Физическая модель МТА с пневмогидравлической планетарной муфтой сцепления в моторно-трансмиссионных установках Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

УДК 629.114.2.001.2(075.8)

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МТА С ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ПЛАНЕТАРНОЙ МУФТОЙ СЦЕПЛЕНИЯ В МОТОРНО-ТРАНСМИССИОННЫХ УСТАНОВКАХ

PHYSICAL MODEL OF МТА WHICH CONSISTS OF PNEUMATIC-HYDRAULIC PLANETARY MUFF COUPLING IN MOTOR-TRANSMISSION DEVICES

Н.Г. Кузнецов, доктор технических наук, профессор Д.А. Нехорошее, кандидат технических наук, доцент Н.С. Воробьева, инженер

ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

N.G. Kuznetsov, D.A. Nekhoroshev, N.S.Vorobjeva

Volgograd state agricultural academy

В статье рассматривается физическая модель МТА с пневмогидравлической планетарной муфтой сцепления (ПГПМС) в моторно-трансмиссионных установках. Обосновывается число блоков для составления математической модели процесса разгона, при этом не принимаются в расчет малозначимые массы, вводятся допущения для расчета моментов инерции.

This article says about physical model of MTA which consists of pneumatic-hydraulic planetary muff coupling in motor-transmission devices. The arguments are based on the number of blocks for mathematical model of starting process, not taking into account unimportant masses, assumptions for calculation inertia momentum are introduced.

Ключевые слова: танетарная муфта сцепления, физическая модель, математическая модель, процесс разгона.

Key words: planetary muff coupling, physical model, mathematical model, starting process.

Рассматривается МТА с колесным трактором МТЗ-80Л, оборудованным пневмогидравлической планетарной муфтой сцепления (ПГПМС) по А.С. СССР №1592173 с абсолютно жесткими звеньями передачи крутящего момента к ведущим колесам. Преобразование крутящего момента двигателя в рабочее усилие осуществляется

и при реализации

ведущими колесами. Они обладают круговой эластичностью

№ к

рад Нм

тягового момента путем взаимодействия с почвенным фоном склонны к буксованию за счет горизонтальной деформации почвы.

Описанная схема МТА могла бы рассматриваться четырехмассовой: двигатель с пневмогидравлической системой; жесткая трансмиссия, приведенная к ведущим колесам, приведенная масса почвы к пятну контакта ведущих колес с почвой; прямолинейно движущиеся массы МТА (масса трактора и рабочей машины).

Схема МТА - разветвленная, суммирующим элементом в которой выступает планетарный механизм муфты сцепления. Связь двух ветвей схемы описывается кинематическим уравнением планетарного механизма:

(1-к)а>к=а>с-ка>в, (1)

где к - внутренне передаточное число ПГПМС, соКУ тс, сое - соответственно угловые скорости коронной, солнечной шестерен и водила.

Однако масса почвы, участвующей в деформации, по сравнению с массовыми характеристиками вращающихся и поступательно-движущих-ся составляющих МТА невелика, поэтому при математическом моделировании она не учитывается. Система при

этом становится трехмассовой: I - двигатель с пневмогидравлической системой; II -жесткая трансмиссия; III - прямолинейно движущиеся массы МТА (рис. 1).

Рисунок 1 - Принципиальная схема МТА с пневмогидравлической планетарной муфтой сцепления Д— двигатель; Jм - момент инерции маховика двигателя; ПГА -

пневмогидроаккумулятор;

ТТТИ - масляный шестеренчатый насос; ////' передаточное число привода ШН; ¿тр - передаточное число трансмиссии трактора;

Jтp k} - момент инерции трансмиссии, приведенный к ведущим колесам; ВЩК - ведущие колеса; ПГПМС - планетарная муфта сцепления; (ттр+т) - суммарная масса поступательно движущихся масс; Ср - приведенная жесткость колес, взаимодействующих с почвой.

В момент трогания двигатель будет в основном нагружаться сопротивлением сжатия воздуха в ПГА за счет подаваемого насосом масла (при практически неподвижном водиле планетарного механизма муфты). Приведенный момент инерции двигателя в этап трогания при названных условиях определяется массовыми характеристиками передаточных звеньев (без учета массы поступающей жидкости в ПГА):

В приведенном выражении учтены моменты инерции маховик Л,, короны ПГПМС Лор, сателлита ./саш, солнечной шестерни ./с, промежуточной шестерни привода насоса шестерни привода насоса шестерни гидронасоса Лш, передаточные

отношения ОТ короны К сателлитным шестерням - //.>са/„=Г/.: 2сат - ЧИСЛО Зубьев КОрОНЫ, ¿сот ~ число зубьев сателлита), к - внутреннее передаточное число планетарного ряда (от короны к солнечной шестерне).

Приведенный момент инерции трансмиссии по отношению к ведущим колесам

т(к)

трактора определяется на основании равенства кинетическои энергии всех

вращающихся частей трансмиссии и кинетической энергии приведенного момента инерции:

п

вщ<

«/" 7

сат к-сат

с К( пр ) К( прн ) + -Ч„>2 (2)

(3)

В этом выражении представлены моменты инерции: ^ - ведущего колеса трактора,

- ведущего вала колеса, JlШK„ - ведомой шестерни конечной передачи, -о - ведущей шестерни конечной передачи, - вала ведущей шестерни конечной передачи, ,/опф -

дифференциала, Jeod - водила планетарного ряда с первичным валом коробки передач, -тормозного барабана, - приведенного момента инерции КПП (на определенной

передаче) к первичному валу коробки передач (водилу ПГПМС) и передаточные отношения передачи и imp.

По описанной схеме может быть составлена математическая модель процесса разгона. Дифференциальные уравнения трогания - разгона двух разветвлений физического объекта записываются в следующем виде:

M0-Mn=J0n(P■ ]

М--------—М[к) =Je -ф\' ^

в . сопр тр т в

1-7}

mp Imp

В этих уравнениях М,, - момент двигателя, М„ - приведенный момент насосной шестерни к двигателю, рассчитанный с учетом заполнения масляного жидкостного объема ПГА, ер - угловое ускорение двигателя, Мв - момент на водиле планетарного ряда муфты,

Mill момент сопротивления на ведущих колесах, Jemp - момент инерции трансмиссии,

приведенный к водилу, фв - угловое ускорение водила.

Исследование математической модели позволяет оптимизировать регулируемые параметры элементов пневмогидравлической планетарной муфты сцепления.

Библиографический список

1. Кузнецов, Н.Г. Стабилизация режимов работы скоростных машинно-тракторных агрегатов / Н.Г.Кузнецов. - Волгоград: «Нива» ВГСХА, 2006. - С. 272-299.

2. Кузнецов, Н.Г. Теория тягового баланса энергонасыщенных колесных тракторов при работе на тяжелых почвах засушливых зон / Н.Г.Кузнецов. - Волгоград: «Нива» ВГСХА, 2004. - С. 140.

3. Научные основы повышения рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов. - М.: Колос, 1968. - С. 448.'

4. Башта, В.Д. Гидропривод и гидропневматика / В.Д.Башта. - М.: Машиностроение, 1972. - С. 133.

E-mail: mshaprov@bk.ru