CC BY
20
УДК 621.83.062.1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЮПОГОЧНОЙ ЩДРООБЬЕМНОЙ ПЕРЕДАЧИ
RM Шевцов, ассист., Национальный технический университет «ХПИ»,
г. Харьков
Аннотация. Предложена методика проведения экспериментального исследования полнопоточной гидрообьемной передачи на стенде с приводящим электродвигателем и нагружающим устройствам. Описан измеритглъный комплекс, состоящий из датчиков и аналого-цифрового преобразователя. Представлена структурная и гидравлическая схемы экспериментального стенда.
Ключевые слова: полнопоточная гидрообьемная передача, стенд, измерительный комплекс, датчики, аксиально-поршневая гидромашина.
ЕКСПЕРИМЕНГАЛЬШ ДОСЛЩЖЕННЯ ПОВНОПОТОШВО! ПДРООБ'СМНО! ПЕРЕДАЧ1
В.М Шевцов, асисг., Нащональний техшчний ушверсигег «ХПЬ», м. Харюв
Анотащя. Запропоновано методику проведения експерименталъного досл\дження повнопото-ковогг1дрооб'емно1 nepedmi на cmeudi з npueidnuM електродвигуном i навантажувалъним при-строем. Описано втарювалъний комплекс, up складаеться з датчиков i аналого-цифрового пе-ретворювта Подано структурну i г1дравл1чну схеми експерименталъного стенда.
Климов слова: повнопотокова г1дрооб'емна передача, стенд, втарювалъний комплекс, датчики, акаалъно-поршнева ггдромашина.
EXPERIMENTAL STUDIES OF FULL-HYDROSTATIC TRANSMISSIONS V. Shevtsov, T. Asst., National Technical University «KhPI», Kharkiv
Abstract. The technique of experimental study of a Ш-hydrostatic transmission on the stand with the leading motor and a load device is offered in the given article. A measuring system consisting of sen-sors and an analog - digital converter is described. The block and the hydraulic circuit of the experimental stand is presented.
Key words: full-flow hydrostatic transmission, stand, measuring system, sensors, axial-piston hydraulic machine.
Введение
Тенденцией последних лет является рост количества тракторов, оснашрнных бесступенчатыми щдрообьемно-механическими трансмиссиями. Такие трансмиссии обладают преимуществами по сравнению со ступенчатыми механическими трансмиссиями, среди которых: простота конструкции, плавное бесступенчатое изменение скорости дриже-ния трактора, вькокая эргономичность, возможность выбора оптимальной скорости
трактора и режима работы дригателя и др. Возникает необходимость в подробном исследовании щдрообьемных передач (ГОП), входящих в состав бесступенчатых трансмиссий, определении наиболее рациональных конструктивных параметров механической ветви друхпоточной передачи, распределении потоков мощности и выявлении основных взаимосвязей их кинематических и силовых характеристик с эксплуатационными характеристиками машинотракторного агрегата [1-6].
Анализ публикаций
Различные методаки проведения экспериментальных исследований щарообьемных передач представлены в работах Самсро-дова В.Б., Митцеля H.A., Бовдаренко АИ и др. Данные исследования предполагают снятие и обработку различных параметров щд-рообьемной передачи, входящей в состав щарообьемно-механической трансмиссии. В работах [7, 8] представлена методака определения параметров щарообьемной трансмиссии, составленной по схеме «с даффе-ренцралом на входе». При этом определяются давления в силовых трубопроводах щаро-обьемной передачи, обороты на входе в трансмиссию и выходе на нагрузку, имитирующую колесо, а также крутяшце моменты В работах [9, 10] также представлена методика определения основных параметров, характеризующих работу щарообьемной передачи в составе трансмиссии колесного трактора. При этом также определялись обороты, крутяшце моменты и давления в основных силовых магистралях.
Цель и постановка задачи
Недостатком предложенных методик является отсутствие в списке снимаемых параметров температуры рабочей жидкости, которая оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики щарообьемной передачи, на работоспособность трансмиссии в целом и, как следствие, на технико-экономические показатели трактора. Поэтому целесообразным является создание методаки, включающей в себя измерение температуры рабочей жцдрости на друх-трех участках щарообьемной передачи.
Мгтсррка проведения эксперимента
Для решения поставленной зааани был спроектирован стевд для экспериментального исследования щарообьемной передачи (ГСП) на базе ОАО «Харьковский тракторный завод» с регулируемым аксиально-поршневым щлронасосом NP112 5MHL/D2BCDBY1 и нерегулируемым аксиально-поршневым щлромогором MP112 2/D2B35Y1 производства ОАО «ЩЦРОСИ-ЛА». ГЪред пробным пуском после монтажа рекомецауется проведение таких работ: 1) проверка по щаросхеме правильности соединения трубопроводов и гцароустройств;
2) проверка затяжки соединений трубопроводов, а также затяжки крепления к стыковым поверхностям щлроустройств;
3) проверка крепления насоса, щаромотора и других щароустройств;
4) проверка правильности подключения заземления;
5) заливка рабочей жцдрости (РЖ) в щд-робаки до требуемого уровня и в щарома-шины согласно эксплуатационной документации;
6) открытие воздухоспускных устройств или ослабление соединений трубопроводов, указанных в руководстве по эксплуатации;
7) проверка кратковременным включением правильности направления вращения элек-тродригателя насоса;
8) при кратковременной работе щарообьемной передачи - удаление воздуха из щароси-стемы, после чего закрытие возаухоспускных устройств (или затягивание ослабленных соединений трубопроводов) и доливание РЖ в щаробак до требуемого уровня. Схема стенда представлена на рис. 1.
При измерении параметров работы щарообьемной передачи пользовались такими измерительными устройствами:
1. Преобразователь оборотов ПО-м12 -представляет собой ицаукгивный датчик с магнитным сердечником и расположенной вокруг него обмоткой. Принццп работы датчика заключается в наведении электродри-жушей силы в обмотке при взаимодействии магнитнсго поля датчика с металлическим задающем даеком При вращении вала впа-даны зубьев задающего даска изменяют магнитный поток, вследствие чего в обмотке датчика формируется электрический импульс. Диапазон измерения -0-2400 об./мин.
2. Преобразователь давления (Щ) представляет собой датчик, принццп работы которого основан на свойстве деформации упругой мембраны под действием давления жидкости (масла) или газа. Величина сдрига мембраны механически передается на переменный резистор (реостат); изменение его сопротивления регистрируется оборудованием. Диапазон измерения преобразователей для основных силовых трубопроводов составляет от 0 до 40 МПа, для линии подаигки - от 0 до 6,3 МПа.
Преобразователь температуры ПГ-130 представляет собой термопару, принцип действия которой основан на термоэлектрическом эффекте. Диапазон измерения датчика составляет от 0 д 130 °С.
Рис. 1. Схема стецда для исследования ГОП 1 - приводящий элекгродригатель; 2,7 - преобразователь оборотов ПО-м12; 3 - преобразователь давления магистрали подпитки; 4 - всасывающий фильтр тонкой очистки; 5, 11 - преобразователь давления основных силовых магистралей; 6 - бак; 8 - тормозное устройство; 9, 15 - датчики крутящего момента; 10 -теплообменник с вентилятором; 12 - неуправляемый аксиально-поршневой гидромотор; 13 - управляемый аксиально-поршневой гидронасос; 14 - насос подпитки героторного типа; 16, 17 - преобразователи температуры; 18 - измерительный комплекс
3. Для фиксации разрежения в фильтре и, соответственно, степени его загрязненности использовали мановакуумметр.
Согласно ГОСТ 17108-86 научно-исследовательские испытания относятся к первой группе точности. Допустимые отклонения суммарной погрешности определения параметров приведены в табл. 1 [7-9].
Таблица 1 Допустимые отклонения от среднего арифметического значения по ГОСТ 17108
Выбор регистрирующей и измерительной аппаратуры проводился с учетом требований по точности измерения, скорости протекания исследуемых процессов, числа регистрируемых величин, способа сохранения полученной информации. Минимальная частота опроса датчиков модулем АЦТ Е14-140М составляла 1000 Гц
Все датчики, используемые при проведении экспериментального исследования, имеют
линейную характеристику зависимости выходного сигнала, подаваемого непосредственно на АЦД или прсмежугочный усилитель
Датчик частоты оборотов вала имеет отличную от остальных характеристику, что связано с принципом его работы. Как уже отмечалось, датчик оборотов генерирует импульс в зависимости от изменения магнитнсго потока, то есть при прохождении впадины получается ступенчатый сигнал. Частота появления ступенчатого сигнала за одинаковый промежуток времени пропорциональна частоте вращения вала [11].
В процессе экспериментального исследования управление подачей насоса осуществлялось изменением параметра регулирования от -1 до +1 и обратно до -1. То есть наклонную шайбу насоса с равным шагом пропорционально времени отклоняли от одного крайнего положения к другому. При этом производилась запись одновременно всех контролируемых параметров через АЦП.
Предварительно производился замер температуры окружающей среда с целью определения внешних условий проведения исследования. Замеры параметров (давления, оборотов гидронасоса и щдромотора, крутящих моментов) производились при нескольких фиксированных температурах. При этом
Параметр Допустимые отклонения
1 2 3
Давление, % ±0,5 ±1,5 ±2,5
Температура РЖ, °С ±1,0 ±2,0 ±4,0
Частота вращения, % ±0,5 ±1,0 ±2,0
Крутящий момент, % ±0,5 ±1,5 ±2,5
фиксировалось изменение во времени не только относительного параметра регулирования, но и температуры рабочей жидкости на различных участках, что позволило определить зависимость изменения от температу-
ры оборотов и крутяшрго момента гиромото-ра, что, в свою очередь характеризует коэффициент полезного действия щдрообьемной передачи [2-5].
Рис. 2. Гидравлическая схема стенда для испытания ГСП: Н- насос; М - мотор; КП -клапаны предохранительные; Др - дроссели; КО - клапаны обратные; РВД - рукава высокого давления; Ц - гидроцилиндры; Ф - фильтр; АТ - теплообменник; Э1 -приводной электродвигатель; ТУ - тормозное устрсйсгво
На рис. 2 представлена принципиальная гидравлическая схема сгевда для щдрообьем-ных передач, на которой непосредственно указаны места установки всех датчиков и фиксирующей аппаратуры. МЪсга установки датчиков для измерения давления определяются производителями щдромашин Датчики крутяшцх моментов и оборотов установлены на входцом и выходном валах щдромашин Датчики температуры установлены на участках входа и выхода рабочей жцдкости на теплообменник, а также в картере щдромо-тора Это позволяет определить температуру утечек в щдромашине, а также эффективность работы теплообменника.
Е^вода
Была разработана методцка проведения экспериментального исследования палнопоточ-ных щдрообьемных передач как самостоятельного привода, а также в составе друхпо-
точных щдрообьемно-механических трансмиссий. Предложенная методцка позволяет получить данные по изменению температурных режимов работы щдрообьемной передачи в зависимости от частоты вращения и нагрузки на выходном звене. Полученные данные позволяют определить основные энергетические и эксплуатационные характеристики щдромашин и передачи в целом, а также оценить интенсивность изменения эксплуагацронных характеристик гидропередачи в процессе ее работы.
Литература
1. Samorodov V.B. The optimization algorithm in determining the relationship between technical and economic indices of machine-tractor unit with hydrovolumetric-mechanical transmission / V.B. Samorodov // Wspolpraca Europejska / European
Cooperation. - 2016. - Vol. 3(10). - P. 94107.
2. Samorodov V.B. Parametrical synthesis of hydovolumetric-mechanical transmissions for vehicles according to the criterion of maximum efficiency / V.B. Samorodov // Wspolpraca europejska / European Cooperation. - 2015. - Vol. 1(1).
3. Bondarenko A.I. Laboratory Stand for Research of the Workflow in Hydrostatic Mechanical Transmissions / A.I. Bondarenko, MO. Mittsel, A.P. Kogushko // European Science and Technology: 9th International Scientific Conference. Munich. - 2014. -P. 23-26.
4. Samorodov V.B. Laboratory Stand for Research of the Workflow in Hydrostatic Mechanical Transmissions / V.B. Samorodov,
A.I. Bondarenko, MO. Mittsel, A.P. Ko-gushko // European Science and Technology: Materials of the IX International Research and Practice Conference, 24-25 December 2014, Munich, Germany / Strategic Studies Institute. - Munich: Strategic Studies Institute. - 2014. - Vol. II. -P. 289-295.
5. Samorodov V.B. Experimental appropriateness verification of K. Gorodetsky's mathematical model for losses determini-nation in hydrostatic transmissions for modern hydrolic machines / V. Samoro-dov, S. Shuba, O. Derkach, V. Shevtzov, N. Mittsel // Eastern European Scientific Journal. - 2014. - № 6. - P. 285-291.
6. Самородов В.Б. Анализ развития современных трансмиссий тракторов /
B.Б. Самородсв, АП Кожушке, ЕС Пе-липенко // Вестник национального технического университета «ХПИ»: сб.
науч. работ. Серия: Автомобиле- и тракторостроение. - 2015. - № 8 (1117). -С. 26-32.
7. Самородов В.Б. Дорожи випробування колюного трактора з дропотоковсю пд-рооб'емно-мехатчною трашшаею /
B.Б. Самородов, АП. Кожушко, МО. Мтцель // Первый независимый научный весшик - 2015. -№1. - С 54-61.
8. Самородов В.Б. Експериментальне дос-лщження робочих процеезв у пдро-об'емно-мехатчних трашшезях з дцфе-ренщалом на вход та з даференщапом на виход / В.Б. Самородов, AI. Бсвда-ренко // Зб1рник наукових npauf> Донецкого шетигугу зал1зничного транспо-piy Украшська державно! академи залъ зничного транспорту. - 2014. - № 39. -
C. 60-67.
9. Самородов В.Б. Резулыати експеримен-тального дослщження процесу галь-мування колюного трактора «Fendt 936 Vario» / В.Б. Самородов, AI Боцдэрен-ко // Технолопчний аудит та резерви виробництва. - 2014. -№ 3/2 (17). -С. 54-59.
10. Самородов В.Б. Прибор для измерения крутящего момента на валах автомобилей и тракторов / В.Б. Самородов, А.И. Боцщренко, H.A. Митцель // Автомобильная промышленность. - 2014. -№ 12. - С. 31-33.
Рецензент: АС Полянский, профеосор, дт.н,
ХНДДУ.
Статья поступила в редакцию 20 июня
2016 г.
