|
|||||||||
|
ДИНАМИКА ТРАНСМИССИИ ТАНКА Т-64Б НА НЕЙТРАЛЬНОЙ ПЕРЕДАЧЕк.т.н. Чернышев В.Л. Введение При эксплуатации транспортных гусеничных машин (ТГМ) с семискоростной бортовой коробкой передач (БКП) выявились вибрация корпуса и самопроизвольное трогание с места на нейтральной передаче при выключенном тормозе. В качестве аргумента, объясняющего данные явления, используется барботаж масла в БКП. Однако это выглядит не достаточно убедительно для машин массой более 40 тонн. В связи с этим возникла задача исследования переходных процессов в моторно-трансмиссионной установке, содержащей БКП и работающей на нейтральной передаче. Решение данной задачи является актуальным, поскольку позволяет отработать методику расчета кратковременных ударных переходных режимов в механической системе, понять физические процессы, происходящие в силовых передачах и в дальнейшем обосновать конструкторские решения, обеспечивающие замену морально устаревшей БКП, не отвечающей современным требованиям эргономики и управляемости. В качестве теоретической основы используются элементы информационной технологии "Gill" [1], которые представляют силовую передачу как подсистему " водитель - двигатель – регулятор - трансмиссия", входящую в систему более высокого уровня "среда-машина-водитель". Целью данной работы является: - исследование переходных процессов в моторно-трансмиссионной установке (МТУ) танка Т-64Б на нейтральной передаче; - анализ условий выключения и включения фрикциона Ф4 правой и левой БКП; - оценка вибраций корпуса шасси, вызываемых работой дизеля и трансмиссии. 1. Объект исследования Объектом
исследования является семискоростная бортовая коробка передач, которая была
разработана в середине 60-х годов для
танка Т-64 под двигатель 5ТДФ мощностью
В настоящее время [2], [3] БКП является основной трансмиссией: - танков Т-64, Т-64А, Т-64Б, Т-80УД, Т-72, Т-90С; - гусеничных тягачей МТ-Т; инженерных машин БТМ-4М "Тундра", БМР-3, БРЭМ-1, МТУ-72, МТУ-90, выполненных на шасси МТ-Т, Т-72 и Т-90С; 2. Постановка задачи Рассматривается МТУ танка Т-64Б, работающая на нейтральной передаче. Режим запуска дизеля не рассматривается. За начальный момент времени принимается начало устойчивого процесса горения топлива в цилиндрах. Структурная схема подсистемы "водитель – двигатель – регулятор - трансмиссия" представлена на рис.1. Цифрами обозначены: 1 – "водитель" (алгоритмы управления движением); 2 – органы управления; 3 – всережимный регулятор непрямого действия; 4 – дизель 5ТДФ; 5, 6 – соответственно, правая и левая БКП; 7, 8 – соответственно, приведенные массы корпуса правого и левого бортов. Кинематическая схема БКП [2] приведена на рис.2. Здесь введены следующие обозначения: 1 – входной вал трансмиссии; 2 – эпицикл 1 планетарного ряда (ПР); 3 – эпицикл 2 ПР; 4 – сложное водило; 5 – эпицикл 3 ПР; 6 – солнечная шестерня 4 ПР 7 – выходной вал трансмиссии; 8 – бортовая передача (5 ПР). 9 – ведущее колесо; Силовая передача имеет 6 степеней свободы и для реализации прямолинейного движения необходимо включение двух фрикционных устройств в каждой БКП. 3. Метод исследования Трансмиссии транспортных машин, имеющие фрикционные устройства (ФУ), являются неголономными системами и описание их дифференциальными зависимостями, получаемыми с помощью уравнения Лагранжа, является неприемлемым. В классической постановке, количество дифференциальных уравнений, описывающих поведение механической системы, соответствует числу степеней свободы. При включении и выключении фрикционных устройств силовая передача изменяет число степеней свободы, что ведет к изменению количества необходимых дифференциальных уравнений и перестройке алгоритма расчета. Подсистема "водитель – двигатель – регулятор - трансмиссия" характеризуется интенсивными ударными нагрузками, вызываемыми силами инерции при включении и выключении фрикционных устройств. Она описывается 16 дифференциальными уравнениями. В связи с возникновением в механической системе ударных нагрузок и сложностью их интегрирования численными методами Рунге-Кутта, была разработана методика решения задач данного типа - метод динамического состояния [4]. Метод динамического состояния позволяет: - решать совместно дифференциальные уравнения с различными постоянными времени, включая ударные нагрузки; - сохранять постоянным структуру алгоритма и число дифференциальных уравнений при наложении связей. 4. Результаты моделирования Результаты математического моделирования подсистемы "водитель – двигатель – регулятор - трансмиссия" танка Т-64Б приведены на рис. 3 .. 9. В начальный момент времени машина неподвижна, двигатель работает на минимальных оборотах, обеспечивающих устойчивый процесс горения топлива (w двс = 98 с –1 ), а кулиса коробки передач установлена в нейтральном положении. Относительные перемещения педали подачи топлива (кривая 1) и педали сцепления (кривая 2) показаны на рис. 3. В крайних положениях они имеют люфт до 1%. Закон изменения давления масла в бустерах Ф4 правой и левой БКП приведен на рис. 4 кривая 1. При положении педали сцепления 0.5, на прямом ходу, вступает в работу механизм распределения, который начинает сливать масло из бустера фрикциона Ф4 (t = 0.56 c). При обратном ходе педали сцепления, в этом же положении, происходит подача масла в бустера фрикционов, которые соответствуют номеру передачи на кулисе. В рассматриваемом случае - это нейтраль (Ф4), t =1.45 c. Ход рейки топливных насосов является основным параметром всережимного регулятора, с которым связана педаль подачи топлива. Закон ее изменения во времени показан на рис. 4 кривая 2. Законы изменения угловой скорости вращения (кривая 1) и мощности двигателя 5ТДФ (кривая 2) во времени приведены на рис. 5. При построении математической модели было принято следующее правило знаков для мощности: входная мощность - положительная, а выходная (активный режим работы двигателя) - отрицательная. Процесс буксования дисков трения (выключение и включение) фрикциона Ф4 правой (кривая 1) и левой (кривая 2) БКП показан на рис.6. В момент времени t = 0.56 c начинается слив масла из бустеров Ф4, который продолжается 0.1 с. Это вызывает увеличение угловой скорости вращения солнечной шестерни 4ПР до 85 рад/с. В момент времени t = 1.5 с (кривая 2 рис.4) начинается подача масла в бустер Ф4. В связи с действием отжимных пружин и относительно медленным нарастанием давления масла в бустерах, включение фрикционов Ф4 продолжается около 0.3 с, причем характер включения правой и левой БКП резко отличаются друг от друга. Первым включается Ф4 правой БКП (кривая 1 рис. 6). Инерционная мощность солнечной шестерни 4ПР (произведение момента инерции звена, угловой скорости вращения и углового ускорения), которую поглощает Ф4, не превосходит 20 кВт (кривая 1 рис. 7). Условия включения фрикциона Ф4 левой БКП резко ухудшаются, поскольку инерционная мощность солнечной шестерни 4 ПР (кривая 2 рис. 7) возрастает в пять раз (до 100 кВт). Его буксование приобретает знакопеременный характер с амплитудой порядка 40 рад/с и после четвертого изменения знака происходит включение. В дальнейшем происходит попеременный срыв в противофазе Ф4 правого и левого бортов, что ведет к возникновению на ведущих колесах пульсирующих крутящих моментов, вызывающих вибрации корпуса с частотой 20 .. 35 гц. (рис. 8 и 9). Под срывом фрикциона понимается смещение дисков трения на некоторый угол, при котором изменяется знак момента трения и нарушается условие равновесия всей механической системы. Практика эксплуатации ТГМ с БКП свидетельствует о вибрации корпуса и возможности самопроизвольного движения машины при работе трансмиссии на нейтральной передаче и выключенном тормозе. Полученные результаты моделирования переходных процессов в моторно-трансмиссионной установке с БКП, работающей на нейтральной передаче показывают, что причиной вибрации корпуса является недостаточный запас фрикционов Ф4 по крутящему моменту. Рассмотренные физические явления вызывают вращение ведущего колеса при снятой гусенице или могут привести к самопроизвольному движению машины. Условия включения фрикционных устройств правой и левой БКП существенно отличаются друг от друга. Причина этого – инерционная мощность составных звеньев трансмиссии, которая может рекуперировать через дизель с борта на борт. 5. Выводы 5.1. Информационная технология "Gill" представляет технологию двойного использования и может быть применена к машинам военного и гражданского назначения. В настоящее время она позволяет моделировать физические процессы, протекающие в транспортных машинах, содержащих гидромеханические, гидрообъемномеханические или электромеханические трансмиссии. 5.2. В процессе работы моторно-трансмиссионных установок, содержащих семискоростную БКП, на нейтральной передаче с выключенным горным тормозом возникают автоколебания, обусловленные недостаточным запасом фрикциона Ф4, способные вызвать самопроизвольное движение машины. Литература: 1. Рагулин С.В., Чернышев В.Л. Комплексное моделирование функциональных возможностей зенитной самоходной установки ЗСУ-23-4 «Шилка». Материалы 1 международной конференции «Артиллерийские ствольные системы, боеприпасы, средства артиллерийской разведки и управления огнем», Киев, ГНТЦ АСВ, сентябрь 1997г. 2. Современные танки. Под ред. Сафонова Б.С. и Мураховского В.И. –М.: «Арсенал-Пресс», 1995, -320 с. 3. Харьковское конструкторское бюро по машиностроению им. А.А. Морозова. - Харьков: Рекламное издательство «ИРИС», 1997, -136с. 4. Чернышев В.Л. Исследование нагруженности планетарных передач методом динамического состояния. // Механіка та машинобудування. –1997.-№1,с. 96-102. |
|
|||||||
|