Режимная передача на основе объемно гидромеханической передачи для трансмиссий многоцелевых сухопутных подвижных средств

С самого начала создания колесных и гусеничных наземных средств передвижения, и до сих пор решаются основные общемашинные трансмиссионные проблемы, к которым относятся:

— полное использование мощности двигателя;

— динамика машины в зависимости от типа трансмиссии;

— процесс переключения передач;

— создание основного механизма трансмиссии (коробки передач), обладающего свойством непрерывного изменения крутящего момента и угловой скорости на выходе при постоянной мощности на входе (непрерывного трансформатора крутящего момента) в широком интервале скоростей;

— повышение КПД трансмиссии;

— повышение технико-экономической эффективности специальной гусеничной и колесной техники за счет рациональности конструкции, надежности и др.

Для специальной гусеничной техники добавляется еще — создание эффективного механизма поворота, отвечающего требованиям Заказчика.

Эти традиционно актуальные проблемы относятся к технике военного назначения, в том числе гусеничным машинам особо легкой и легкой категории по массе, транспортных машин, носителей разного вида вооружения и технологического оборудования, а также к большегрузной колесной технике, с двигателями, мощность которых равна мощности указанных гусеничных. Они также актуальны и для гусеничной и колесной техники народнохозяйственного назначения (тракторы, дорожно-строительные машины, автомобили и др.).

В последнее время создаются такие трансмиссионные передачи, в которых применяются электрические и гидравлические приводы двойного преобразования. В таких преобразователях механическая энергия приводного двигателя превращается в электрическую энергию или гидравлическую, а затем, обратно — в механическую. Для таких передач характерным является меньшее значение КПД, чем КПД механических и даже гидромеханических (с гидродинамическим трансформатором крутящего момента) передач. Механические связи могут оказаться перегруженными на каком-то режиме.

Все это может привести к тому, что хорошая по своей идее передача, обеспечивающая повышение эффективности машины не сможет быть использована в ней, так какдля" ее применения потребуется или приводной двигатель большей мощности, или более мощный преобразователь энергии, что приведет к увеличению размеров передачи, ее массы и стоимости.

В электромеханических трансмиссиях на современном этапе их развития разработаны режимные трансмиссии «Dual Drive» или «Two mode» (двойные передачи), в которых применяется преобразователинакопитель электрической энергии, «генераторэлектродвигатель», а также зубчатые передачи. Комбинация этих устройств в зависимости от задаваемых условий, движения определяет соответствующий режим работы трансмиссии как при работающем, так и при не работающем (выключенном) двигателе.

Двойное преобразование энергии в гидромеханических передачах дает возможность создания передачи, включающей гидропривод в виде однопоточного механизма, а располагая агрегаты гидропривода в замкнутых контурах зубчатых передач — последовательного ряда многопоточных механизмов, обеспечивающих получение режимов непрерывного трансформатора крутящего момента. Анализ структур такой трансмиссионной передачи показывает, что в ней, возможно получение режимов механических передач с относительно высокими значениями КПД и объемно гидромеханических режимов, где наиболее полно используется мощность двигателя. Вместе с тем такие решения невозможно выполнить без автоматизации управления преобразователями и зубчатыми механизмами. Следует заметить, что здесь приводной двигатель выступает как преобразователь энергии — тепловой в механическую энергию.

По аналогии с режимными электромеханическими трансмиссиями объемно гидромеханические трансмиссии, которые могут передавать энергию двигателя к ведущим колесам или гидромеханическим, или механическим потоком можно называть режимными.

Теоретические вопросы для решения статических и динамических задач в части передачи энергии двигателя через трансмиссионную передачу к ведущим колесам машины, обеспечивая ее движение, решаются методами, полученными на основе положений, изложенных в работах российских ученых. Таких, как: Антонов A.C., Прокофьев В. Н., Платонов.В.Ф., Бурцев С. Е., Городецкий К. И., Щельцын H.A. и др. В трудах организаций как: НАМИ, НАТИ, МГТУ МАМИ, МГТУ им. Н. Э. Баумана и др.

Выбранная тема посвящается теоретическому исследованию по определению возможности образования потенциальных режимов в объемно гидромеханической передаче, которые могут на достаточном уровне обеспечить решение отмеченных выше проблемных трансмиссионных вопросов для многоцелевых подвижных средств созданием режимной' передачи.

В качестве основы для проведения исследования приняты параметры и. характеристики макетного образца объемно гидромеханического механизма передач и поворота (ОГМПП), выполненного по бортовой схеме, разработанного НАТИ и СКБМ для модернизации МТЛБ. Основой ОГМПП является четырех диапазонная, — объемно гидромеханическая передача комбинированная (низший диапазон однопоточный, остальные двухпоточные), с синхронизированным переключением диапазонов. Этот механизм изготовлен СКБМ, проведены лабораторные исследования на моторнотрансмиссионном стенде НАТИ, о его функционировании имеются публикации 8В1.

Работы по исследованию ОГМПП продолжаются.

Выводы.

На основании выполненных в представленной работе расчетно-теоретических исследований и полученных результатов, а так же сравнения их с известными результатами экспериментальных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Объемно гидромеханические передачи (ОГМП), в том числе объемно гидромеханические механизмы передач и поворота (ОГМПП) находят применение в автоматизированных системах движения: подвижных средствах многоцелевого назначенияв военных гусеничных машинах, в тракторах, строительно — дорожной технике и т. п.;

2. За основу разработки режимной трансмиссионной передачи принята многодиапазонная объемно гидромеханическая, комбинированная (низший диапазон однопоточный, остальные двухпоточные), с синхронизированным переключением смежных диапазонов передача;

3. Для образования в ОГМП механических ступеней в гидролинии насос-мотор должен быть установлен шунтирующий клапан, а в приводе гидромотора установлена муфта, замыкающая вал гидромотора на корпус;

4. На основании выполненного кинематического анализа и ч определения факторов скоростного потока ОГМП получена методика расчета характерных координат и закона регулирования угловой скорости объемно гидромеханической системы;

5. Предложенный способ силового анализа, основанный на методах векторной алгебры дает возможность определить нагрузки, действующие в звеньях образующихся в ОГМП структур и пути их снижения;

6. В зависимости от управления режимной передачей в ней может быть получен последовательный ряд объемно гидромеханических диапазонов (однопоточного диапазона и трех двухпоточных диапазонов), ряд механических ступеней (трех однопоточных ступеней и одной двухпоточной ступени), а также режим, когда машина стоит на месте, включен однопоточный диапазон при остановленном гидромоторе и одновременно включены блокировочная муфта, и шунтирующий клапан, обеспечивая при этом устойчивый режим стояночного тормоза;

7. Возможность получения скоростей, в том числе малых при одновременном включении муфт П1 и П2.

8. Предложен механический режим, в котором происходит синхронизированное переключение муфтами двух высших ступеней, обеспечивая движение машины со скоростями 30.80 км/ч по дорогам с коэффициентом сопротивления прямолинейному движению от 0,02 до 0,17.

9. Коэффициент технического совершенства трансмиссии при работе режимной передачи в механических режимах выше, чем при работе ее в гидравлических режимах, что дает возможность получения средней скорости прямолинейного движения на 15% выше, в том числе чем у прототипа;

10. Режимная передача с двумя и более объемно гидромеханическими диапазонами может быть предложена для завода-изготовителя в качестве трансмиссионной основы планируемой для производства платформы многоцелевого подвижного средства;