УДК 631.37.629.114.2
ЗАВИСИМОСТЬ
ЖЁСТКОСТИ УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА ПЛАНЕТАРНОЙ МУФТЫ СЦЕПЛЕНИЯ ОТ КИНЕМАТИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ ТРАНСМИССИИ
Д.Д.
Нехорошев, кандидат технических наук, доцент
Д.А.
Нехорошев, доктор технических
наук, профессор
ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный
университет»
г. Волгоград, Россия
Аннотация. В
статье рассматривается влияние кинематических параметров трансмиссии и
планетарного механизма на жесткость пневмогидравлического упругого элемента
планетарной муфты сцепления.
Ключевые слова:
трактор, трансмиссия, пневмогидравлический аккумулятор, планетарная муфта,
планетарный редуктор.
Колесный трактор является универсальной
машиной и его нагрузочный режим может колебаться в широких пределах в
зависимости от вида выполняемых работ.
С повышением
скоростей движения машинно-тракторных агрегатов (МТА) возрастают амплитуда и
частота колебаний крюковой нагрузки. Величина этих воздействий обусловлена
динамикой переходных процессов, частотными свойствами трансмиссии, характером
рабочего режима, характером и вероятностью возникновения режимов, близких к
аварийным. Отрицательное влияние не установившегося характера нагрузок может
быть снижено введением упругой связи в трансмиссию трактора [1,2,3].
Особенность установки упругого элемента в виде
пневмогидравлического аккумулятора (ПГА) в муфте сцепления, является
необходимость реализовать расчетный режим нагружения при выполнении любой
технологической операции на одном и том же режиме работы двигателя. При этом
должна быть обеспечена возможность изменения его жесткости в зависимости от
выполняемой технологической операции. Поэтому совершенствование и оптимизация
характеристик и параметров трансмиссионной установки должны осуществляться на
основе комплексных исследований (аналитических и экспериментальных) всей
силовой цепи МТА.
Цель нашей работы установить
влияние кинематических параметров трансмиссии и планетарной муфты на жесткость
пневмогидравлического упругого элемента.
Поэтому при изыскании
способа регулирования жесткости ПГА надо исходить из формулы оптимальной
жесткости [4.]
Особенность конструкции
планетарной муфты сцепления позволяет реализовать возможность управления
жесткостью ПГА путем изменения передаточного числа трансмиссии и передаточного
числа планетарного ряда. При этом следует учитывать, что передаточное число 
не является полным
передаточным числом, определяемым отношением 
, а уменьшенным в 
раз.
Следовательно,
корректировка передаточного отношения может быть проведена и за счет изменения внутреннего
передаточного числа планетарного ряда муфты. При остановленной
солнечной шестерне планетарного ряда окружная скорость центров сателлитов будет
равна половине окружной скорости коронной шестерни.
,
где 
,
- радиусы водила и коронной шестерни.
Тогда угловую скорость
двигателя можно выразить через угловую скорость водила:
или 
,
где 
, 
- угловая скорость
водила и сателлитов.
Следует
отметить, что при выполнении трактором различных видов технологических операций
(вспашка, боронование, посев или внесение удобрений), изменяется крюковое усилие
Ркр, а следовательно, требуется переключение передачи в коробке
(новое передаточное отношение трансмиссии iТР). Переключение передач
рассматривается в этом случае как средство управления нагрузкой на двигатель.
Тогда
полное передаточное
отношение трансмиссии iТР на
включенной передаче с учётом передаточного числа планетарного ряда можно
определить:
.
Соответственно
жёсткость пневмогидравлического упругого элемента муфты сцепления, определяющую
режим работы трансмиссии, можно определить по формуле:
С
, (1).
где; δвр – коэффициент учёта вращающихся масс; mтр – масса трактора, кг; m – масса сельскохозяйственной машины, кг; r2 – динамический радиус колеса, м; Iтр приведённый момент инерции трансмиссии к ведущему колесу трактора, кг·м2; iтр – передаточное число трансмиссии; ƞтр - КПД трансмиссии; λ - частота вынужденных колебаний, с-1.
Приведение этой жесткости к солнечной шестерне получим:
С
, (2)
где ΔΜ
- изменение нагрузки на солнечной шестерне, Δφ
- угол закрутки под действием солнечной шестерни, (К+1) –
передаточное число от водила к солнечной шестерни, η – КПД привода от водила
к солнечной шестерне.
Используя выражения (1) и (2) получим формулу для определения жёсткости упругого элемента, обеспечивающего работоспособность муфты сцепления.
С
, (3).
Анализ
полученного выражения изменения жесткости ПГА показывает, что при снижении 
изменяется скорость
МТА, расчётная частота ударных явлений λс-1 и сомножитель
(δвр mтр+m) в числителе формулы, так как δ
является функцией iтр.
Оптимальная жесткость упругого элемента, установленного в трансмиссии,
должна учитывать необходимость повышения крутящего момента, вызванного
преобразующими свойствами трансмиссии (iтр) и энергетическими потерями в трансмиссии (к. п. д.
трансмиссии).
Выводы
1.
Для повышения уровня адаптации трактора к изменению тягового усилия в широком
диапазоне скоростей, необходимо иметь оптимальную жесткость упругого элемента,
которую можно получить путем изменения передаточного числа трансмиссии и
планетарного механизма муфты. Это позволяет получить группу передач или
интервал изменения передаточного числа в соответствии с конкретными условиями
эксплуатации МТА.
Литература
1. C2
2294850 RU В60К 17/10 /Муфта сцепления с пневмогидравлическим
упругим элементом [Текст] / Д.А. Нехорошев, Н.Г. Кузнецов Д.Д. Нехорошев (Волгоградская
государственная сельскохозяйственная академия). № 2003134219/11; Заявл.
25.11.2003 Опубликовано. //Изобретения. Полезные модели.-10.03.2007.Бюл. №7.
2. C1
2277478 RU В60К 17/10 /Планетарная упругая муфта с
регулируемым потоком жидкости [Текст] / Н.Г. Кузнецов, Д.А. Нехорошев, Д.Д.
Нехорошев (Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия).-№
2005109041/11; Заявл. 29.03.2005 Опубликовано. //Изобретения. Полезные
модели.-10. 06. 2006. Бюл.№16.
3. C1
2277478 RU В60К 17/10 /Планетарная упругая муфта с
регулируемым потоком жидкости [Текст] / Н.Г. Кузнецов, Д.А. Нехорошев, Д.Д.
Нехорошев (Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия).-№
2005109041/11; Заявл. 29.03.2005 Опубликовано. //Изобретения. Полезные
модели.-10. 06. 2006. Бюл.№16.-3с
4. Нехорошев Д.Д. Повышение
эксплуатационных показателей МТА путем использования трактора с пневмогидравлической
муфтой сцепления. [Текст] / дис.
канд. техн. наук. Волгоград: ВГСХА, 2004.-С 210.
THE DEPENDENCE OF
THE STIFFNESS OF THE ELASTIC ELEMENT
OF THE PLANETARY
CLUTCH FROM KINEMATIC PARAMETERS OF TRANSMISSION
D. D. Nekhoroshev,
candidate of technical Sciences, associate Professor
D. A Nekhoroshev,
doctor of technical Sciences, Professor
Federal STATE budgetary educational institution "Volgograd
state agrarian University"
Volgograd, Russia
Abstract.
The article discusses the influence of the kinematic parameters of transmission
and the planetary mechanism on the pneumatic stiffness of the elastic element
of the planetary clutch.
Keywords: tractor, transmission, pnevmogidravlicheskiy accumulator,
planetary muff, planetary reducing gear.
Сведения об авторах
Нехорошев Дмитрий Дмитриевич
Место работы. Волгоградский
государственный аграрный университет.
400002. г. Волгоград, пр-т, Университетский, д.26.
Кандидат технических наук, доцент.
Кафедра «Механика».
Телефон 47 85 54 домашний.
Nekhoroshev Dmitry Dmitriyevich
Work place. Volgograd state agricultural
university.
400002. Volgograd, prospectus, University, house 26.
Candidate of Technical Sciences, associate professor.
Mekhanika chair.
Phone 47 85 54 house.
Нехорошев Дмитрий Артёмович
Место работы. Волгоградский государственный аграрный
университет.
400002. г. Волгоград, пр-т, Университетский, д.26
Доктор технических наук, профессор.
Кафедра «Процессы и машины в агропромышленном
комплексе».
Телефон 41 15 10 рабочий, 47 85 54 домашний.
E-mail: dmitr-nech@yandecx.ru
Сотовый 89093881820
Nekhoroshev Dmitry
Artyomovich
Work place. Volgograd state agricultural university.
400002. Volgograd, prospectus, University, house 26
Doctor of Engineering, professor.
"Processes and Cars in Agro-industrial Complex" chair.
Phone 41 15 10 the working, 47 85 54 house.
E-mail: dmitr-nech@yandecx.ru