автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Влияние продольно-упругой связи переднего моста с рамой на плавность хода и динамическую нагруженность трансмиссии колесного трактора класса 3

РГ6 од 2 1 ИЮ11 199^

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

СОВСКИЙ АВТШОБИЛЬШ-ДОРОЖШЙ ИНСТИТУТ

ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЬНО-УПРУГОЙ связи ПЕРЕДНЕГО МОСТА С РАМОЙ НА ПЛАВНОСТЬ ХОДА И ДИНАМИЧЕСКИ) НАГРУЖШОСТЬ ТРАНСМИССИИ КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА КЛАССА 3

05.05.03 - Автомобшм и тракторы

Автореферат диссертации на соискание ученой, степени кандидата технических наук

На правах рукописи

Хаэван Алваэ

л

Харьков - 1993

Работа выполнена на кафедре тракторостроения Харьковского политехнического института

Научный руководитель - кандидат технических наук,

додент Артотенко А.Д.

' Официальные, оппоненты: доктор технических наук,

професоор -Александров Е.£.

кандидат технических наук, Мирон енко В.И.

Ведущее предприятие - ГСКБ ХТЗ '

__ /у о . с

Зашита состоится " ?/"/,/.у У 1993 г. в Iе! часов На заседании специализированного Совета К 068.12.01 при Харьковском автомобияьно-дорожном институте по адресу: 310078, Харьков, Петровского, 25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Харьковского автомобильно-дорожного института.

Отзывы на автореферат просим направлять в двух экземплярах о подписью, заверенной печатью, по вышеуказанному адресу.

Автореферат разослан " Ч " / ЧС-'Ь 1993 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, допент

И.ВДацечкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы - Для повышения производительности трупа в сельском хозяйства создаются повив скоростные энергонасыщенные тракторы. С ростом рабочих и транспортных скоростей парад тракторостроителями возникают новые слопше задачи: улучшение . условий труда тракториста, повышенно срока службы ходовых скотом и гидроагрегатов. При пахота наблюдаются интенсивные пп о дольные колебания махпато-тракторного агрегата, которые возникают в результате норови осте!! микропрофиля фона и колебания тягового сопротивления.

Поскольку динамика мобильных манг.и связана с их плавностью

О !

хода, эти кою бани.я приводят к возрастании динамических нагрузок деталей хопобой систеш и трансмиссии трактора.

Исследования!®, выполненными на Московском автозаводе им. И, Л Лихачева и в Московском автечдабильно-дорожном института показано, что одним из значительных резервов повышения комфортабельности автомобилей является введение в систему подвески продольной упругой связи.

Продольная упругая связь переднего моста видоизменяет характер „как горизонтального, так и'вертикального возмущения и поэтому' следует ожидать улучшения как показателей плавности хода трактора, так и уменьшения динамической нагруженности транс. миссии. Поскольку работа трактора отличается от работы автомобиля не только из-за разных условий эксплуатации, но и конструктивных особенностей, поэтому, исследование влияния введения продольной упругой связи переднего моста на показатели плавности . хода и динамическую натрут.снноств трансмиссии трактора, а такте выбор ео рациональных параметров яиляется весьма актуально» задачей .

Поль работы. Цшыо настоящей работы является изучение влияния введения продольной упругой связи переднего моста на плавность хода и динамическую нагруташость трансмиссии трактора, а также выбор ее рациональных параметров.

Объект исследования. ¡Энергонасыщенный колесный трактор обшего назначэния Т-150К класса 3 в агрегате с плугом 1ИН-5-35.

Методика исследования. Включая а комплексная подход к определению влияния введения продольной упругой связи моста на плавность хода и динамическую нагружанность трансмиссии трактора, а также' выбор ее рациональных параштров при пожили математичоско-го анализа и экспериментальных исследований с испсиьзованиеы комплекса измерительно-регистрирующей аппаратуры.

Научная новизна. 1. Для машинно-тракторного агрегата составлена математическая модель с учетом упругой пролояьной связи переднего моста с рамой, колебаний скци тяги на кроте, обу-мовленных случайным характером возмущений микропросиля.

2. Пшучоны аналитические зависимости описывакяоив кинематику переднего моста при наличии продольной упругой связи моста с рамой и положение мгновенного центра вращения плута при движении по неровностям.

3. Исследовано влияние прок да ь ной упругой связи моста на плавность хода и динамическую нагруженность трансмиссии колесного'трактора класса 3.

Практическая ценность. В результате теоретических и экспериментальных исследований определена характеристика продольной упругой свяли моста с рамой и разработана конструкция горизонтально;' подвески, разработана математическая модель ИГА с учетом

продольной упругой связи породного моста, колебаний сад« тяги па крюке при случайном характера возмущений микропрсфия, позволяющая исследовать вяшшио разлитых параметров МГЛ на тап-ность хода и динамическую погруженность трансмиссии колесного трактора класса 3 при синусоидальных п случайннх возмушниях.

Реализация работы. Результаты исследований псоопанн Харьковскому тракторное заводу и используется для конструкции колесного трактора класса 3, а также используются в лабораторию работах кафедр« тракторостроешш ХШ1 по курсу 'Теория колебаний и подрессоривание тракторов".

Апробация работы. Основные пелот.ешш и результаты диссертационной работы докладывались и обсуядалясь на науто-техни-ческнх конференциях ХГШ /1990 г./ и /1991 г./, на наунчо-технН-ческой ксн<]яронши "Актуальные про&лзмн развития транспортного -машиностроения", посвшпошюй ЭО-лотита кафедрн "Качесннз и гусеничные машинн" /ММ, Харьков, 1992 г./. Диссеотагом в ие.ло;1 об-суядена и одобрена на заседании, кафедры "Тракторостроения" ХШ1 5.03.1993 г. и заседании кафетри "Автомобили" ХАШ1 8.04.1993 г.

Нубликашш. По теме диссертации отправлен« в печать и приняты к опубликованию б работ, из них одна в Сирии.

Объем работы. Диссертационная работа состой из введения, чет!гаех глаз, экводов, списка литератур» из 26 начменонани^. 5 приогеший. Диссертация содержит 155 странип мгстичочисного текста, 71 рисуниоя, 9 тайлип.

«ПЯРШИй РАГОТИ

П0РТ!0;1 Кчапй !:ри!'01:г11 ч^:;-:'.' я тт ••---,.•■: .......,пг~ -I.--..

. ОЮ'ШИКОН Н', ГР'Г. > ; -1-| ; .....: . . ■

ч

снижения динамической нагружеиности трансмиссии, возникновения и путей снижения циркуляции мощности в контура эемяя-каяеса-трансмкссия.

Вопросы теоретических и экспериментальных исследований плавности хода тракторов лосвятены работы В.ДЛьвова, Д.А.Попова, И.И.Трепененкова, И.Б.Барского, О.П.Шокина, А.А.Крей'слера, В.Я.Аниловича, ЮЛ .Волошина, Л.Н.Кутина, В.В.Гуськова, Б.И.Ка-льченко, В.И.Карабана, Н.М.Антншева и других авторов. Этими авторами задача плавности хода трактора решалась самостоятельно, без связк с другими душа\мческкми процессами, в частности с низкочастотными колебаниями в силовой передаче трактора.

Некоторые вопроси взаимосвязи вертикальных колебаний остова трактора с колебаниями в трансмиссии и системе регулирования двигателя рассмотрены в работах А.А.Грунауэра, В.П.Аврамо-ва, Э.И.Брякотина, В.А.Строкова, А.А.Карсакова, Г.М.Кутькова, Т .И. Макаров ой, М.Н.Коденко, Е.Е.Александрова, А.Н.Кожуханцева и других.

Из обзора литературных источников видно, что при расчете динамической нагруженности ходовых систем большинство авторов ограничиваются рассмотрением вертикальных и продольно-угловых колебаний машины. Влияние продольных колебаний на динамические процессы в трансмиссии изучены недостаточно. В частности, не рассматривался вопрос о влиянии на нагруканность трансмиссии жесткости упругой саяэи переднего моста с рамой в продольном направления.

На основании проведенного обзора и анализа научно-исследовательских работ -сформировали следующие задачи ¿исследования:

1 - разработать экспериментальную конструкция подвески^ переднего моста с введением продольно-упругого элемента;

2 -'определить влияние на плавность хода и линашческую нагруженкость трансмиссии параметров горизонтальной подвески переднего моста колесного трактора класса 3 при выполнении пахота;

3 - на основании выполненных исследований определить ре-, командуемые параметры системы горизонтального подрессоривагаш;

4 - разработать технические рекомеицаттии по совершенствованию конструкции трактора.

Во второй глаза определены реакции почва на колеса трактора-при работе с навесным шутом, подучены формулы для опрепеле-ния изменения длины .карданного вала, положения отновенного центра вращения гиуга при движении по неровностям, определены дополнительные тангенциальные реакции воэникашиэ в результате кто- ■ матическаго рассогласования между ведущими колесами, разработана математическая модель МГА, а такжз выполнено моделирование движения (.ТТЛ по синусоидальным неровностям и мшеропро^илю со случайным характером возмущения.

Математическая модель №ГА описывается системой дифференциальных уравнений:

[•ис. 2.

I&C40TR1H схм/л крутидьшк колвСаний Ml'A

+Kf (х-*,)}%; Ь)

j^c^tz-swfi,^);

где:

с1,

ш

Х1х

Рис. 3 . Схема для определения длины карданного тш(£к)

В третьей главе изложены экспериментальные исследования МГА с целью определения необходимых для расчетов характеристик, проверки адекватности математической модели.

Экспериментальные исследования включали лабораторные и половые испытания. Испытания проводились кафедрой тракторостроения ХГМ совместно с ЛЭМ ОЭЦ ХТЗ. На заводском полигоне трактор

агрегатировался о' плутом 1ИН-5-35.

3 соответствии с поставленным! .задачами была разработана экспериментальная конструкция подвески переднего моста с введением продольно-упругого ачемеята (см.рис.4 и 5) . ¡Экспериментально на стендах были определены рабочие характеристики шин / 21,ЗЯ 24 (ФД-14А) , момент инертен перэдного моста, характеристики горизонтальной подвески. С помощью нивелира Н-ЗК были определены ординаты мшфолтгафотя ([юна стерни кукурузы вдоль и поперек протяженностью цо м и после устранения нестатаоиатжостей бьии определены его статистические характеристики. Был разработал комплекс измеритально-рогистриоуютей аппаратуры. Измерение всех параметров осуществлялось с помощью мобильного рпдиотеле-магнитографического комплекса последовательно в два этапа:

- первый этап: одновременно изиэряли вертикальные ускоре-пш на сиденье водителя, полу кабины, переднем мосту и рам-з, над передни! мостом трактора, и продольно-горизонтальные ускорения на еденье водителя и палу кабины, а также продольно-горизонтальные перемещения переднего моста.

- второй этап: одновременно измерят! радиус качения колес трактора, путем установки импульсных индуктивных датчиков БВК-24 на все колеса трактора и путеизмерительное калссо.

В качестве вибрационных параметров, подлежаких анализу, • ■ кспал^зовались среднеквадратическио уровни ускорений в октав-ных диапазонах частот со среднегеометрическими частотами I; 2: 4; 8; 15 Гц (см.рис. б и '?) .

В четвертой главе изложены результаты теоретических исследований и пронедено сопоставление их с результатами экспериментальных исследований.

Рис. 4 . Предлагаемая подвеска переднего моста, ввд сбоку.

1 - мост, 2 - псйуаллиптачоские рессоры, 3 - рзд», 4 - передняя опора, 5 - задняя опера, 6 - амортизатор, 7 - верхяио оси, 8 - нижние оси, 9 - дополнительные гвдронклиндри, 10 и И - шарнирные ала-моити, 12 - шарннрнке оси, 14 и 15 - иеподвютшо аяастичпке алемчнты, 15 и 17 - допоянитаяыше элементы, 18 и 19 - направляющие накладки.

Ср'"

,23

с:

№

ГГТ~1

24

-Й-

СЮ

Рис. 5 . Принципиальная гиттрашшчсская схема подвески 20 - маопшый бак. 21 - насос, 22 - перепускной клапан одностороннего действия, 23 - парораспределитель. 24- гицропневмо-аадумулятор, 25 - манометр

Рис. б. ■ Средкеквадратические уровни горизонтальных ускорений на сиденье водителя (а) и

nosy ка&кц (<5) на пахоте, (П передача) двд среднегеометрических частот октаэиых полос, давление в система: 2-5 Ша; 3-4 Ща; 4-3 ИТа: i-сеоийная появэска

0,8

0,6

0,ч

/ — --у У/ к

4 /Т /// ___2_ / к X

Л\ W "" гча / \ N, - V >> у У

У ^ \ /

1 2 4 8 16 I 2 4 S 16 I - 0,24-0,1В-1 г

4 8 . 16 Г 2 4 S ffu -0,24--0,1? ' ^

глубина пахоты (М)

13-1

а) - Ö)-

Вю. 7. Сред не квадрата ч ее кие уровни вертикальных ускорений на переднеи мосту (а) и перелнвЯ пояурзме (<Я на пахоте, (Ii передача), для среднегеометрических частот окгалкьгх полос, обозначзния как на рис. 6.

Ol I

SmtpJh^m¿-cJ

0,2 0,1 ■0,00 0,06 0,04 0,02 0,018

i

1 i Е /

I

te 0 Uj

s

V л

ч

5

Рис. 8

5 10 15 20 ZSoj/c''/ ó) '' J

SmtpJhWc] 0,2

10 15 20 Zboj/c''/ a) 1 J

Споктралыше плотности приведенных переменных >в нагрухаоткх i на 1 пзреда" на рис, 6.

SwifiMcJ

крутящих моментов нагрухаоткх лва приведенных вала трансмиссии на 1 передаче, при h„ =0,10 ц, обозначения как на рис, 6.

( -

1

d 1 у

I

Î Í i

су ч

I А

10 15 20 25 ы[с-,] 5 10 15 20 25^-у

Рис. 9 . Спектральные плотности приведенных переменных крутящих моментов нагрутамих два яриведенннх вала трансмиссии на I передаче, ¡три пп =0,2'1 м. обозначения как на рис. 6 .

Для оценки влияния горизонтальной подвески на нагрутониость трансмиссии трактора, били использованы величины:

1) Ц>к р - среднэквадратячзскиэ угловые ускорения передни колес;

2) Мге>, МГрг - среднекведратические приведенные крутящие моменты нагружающие дза приведенных вала трансмиссии (от колес переднего и заднего мостов к коленчатому валу двигателя соответственно, см. рзс. В и 9) - "

где: Мтрг-см,-(ч>г%,); м„г-Смг{%-ч>К1).

В целом анализ теоретических и экспэриментальннх результатов показывает, что применение подвески остова трактора с упругой продольной связьи дает значительный эффект по снижению как вертикальных так и горизонтальных ускорений в различных точках трактора, и по снижений как утловюс ускорений колес трактора, так и колебаний моментов нагружашда трансмиссию. Однако это снижение не имеет четких закономерностей в зависимости от условий "эксплуатациипричем, в одних сяуч&та один вариант полвоски показывал самый лучший результат, а в других случаях - другой вариант был лучшим. На основании этого, была подана заявка на предполагаемое изобретение, в ней предложено закрепление на передней опоре подвески распределительного механизма, обеспечивающего расширение эксплуатационных воэмояпостей продольного упругого элемента за счет автоматизации процесса регулировки положения моста в зависимости от сродного значения величины касательной силы на колесах моста.

Экономическая эффективность от внедрения результатов исследований составляет 1565,9 руб. на один трактор.

вывода ПО ДИССЕРТАЦИИ '.

1. Теоретическим путем подучены зависимости мозду кшшмата- . чеокими параметрами остова трэляора, переднего подрессоренного • моста, положение мгновенного центра вращения плупа при движении , по неровностям и данной каранного вала, а такке его углем наклона. Эта зависимости позволяют уточнить расчет динамической нагружена ости трансмиссии трактсра,

2. Результата экспершентаяьшх и теоретических исследований показали,'что при введении нрсдсдьно-упру roii связи происходит сшдание уровня вертикальных колебаний на сиденье водителя и псяу кабины при пахоте a l ill передаче на 15-205?; да переднем мосту и передней псдураме этот эффект колейются от 10? до Z0%.

Снижение горизонтальных колебаний на сиденье водителя достигает до 25-30% при согласовании _яесткос га продольно-упругой связи с режимом движения трактсра и глу баней пахоты.

3. В связи с тем, что практически невозможно субъективно' • оценивать уровень колебаний в различных условиях эксплуатации и оператИЕНо проводить переналадку системы горизонтальной подвески, от должна работать в автшатическсм режиме с давлением 4-5 Ша.

4. Опытный Еариант псдезски прй р = 4 1д!а снижает:

,' - среднеквадратичеокие угловые ускорения передних колес m 1 передаче при /,„ <= 0Д8 ы на 35$, при ¡>п = 0,24 м - на 31/S, прй (,„ - 0,3 м - т 34%; Ц на II передаче при = 0,16 м

- ia

- лучший результат, снижение на'2С# ia И передаче получен при . 0,24 ми f> =5Ша;

- среднекпадретичоские моменты нагружошие трансмиссию

ка 1 иередаче при Л^ = 0,18 м уменьшаются на 141? при =0,24 м на 18^; и на II передаче при =0,18 м - на 15^;

- максимальные снижения, 20Й и 11$ соответственно, были получены при использовании опытного варианта подвески, где давление в системе было равным 5 Ша, на 1. передача при ¡1^ - 0,3 м и на II передаче - при /?п = 0,24 м;

- расхождение теоретических и экспериментальных результа*-топ исследований в наиболее ванном для условий труда диапазоне частот не превышает 25^.

5. Для улучшения условий труда тракториста и уменьшения динамических нагрузок в трансмиссии в конструкции колесного трактора необходимо предусматривать упругую продольную связь переднего моста с рамой зтасткостыо (500-725) кН/м.

Основное содержание диссертаз!ии опубликовано в следующих работах:

1. Артотенко А.Д,, Хазван Алваз, 0 влиянии'горизонтальной подвески на кинематику переднего моста колесного трактора. Вестник ХПИ, конструирование и исследование тракторов (в печати).

2. Хазван Алваз, Математическая модель МГА с учетом ввеце-. ния продольного упругого элемента меяду передним мостом и рамой трактора, тезисы докл. науч.техн.конф. кафедра тракторостроения ХПИ. 27-29 апреля 1930 г.

3. икУ'^^'Ж ^— ^з— ¿к

4. Артшенко А.Д., Хазван Алваз, Подвеска моста транспортного средства, заявка на предполагав^^

29.01.1392 г.

5. Арткшенко А.Д., Хаэван Лль'лз. Подвеска моста транспортного средства, заявка ¡в предаолагааюе изобретение № 5084645 .от 26.СЙ.1992г.

6. Артошенко А.Д., хазван Алтз. Влияние продольной упругой свяви переднего моста колесного трактора на плавность хода при пахоте, тезисы дай.' шучн.техн.кокф. "Актуальные проблемы развития тракторного шишностроеняя? посвящешая 20-летию кафедрк КГМ Х1Ш 2-3 декабря 1992г.'