CC BY
50
УДК 629.114
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРУЖЕННОСТИ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ КАРЬЕРНОГО САМОСВАЛА
СИДОРОВ С. А.
Белорусский национальный технический университет
Одной из важнейших задач при создании новой и модернизации серийно выпускаемой техники является сокращение сроков разработки, повышение надежности и долговечности. Эксплуатационные испытания, безусловно, -самый достоверный способ оценки долговечности узлов и агрегатов карьерных самосвалов, однако, к сожалению, требующий значительных затрат времени, труда, и, конечно, дорогостоящий.
Один из путей сокращения сроков проектирования - применение современных программных комплексов, позволяющих создать компьютерную модель автомобиля и оценить на-груженность основных его агрегатов.
Белорусским национальным техническим университетом совместно с Белорусским автомобильным заводом проведены расчетноэкспериментальные исследования нагруженно-сти гидромеханической трансмиссии (ГМТ) карьерных самосвалов БелАЗ-7555 и БелАЗ-75473, для чего была разработана программа моделирования реализаций нагруженности гидромеханической трансмиссии карьерного самосвала Transmission.
Фі
/і bi /2
Мф
bn
МДВ Мш
м»
в)1
Фб
/з Ь,и"
с^Рбі.
е2II г
Ьзт
ф
ез-Ц
е4і
X ф2
Программа Transmission является самостоятельным программным продуктом и не требует специального программного обеспечения для функционирования. Кроме того, она не требует инсталляции (установки на жесткий диск) и может быть запущена с любого носителя.
Схема расчетной динамической системы трансмиссии карьерного самосвала, использованной при разработке программы, представлена на рис. 1.
На схеме /і-/ю - моменты инерции вращающихся деталей; е\-е\\, Ьу-Ьц - податливости и коэффициенты демпфирования упругих звеньев; U\u Uu, U2\, Un, Un, Uyj, Um, Um ~ передаточные числа пар шестерен; MR9 - крутящий момент двигателя; Af„, МТ - моменты на насосном и турбинном колесах ГТ; Мф - момент сцепления колес с опорной поверхностью; Mf - момент сопротивления качению колес автомобиля; Мі - то же подъему автомобиля; Фі-Ф4, ФБ - фрикционы.
Особенностью рассматриваемой расчетной динамической системы считается наличие пяти фрикционных муфт Фь Ф2, Ф3, Ф45 Фб, расчленяющих систему. Включение или выключение
Фз
У,
е5
Ьл\и22 и
VI
еб'У,
b7..WV2
/7 Ьа и ь 9 I* ho I10
kyfofcfK) m
Ц 8 9 Mo 10
e7
Ф4
Рис. 1
любой из них в процессе переключения передач приводит к перестройке структуры и изменению параметров модели с последующим согласованием кинематических и силовых факторов ведущей и ведомой частей. Движение масс динамической системы в каждом фиксированном структурном состоянии описывалось с помощью дифференциальных уравнений Лагранжа 2-го рода. Данная модель позволяет реализовывать:
1. Переключение передач как с разрывом, так и без разрыва потока мощности в любом направлении в соответствии с задаваемым законом переключения передач.
2. Автоматическую блокировку и разблокировку гидротрансформатора в соответствии с задаваемым законом, а также разблокировку при переключении передач.
3. Движение самосвала по дороге переменного профиля с различным коэффициентом сцепления и ограничениями скорости движения на отдельных участках по условию безопасности движения.
Численное интегрирование дифференциальных уравнений математической модели трансмиссии осуществлялось с использованием метода Рунге - Кутта 4-го порядка.
Программа реализована на языке программирования Object Pascal в интегрированной среде программирования Delphi 5,0 и состоит из пяти компонентов: головной программы Transmission, файлов исходных данных Data (параметры динамической модели), DVS (характеристики двигателя и регулятора), Low (характеристики фрикционов и законы изменения давления во фрикционах) и Road (характеристики макропрофиля дороги и режимов движения).
Русскоязычный интерфейс программного пакета, одно из окон которого представлено на рис. 2, интуитивно понятен и не вызывает неоднозначного толкования назначения его элементов. Кроме того, при наведении указателя мыши на любой элемент рядом с ним появляется подсказка о назначении этого элемента или пункта.
Критерием оценки точности значений параметров имитационной модели может служить
совпадение результатов моделирования с записью реального процесса. В этом случае проверяются как правильность математического и алгоритмического описания, так точность ее реализации на ЭВМ. Поэтому с целью оценки достоверности разработанной имитационной модели проводилось сравнение экспериментально полученного процесса нагружения ГМТ карьерного самосвала БелАЗ-7555 с результатами моделирования.
|Выберите Файл исходных данных
Демпфирование ’ 1
Параметры задачи
М & Н А % В ✓
Параметры ГМП \ Параметры ДВС
| Моменты инераии | , Жесткясти
Степень нажатия педали подачи топливе, ^ ' : — “Г*; .....
I Врем» счета; с 10.0000 1-ая передача 0 Ш 4-ая передала |0 [%|
; Шаг счета, с 10,0000 . 2-ая передача - Шаг печати, с |0,0000 |^] і 5 3-я» передача 0 0 И И 5-аялередача Ю - 6-ая передача" J6 Jg] :
, Начальные'эславня“““““- ■- - ІІ1І Коэффициент трения ~~ “"-7--
; Частота вращения вала ДВС. об/мин [0.0 М: динамовский |о
; Рэдиу; качениякояеса, м 0,00 И ; , статический |0
- Начальная скорость автомобиля, км/ч 0.0 ш\ • кдаФФиииенг |д ' ; аппроксимации *
Результат" ~~ ’jl - ггги.
Имя файла резу/гьтзгс* | „,. - :
Рис. 2
Как видно из результатов сравнения, представленных на рис. 3, параметры процесса нагружения, полученные в ходе эксперимента, несколько отличаются от соответствующих параметров, полученных моделированием на ЭВМ. Это объясняется рядом допущений, имеющих место при разработке модели.
Здесь Мзи - крутящий момент на карданном валу привода заднего моста; птип ~ частота вращения карданного вала привода ГМП; пт -то же заднего моста.
Параметры с индексом «эксп» относятся к экспериментально полученным данным, а с индексом «мод» - к моделированным на ЭВМ.
Таким образом, помимо качественной идентичности, сопоставляемые осциллограммы имеют однородный характер, что свидетельствует об адекватности разработанной модели реальным условиям нагружения.
Программа опробована и используется в работе бюро гидромеханических передач Белорусского автомобильного завода.
Рис. 3. Осциллограмма процесса трогания и разгона самосвала на подъеме
ВЫВОДЫ
1. Разработанная модель учитывает характеристики агрегатов карьерного самосвала, управляющих воздействий водителя и дороги и позволяет исследовать влияние этих факторов на нагруженность трансмиссии.
2. Разработанный программный пакет позволяет с большой достоверностью оценить нагруженность гидромеханической трансмиссии карьерного самосвала еще на стадии проектирования, что существенно снизит сроки разработки и повысит конкурентоспособность отечественной техники.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тарасик В. П. Математическое моделирование технических систем. - Мн.: Дизайн ПРО, 2004. - 640 с.
2. Сидоров С. А. Моделирование гидромеханической трансмиссии карьерного самосвала и определение ее на-груженности // Конструирование и эксплуатация автомобилей: Сб. науч. тр. / Под ред. О. С. Руктешеля. - Мн.: УП «Технопринт», 2001. - Вып. 7. - С. 10-14.
3. Сидоров С. А., Руктешель О. С. Моделирование переходных процессов в трансмиссии карьерного самосвала с гидромеханической коробкой передач // Новые математические методы и компьютерные технологии в проектировании, производстве и научных исследованиях: Тез. докл. науч. конф., Гомель, 13-18 марта, 2000 г. / Гомель, ГГУ. - 2000. - С. 97-98.
