», 1966.

21. Бауэрз. Гидростатические передачи для транспорта. Пер. с английского. М. 1960.

22. Брук Л. Полноприводные легковые автомобили. М. «Автомобильная промышленность США». 1988. № 3.

23. Ванцевич В.В., Синтез схем привода к ведущим мостам и колёсам многоприводных транспортно-тяговых машин. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. Минск. 1992.

24. Ванцевич В.В., Высоцкий М.С., Гилелес Л.Х. Мобильные транспортные машины. Взаимодействие со средой функционирования. Минск. 1998.

25. Ванцевич В.В., Дубовик Д.А. Оптимизация привода ведущих колес тягача 8x8. Механика-99. Материалы II Белорусского конгресса по теоретической и прикладной механике. Мн. 1999.

26. Васильченко В.А., Беркович Ф.М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. М. «Стройиздат», 1978.

27. Вержбицкий В.П., Ильев Н.Г., Кацнельсон Д.Э., Камаев Г.Л. Методические принципы расчета и компоновки гидрообъемной трансмиссии. «Автомобильная промышленность», 1975, № 10.

28. Волков Д.П., Крайнев А.Ф. Трансмиссии строительных и дорожных машин. М. «Машиностроение», 1974.

29. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. Пер. с англ. М. «Машиностроение». 1982.

30. Гавриленко Б. А., Минин В.А., Рождественский С.Н. Гидравлический привод. М. «Машиностроение». 1968.

31. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М. «Машиностроение», 1972.

32. Гидравлический следящий привод. Под ред. Лещенко В.А. М. «Машиностроение», 1968.

33. Гидравлические трансмиссии современных зарубежных тракторов. М. 1962.

34. Гидропривод и гидроавтоматика в машиностроении. Сборник статей. М. «Машиностроение», 1966.

35. Гидростатическая трансмиссия для самоходных машин. Пер. с английского. М. 1960.

36. Гидростатическая трансмиссия с приводом на 2 и 4 колеса. Пер. с английского. Т. 1962.

37. Гидростатические приводы ходовой части транспортных машин. Пер. с английского. JI. 1962.

38. Гинцбург Л. Л., Есеновский Ю.К., Поляк Д.Г. Сервоприводы и автоматические агрегаты автомобилей. М. «Транспорт», 1968.

39. Гинцбург JI.JI. Гидроусилители рулевого управления автомобилей. М. «Машиностроение», 1972.

40. Гируцкий О.И, Есеновский Ю.К., Поляк Д.Г. Электронные системы управления агрегатами автомобиля. М. «Транспорт», 2000.

41. Гируцкий О.И, Есеновский Ю.К., Баранов В.В., Дзядык М.Н., Мазалов Н,Д., Новоселецкий И.Г., Пыткин А.Ю. Гидромеханические передачи автобусов. М. «Транспорт». 1977.

42. Гируцкий О.И, Мазалов Н.Д. Влияние гидромеханических передач на проходимость полноприводного грузового автомобиля. Труды НАМИ, вып. 139,1972.

43. Городецкий К.И. Гидрообъемные передачи на тракторах. М.1961.

44. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. Учебник для вузов. Мн. Вышейшая школа. 1986.

45. Грифф М.И. Качество, эффективность и основы сертификации машин и услуг. Издательство ассоциации строительных вузов. М. 2004.

46. Гладов Г.И., Петренко A.M. Специальные транспортные средства. Проектирование и конструкции. М. «Академкнига». 2004.

47. Данилов Ю.А., Кирилловский Ю.Л., Колпаков Ю.Г. Аппаратура объемных гидроприводов. Рабочие процессы и характеристики. М. «Машиностроение», 1990.

48. Добромиров. В.Н. Автомобили двойного назначения. Основы теории специальных свойств. М. 2000.

49. Динамика гидропривода. Под ред. Прокофьева В.Н. М. «Машиносроение», 1972.

50. Есеновский Ю.К., Поляк Д.Г., Волобуев Е.Ф. Характеристики бесступенчатых механических трансмиссий, перспективы и области их применения. Сб. научн. трудов НАМИ, М, 1990.

51. Есеновский Ю.К., Поляк Д.Г. Современные концепции автоматизации механических трансмиссий грузовых автомобилей. «Автомобильная промышленность». № 12,1996.

52. Есеновский Ю.К., Котляренко В.И. Вездеходные транспортные средства для труднодоступной местности. Сб. научн. трудов НАМИ, вып. 226,2000.

53. Иванов С.Н., Савельев В.А., Кочешков Н.П. Моделирование динамических процессов в системе «силовой агрегат трансмиссия -автомобиль». Сб. научн. трудов НАМИ, вып. 230,2002.

54. Иванов С.Н., Савельев В.А., Кочешков Н.П. Карданные передачи трансмиссий. «Автомобильная промышленность», № 12,1988.

55. Иванов С.Н., Есеновский Ю.К., Стефанович Ю.Г., Черняйкин В.А. Пути совершенствования конструкций карданной передачи. «Автомобильная промышленность», № 7,1974.

56. Иващенко H.H. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. М. «Машиностроение», 1978.

57. Илларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М. «Машиностроение». 1970.

58. Кабаков М.Г., Стесин С.П. Технология производства гидроприводов. М. «Машиностроение», 1974.

59. Карунин A.JL, Гусаков Н.В., Зверев И.Н., Мерзликин П.А., Пешкилев А.Г., Селифонов В.В., Серебряков В.В., Степанов И.С. Конструкция автомобиля. Шасси. Под общей редакцией Карунина A.JI. М. 2000.

60. Кисточкин Е.С. Динамическая модель многопоточных бесступенчатых передач с гидрообъемным регулирующим контуром. «Машиностроение», № 5, 1978.

61. Кисточкин Е.С., Киев A.B. Выбор параметров объемных гидромеханических передач. «Судостроение», № 1,1982.

62. Комисарик С.Ф., Ивановский H.A. Гидравлические объемные трансмиссии. М. «Машгиз». 1963.

63. Кондратьева Т.Ф. Предохранительные клапаны. JI. «Машиностроение», 1976.

64. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. Под. общ. ред. Н.Ф. Бочарова, И.С.Цитовича. М. «Машиностроение». 1983.

65. Кошарный Н.Ф. Технико-эксплуатационные свойства автомобилей высокой проходимост. Киев. Выща шк.1981.

66. Кошеленко Г.П., Хасилев П.В. Определение рациональных параметров объемной гидропередачи хода с мотор-колесами. М. «Строительные и дорожные машины», 1979, № 2.

67. Крутов В.Н. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. М. «Машиностроение». 1968.

68. Кулагин A.B., Демидов Ю.С., Прокофьев В.Н., Кондаков JI.A. Основы теории и конструирования объемных гидропередач. М. «Высшая школа», 1968.

69. Кулешов A.A., Марголин И.И. Пневмоколесные машины с бортовыми приводами и мотор-колесами. М. «Машиностроение», 1995.

70. Лапидус В.И., Фрумкин К.А. Гидрообъемные силовые передачи и перспективы их использования на автомобилях. ЦИНТИМАШ ГНТК СССР. 1960.

71. Логов Л.М. Гидравлический обратимый многоцилиндровый двигатель. М. «Машгиз». 1962.

72. Маляревич В.Э., Эйдман A.A., Прочко Е.И. Повышение эксплуатационных свойств полноприводньгх автомобилей за счётиндивидуального силового привода колёс. «Журнал автомобильных инженеров», №5,2005.

73. Маракин Н.Ф., Кудрявцев А.И., Гольдшмидт А.И. Гидравлические моторы в СССР и за рубежом. М.1964.

74. Машиностроительный гидропривод. Под ред. Прокофьева В.Н. М. «Машиностроение», 1978.

75. Нарбут А.Н., Прочко Е.И. О применении гидрообъёмных трансмиссий на автомобилях. Труды МАДИ. «Автомобили». Выпуск № 42. М. 1972.

76. Некрасов Б.Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. М. «Машиностроение», 1967.

77. Нэйшен. Гидростатическая трансмиссия в тракторах. Пер. с английского. Л. 1962.

78. Объемная гидравлическая передача для автомобиля. Пер. с английского. М. 1948.

79. Осипов А.Ф. Объемные гидравлические машины. М. «Машиностроение», 1966.

80. Отчет инв. № А-6200 ЦНИИАГ. 1970.

81. Отчет инв. № А-772 предприятия п/я А-7701.1970.

82. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М. «Машиностроение», 1988.

83. Петрушов В.А., Пирковский Ю.В., Шуклин С.А. О различии тягово-динамических показателей автомобилей с дифференциальным и блокированным приводом. «Автомобильная промышленность», №5, 1967.

84. Петрушов В.А., Шуклин С.А., Московкин В.В. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов. М. «Машиностроение», 1975.

85. Петрушов В.А., Московии В.В., Евграфов А.Н. Мощностной баланс автомобиля. М. «Машиностроение», 1984.

86. Пирковский Ю.В., Шухман С.Б. Теория движения полноприводного автомобиля. (Прикладые вопросы оптимизации конструкции шасси). Академия проблем качества РФ. М. 2001.

87. Пирковский Ю.В., Бочаров Н.Ф., Шухман С.Б. Влияние конструктивных показателей полноприводных автомобилей на сопротивление движению по деформированному грунту. Учебное пособие. М. МГТУ им. Баумана. 1996.

88. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. М. «Машиностроение», 1989.

89. Платонов В.Ф. Леиашвили. Гусеничные и колесные транспортно-тяговые машины. М. «Машиностроение». 1986.

90. Пономаренко Ю.Ф. Испытание гидропередач. М. «Машиностроение», 1969.

91. Пройнкшат А. Шасси автомобиля. Типы приводов. М. «Машиностроение». 1989.

92. Прокофьев В.Н. Гидравлические передачи колесных и гусеничных машин. М. Воениздат. 1960.

93. Прокофьев В.Н., Данилов Ю.А., Кондаков JI.A. и др. Аксиально-поршневой регулируемый гидропривод. М. «Машиностроение». 1969.

94. Сборник «Гидропередачи и гидроавтоматика» (по материалам межотраслевого научно-технического совещания). ч.1. М.1963.

95. Сборник «Гидропривод и гидроавтоматика» (материалы 2-й конференции). JI. 1964.

96. Сборник «Автоматизация режимов работы тракторных трансмиссий». М. ЦИНТИАМ. 1963.

97. Смирнов Г. А. Теория движения колесных машин. М. «Машиностроение». 1981.

98. Соловьёв В.И., Шухман С.Б., Прочко Е.И. Основные принципы работы автоматической системы управления гидрообъёмной трансмиссией полноприводного автомобиля с индивидуальным приводом колёс.

99. Справочник «Бронетанковая техника США, Англии, Франции, Германии». М. 1964.

100. Степанов А.П. Плавающие автомобили. М. «Машиностроение».1981.

101. Тарасик В.П. Проектирование колесных тягово-транспортных машин. Мн. Вышейшая школа. 1984.

102. Тома Д. Гидравлические передачи высокого давления. Пер. с немецкого. X. 1962.

103. Труды Всесоюзного совещания «Пути развития автоматических и автоматизированных автомобильных трансмиссий» в НАМИ. М. 1959.

104. Уилсон В., Уоррен. Сравнительный анализ дифференциальных гидростатических передач. Пер. с английского. М. 1965.

105. Фезандье Ж. Гидравлические механизмы. Пер. с французского. Оборонгиз. М. 1960.

106. Фрумкис И.В. Перспективы применения гидростатических передач на тракторах и сельхозмашинах. М. 1960.

107. Фрумкис И.В., Мининзон В.И. Объемные гидравлические передачи сельскохозяйственных тракторов и машин. М. 1966.

108. Хачатуров A.A., Афанасьев В.Л., Васильев B.C. и др. Расчет эксплуатационных параметров движения автомобиля и автопоезда. М. «Транспорт». 1982.

109. Черненко Ж.С., Лагосюк Г.С., Никулинский Г.Н., Швец Б.Я. Гидравлические системы транспортных самолетов. М. «Транспорт», 1975.

110. Чудаков Е.А. Качение автомобильного колеса. М. Изд. АН СССР.1948.

111. Чудаков Е.А. Избранные труды, ч. I и И. Изд. АН СССР. 1961.

112. Шарипов В.М. Конструктирование и расчёт тракторов. М. «Машиностроение». 2004.

113. Шухман С.Б. Исследование и разработка метода повышения эффективности колесных машин за счет рационального типа силового привода. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М. 2001.

114. Шухман С.Б., Соловьёв В.И., Прочко Е.И. Гидрообъёмные -перспектива для полноприводных АТС. «Автомобильная промышленность», № 6,1997.

115. Шухман С.Б., Анкинович Г.Г., Соловьёв В.И., Прочко Е.И. Полноприводный автомобиль с гидрообъёмной трансмиссией. Журнал ААИ. № 6,2003.

116. Эберт. Гидравлическая трансмиссия автомобилей. Пер. с немецкого. М. 1962.

117. Эрнст В. Гидропривод и его промышленное применение. М.1963.

118. Яценко Н.Н. Форсированные полигонные испытания грузовых автомобилей. М. «Машиностроение». 1984.

119. Hawks Keith Н. Hydrostatic drive all terrain vehicle. «SAE Prepr.». S.a. № 750146, 8 pp., ill. (англ.)

120. Kenney Fredric L., Harp Joseph C., Jehnson John H. The design of a 4. wheel steer 4 wheel hydrostatic drive all - terrain vehicle for REV-74. «SAE Prepr.» S.a., № 750144, 9 pp., ill (англ.).

121. Michael E., Beach, «All Terrain Vehicles A Study in New-Design vs. Redesign». Department of Mechanical Engineering, Michigan Technological University, November, 1973.

122. Bulletin 204, Berkeley Pump Company, March, 1970, pp. 3-4.

123. Peter Golub, «ME Project Summary Report», Department of Mechanical Engineering, Michigan Technological University, February, 1974.

124. Harry M., Ward III, Michael J., Griffith, George E. Miller and Donald K., Stephenson. «Outboard Marine Corp's Production Rotary Combustion Snowmobile Engine». Paper 730119 presented at SAE Automotive Congress, Detroit, January 1973.

125. Form MB-187, Vichers Mobile Devision oa Sperry Rand Corporation, pp. 10-11.

126. Hamparian E. Hydraulic elements boost torque for heavy drive. «Hydraulics and pneumatics». № 8,1972.

127. Jarchow F. Uber lagerungsgetriebe fur stufenlose Drehsahl und Drehmoment - Wandlung in Kraftfahrzeugen. Konstruktion 18.1966.

128. Schlosser W. Mathematical model for hydraulic power and motors. «Hydraulic power transmission». Vol.7, № 76,1961.

129. Thoma J. Performance of hydrostatic transmission. «Hydraulic pneumatic power». Vol.9, № 97,1963.

130. Wilson W. Performance criteria for positive displacement pumps апв Fluid motors. Transactions of the ASME. Vol.71, № 2,1949.

131. Список авторских свидетельств, полученных по теме

132. A.c. № 573649 (СССР). «Способ регулировки торцевых зазоров» (в соавторстве) Опубл. в Б.И., 1977, № 35.

133. A.c. № 580346 (СССР). «Аксиально-поршневая регулируемая гидромашина с силовым карданом». Опубл. в Б.И., 1977, № 42.

134. A.c. № 666286 (СССР). «Аксиально-поршневая гидромашина». Опубл. в Б.И., 1979, №21.

135. A.c. № 675195 (СССР). «Объемная гидромашина» (в соавторстве). Опубл. в Б.И., 1979, № 27.

136. A.c. № 688684 (СССР). «Аксиально-поршневая гидромашина». Опубл. в Б.И., 1979, № 36.

137. A.c. № 694721 (СССР). «Шарнирно-телескопическое соединение трубопроводов» (в соавторстве). Опубл. в Б.И., 1979, № 40.

138. A.c. № 721806 (СССР). «Регулятор температуры жидкости». Опубл. в Б.И., 1980, №10.

139. A.C. № 849051 (СССР). «Способ измерения вязкости потока жидкости» (в соавторстве). Опубл. в Б.И., 1981, № 27.

140. A.c. № 877151 (СССР). «Гидроусилитель». Опубл. в Б.И., 1981,40.

141. A.c. № 879024 (СССР). «Ролико-лопастная гидромашина» (в соавторстве). Опубл. в Б.И., 1981, № 41.

142. A.c. № 998150 (СССР). «Энергетическая установка гидропривода транспортного средства» (В соавторстве). Опубл. в Б.И., 1983, № 7.

143. A.c. № 1038658 (СССР). «Гидромеханическая система рекуперации энергии». Опубл. в Б.И., 1983, № 32.

144. A.c. № 1267048 (СССР). «Гидромашина» (в соавторстве). Опубл. вБ.И., 1986,№40.

145. A.c. № 1448092 (СССР). «Гидромашина» (в соавторстве). Опубл. в Б.И., 1988JST2 11.