CC BY
22
Цапцов Артем Вячеславович, канд. техн. наук, заместитель начальника отдела, at khtm amail.ru, Россия, Москва, АО Конструкторское бюро точного машиностроения им. А.Э. Нудельмана,
Корнеев Алексей Борисович, канд. техн. наук, заместитель технического директора - начальник КПК, mail@ khtochmash.ru, Россия, Москва, АО Конструкторское бюро точного машиностроения им. А.Э. Нудельмана
SEMI-NATURAL MODEL OF PERSPECTIVE GUIDED MISSLE EQUIPPED WITH PASSIVE TARGET SEEKER
A. V. Tsaptsov, A.B. Korneev
The article contains description of perspective guided missile, its target seeker and other aspects, defined semi-natural simulating of these devices. Guided missile semi-natural model designing reduced to such main problems, as special flight motion simulator developing, real-time computer system implementation and imitation of aim signals and background data. Example of guided missile semi-natural model is described in the article.
Key words: guided missile, passive target seeker, semi-natural simulating, motion imitation, aim and background data.
Tsaptsov Artem Vyacheslavovich, candidate of technical sciences, Deputy Head of Department, at kbtm^mail. ru, Russia, Moscow, JSC Design Bureau of Precision Engineering Building. A.E. Nudelman,
Korneev Alexey Borisovich., candidate of technical sciences, Deputy Technical Director - Head of the CPC, mail^kbtochmash. ru, Russia, Moscow, JSC Design Bureau of Precision Engineering named. A.E. Nudelman
УДК 62-503.55
ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ ТЯЖЕЛЫХ ГУСЕНИЧНЫХ ШАССИ
Д.В. Юдинцев
Показано, что процесс выбора закона управления фрикционными узлами автоматической планетарной коробки передач с несколькими степенями свободы имеет ряд особенностей, усиливающихся установкой её в тяжелые по массе гусеничные шасси. Рассмотрено влияние управления двигателем на переходные процессы.
Ключевые слова: переключение передач, управление, переходные процессы, динамические нагрузки.
Переключение передач является переходным процессом в работе моторно-трансмиссионной установки (далее МТУ), при котором меняется структурное состояние ее динамической схемы. Как всякое изменение структуры оно сопровождается динамическими и кинематическими воздействиями на элементы МТУ, оказывая негативное воздействие на проч-
174
ность и долговечность узлов, а также на условия работы экипажа машины. В общем случае качество переключения передач проявляется в изменении тягового усилия на выходных звеньях МТУ и скорости движения машины за время переходного процесса. Очевидно, что чем меньше эти изменения, тем качественнее переключения передач.
Качество переключений передач зависит от способа управления МТУ. По способу управления различают переключения передач:
- с разрывом или без разрыва потока мощности;
- со сбросом или без сброса подачи топлива в цилиндры двигателя.
Принципиально возможно переключение передач «снизу-вверх» без
сброса подачи топлива в цилиндры двигателя, но более рациональным считается вариант со сбросом подачи топлива, так как при этом существенно облегчается работа включаемых фрикционных узлов (далее ФУ). Так опытный водитель на изделиях с ручным переключением передач производит сброс подачи топлива в момент переключения передачи и «играет» сцеплением. Этот вариант управления является основным при разработке автоматических систем управления коробок передач (далее КП) во всей мировой практике.
Однако при проектировании ФУ и выборе законов управления должен быть рассмотрен (для обеспечения работоспособности) и более тяжелый для ФУ вариант управления, при котором автоматическое переключение передач осуществляется без сброса подачи топлива. Даже, если автоматическая система управления разрабатывается в варианте с кратковременным сбросом подачи топлива при переключении с низших передач на высшие, то в процессе эксплуатации возможны ситуации, когда этот сброс будет не обеспечен. Например, при переходе на ручное управление водитель-механик при переключении не сбросил педаль подачи топлива, или произошел отказ в системе управления подачей топлива.
Случаи переключения с низшей передачи на высшую без сброса подачи топлива следует рассматривать как единичные. Главное, чтобы при разовом подобном режиме не происходило нарушение работоспособности КП. В первую очередь это относится к ФУ. Недопустимо, чтобы при единичных переключениях передач без сброса подачи топлива произошли видоизменения дисков трения - подгорание, коробление, усадка и т.п.
В некоторых случаях (наиболее характерно это для высших передач) в режиме переключения «снизу-вверх» без сброса подачи топлива, когда включается только один ФУ, а другой фрикционный узел является общим для этих передач и не выключается, для включаемого ФУ могут оказаться недопустимо высокие значения параметров буксования. Если при этом по конструктивным соображениям крайне нежелательно увеличивать пакет дисков, то возможности системы с раздельным управлением ФУ позволяют решить проблему за счет выключения общего для двух смежных передач ФУ и последующего включения его с некоторой задержкой (на
0,15...0,25 с) начала буксования его по отношению к основному, наиболее нагруженному на данном режиме фрикционному узлу. Это позволяет перераспределить работу буксования между двумя ФУ, обеспечив приемлемые параметры буксования для обоих фрикционных узлов.
Вариант с управлением подачей топлива в момент переключения принят как основной для рассматриваемого тяжелого шасси. Именно для этого варианта законы управления ФУ должны быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить выполнение всех критериев допустимого динамического воздействия на трансмиссию и экипаж при переключении при сохранении работоспособности самой коробки передач.
Анализируемая коробка передач имеет четыре степени свободы. Для включения передачи необходимо замыкание трех ФУ. Одним из наиболее проблемных стыков передач является переключение с 4 на 5 передачу, при этом происходит смена всех включенных ФУ. Расчет проведен с использованием методики, изложенной в [1].
В табл. 1 для выбранных законов управления ФУ приведены расчетные значения параметров буксования и износов ФУ, максимальных динамических нагрузок в элементах трансмиссии и пиковых значений ускорений корпуса машины для режима переключения передач с 4 на 5.
В табл. 1 обозначены: 1б - время буксования, Иуд - удельная мощность буксования, ^уд - удельная работа буксования, Н - износ диска за время буксования за одно включение, М вх - относительный максимальный динамический момент на входном валу коробки передач, М вых - относительный максимальный динамический момент на выходном валу коробки передач, агор, авер - пиковые значения горизонтальных и вертикальных ускорений корпуса машины в месте расположения водителя, б/с - режим переключения без сброса подачи топлива, сбр - режим переключения со сбросом подачи топлива.
Таблица 1
Расчетные параметры режимов переключения передач в упрощенном варианте «раздельного управления»
Режим ФУ Расчетные параметры
с N Вт/см2 Ауд, Дж/см к, нм М вх М вых а "гор' м/с2 а "вер' м/с2
4-5 б/с Т3 Т4 Ф6 0,29 0,34 1,00 19,96 21,42 106,41 5,88 7,31 106,63 0,09 0,13 46,49 1,08 1,33 2,74 -1,51 1,79 -1,00
4-5 сбр Т3 Т4 Ф6 0,28 0,32 0,31 17,79 18,85 56,96 4.98 5.99 17,42 0,06 0,08 1,21 1,01 0,94 1,74 -1,34 1,56 -1,71
Анализ расчета показывает, что при переключении со сбросом подачи топлива значительно улучшаются условия работы фрикционного узла Ф6. При этом стоит отметить, что и при переключении без сброса подачи топлива работоспособность трансмиссии сохраняется. Однако, в этом варианте управления пиковые ускорения выше, что влияет на комфортность управления шасси. Критерии оценки переходных процессов при переключении передач изложены в [2].
На рис. 1 и 2 представлены расчетные графики режима переключения передач с 4-й на 5-ю. Показаны законы изменения давления при заполнении бустеров (Рупр), изменения горизонтального и вертикального ускорений (агор, авер), скорости (V), выходного (Мвых), входного (Мвх) момента в коробке передач, частот вращения звеньев (п). (Индексы обозначают элементы КП).
Из графиков на рис. 1 видно как переключение со сбросом подачи топлива влияет на уровень динамических нагрузок на выходе из КП и соответственно на значения пиковых ускорений корпуса машины. Максимальное положительное значение крутящего момента на выходе из КП снизилось по сравнению с вариантом без сброса подачи топлива (рис. 2) в 1,4 раза, а отрицательное в 1,03 раза. Столь же существенно снижаются пиковые значения ускорений корпуса машины.
21 20
19 * 18 17 16
15 с
t, с
- Мв
- Мк
Рис. 1. Результаты моделирования режима переключения передач 4-5 в варианте управления со сбросом подачи топлива (начало)
177
t, c
- П вод 2 р, - Птз,
- n
дв
- ПТ2, - Пвод 1
Рис. 1. Результаты моделирования режима переключения передач 4-5 в варианте управления со сбросом подачи топлива (окончание)
I 3
■К 2
■N
U
"s 1
а
0
(
-1
0^0 2 0 4 0 6 0 8 1 0 1 21 41 61 8 2 02, 22 42 6 2 8 3
21
т
20 ?
19
18
17 t, c
16
15
14
х
-4
\ fi
4 л
VLi >0 % к 6 0 1 - MBt IX, " ■- Мв X 22 4 2 6 2 83,
t, c
Рис. 2. Результаты моделирования режима переключения передач 4-5 в варианте управления со сбросом подачи топлива (начало)
178
4
о
2
3
Р
а
а
8
6
4
2
0
2
6
t, c
-0,5
8 3,0
i- n
вод 2 р,
- Птз,
- ПТ4,
- Пв
- n
дв
- ПТ2,
- n
вод 1
Рис. 2. Результаты моделирования режима переключения передач 4-5 в варианте управления со сбросом подачи топлива (окончание)
Выводы
Использование сброса подачи топлива при переключении передач позволяет значительно снизить динамические нагрузки на элементы трансмиссии и пиковые значения вертикальных и горизонтальных ускорений корпуса машины существенно ниже. Однако, и в варианте без сброса подачи топлива обеспечивается работоспособность фрикционных узлов моторно-трансмиссионной установки.
Список литературы
1. Белоутов Г.С., Усов О.А., Юдинцев Д.В. Совершенствование математической модели расчета режимов переключения передач гусеничных машин // Актуальные проблемы защиты и безопасности: труды Одиннадцатой Всероссийской научно-практической конференции. Бронетанковая техника и вооружение. Т. 3. СПб, 2008.
2. Белоутов Г.С., Усов О.А., Юдинцев Д.В. Обоснование критериев оценки переходного процесса при переключении передач // Механика и процессы управления: труды XXXVIII Уральского семинара. Т. 1. Екатеринбург: УрО РАН, 2008.
Юдинцев Дмитрий Владимирович, канд. техн. наук, начальник сектора отдела трансмиссий, yudin dv amail.ru, Россия, Нижний Тагил, АО Уральское конструкторское бюро транспортного машиностроения
FEA TURES GEAR HEA VY TRACKED CHASSIS
D.V. Yudintsev 179
The process of selecting the control law friction units of automatic planetary transmission with multiple degrees of freedom has a number of features, increasing its installation in heavy-weight crawler. The article considers the influence of motor control on transients .
Key words: switch gear, control, transient, dynamic loads.
Yudintsev Dmitry Vladimirovich, candidate of technical science, Head of Transmission Department, yudin dv a mail. ru, Russia, Nizhny Tagil, JSC Ural Design Bureau of Transport Engineering
УДК 62-503.55
К ВОПРОСУ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
ТРАНСМИССИЙ БЫСТРОХОДНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН
М.А. Бадртдинов
Рассмотрен вопрос целесообразности замены традиционных методов повышения прочности зубчатых колес лазерным упрочнением, применительно к трансмиссиям быстроходных транспортных гусеничных машин.
Ключевые слова: лазерное термоупрочнение, повышение прочности зубьев, шероховатость упрочненного слоя.
К традиционным методам повышения прочности зубчатых колес относятся: термическое или химико-термическое упрочнение, обдувка дробью, накатка или чеканка впадины зубьев.
Технологии объемной термической закалки обладают рядом технико-экономических недостатков, доминирующими из которых являются коробление - теряется две степени точности. Кроме того, закалка характеризуется значительными остаточными внутренними напряжениями. Внутренние напряжения снимаются последующей термической обработкой.
При химико-термической обработке, например, цементации и последующей закалке происходит более высокое коробление деталей - теряется три степени точности. Для обеспечения заданной точности деталей требуется проводить дополнительную механическую обработку, чаще всего шлифование, как наиболее универсальный и экономичный метод. Минимальное время, необходимое для процесса только цементации - 6 часов. Для обеспечения конструктивных требований по минимальным габаритным и массовым характеристикам трансмиссий быстроходных транспортных гусеничных машин (БТГМ) (рис. 2) разрабатываются детали, зубчатые венцы которых практически невозможно шлифовать. Пример детали трансмиссии БТГМ представлен на рис. 1.
180
