CC BY
66
УДК 621.89і
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД В ПОДБОРЕ ТРАНСМИССИОННЫХ МАСЕЛ К МЕХАНИЧЕСКИМ АГРЕГАТАМ ТРАНСМИССИИ
В.А. Войтов, профессор, д.т.н., С.А. Ми гиков, ст. научн. сотр.,
ХУВС
Аннотация. В данной работе, на основе применения положений системного подхода и используя основные теоремы теории подобия и моделирования, разработана методика подбора трансмиссионных масел к конкретному агрегату трансмиссии.
Ключевые слона: системный подход, трибосистемы агрегата трансмиссии, критерии подобия, трансмиссионные масла, методика подбора трансмиссионных масел.
Введение
Предпосылкой надежной и экономичной работы различных видов техники, в том числе автотранспортной, является правильный подбор и применение минимальной номенклатуры трансмиссионных масел.
Анализ публикаций
Анализ научно обоснованных исследовательских подходов к подбору масел к механическим агрегатам грансмиссии показывает, что авторы по разработанной методике получают показатели, отражающие уровень отдельных функциональных свойств масел, которые не характеризуют качество масла в иелом. Так. в работах [1, 2, 3] рассматривается подбор масла для механических передач с позиции гидродинамической теории смазки, в которых основным эксплуатационным свойством масла в контакте является его вязкость иди его пьезокоэффициент, поэтому все рассчет-ные модели направлены на их оптимальный поиск с помошью таблиц, графиков и номограмм. Эти модели подходят в основном только для установившихся постоянных режимов эксплуатации агрегатов трансмиссии. Исследователи трансмиссионных масел в работах [4, 5] предлагают методики подбора, которые направлены на оценку уровня только отдельных свойств масел, характеризующих их смазывающую способность. В этих работах учитываются потери только на внешнее трение и не рассматриваются гидравлические потери в трибосистемах агрегатов трансмиссии, обусловленные вязкостью смазочного материала. Исследователи в области трибологии |6), рассматривая многофакторную задачу по выбору смазки для механических коробок передач, используют два эксплуатационных показателя масла кинематическую вязкость и предельную ' способность масла выдерживать нагрузку при заедании. Однако наиболее распространенный вид
изнашивания трибосистем агрегатов трансмиссии является усталостное изнашивание (питтинг), поэтому все актуальней становится оценка проти-вопиттинговой способности смазочного материала [7].
Таким образом, проанализировав научные подходы к вопросу подбора трансмиссионных масел к механическим агрегатам трансмиссии, можно сделать вывод о том, что задача подбора является сложной многофакторной задачей, для решения которой необходимо подойти с позиции системного подхода и теории подобия и моделирования.
Цель и постановка задачи
Цель настоящей работы - разработать методику подбора трансмиссионных масел к агрегатам трансмиссии. В соответствии с этой целью решалась задача получения критериальной зависимости и уравнения регрессии между критерием, оценивающим эксплуатационные свойства трансмиссионных масел и критерием, оценивающим жесткость условий их работы.
Методика решения задачи исследования
В работах [8,9], на основании второй теоремы теории подобия и моделирования (л - теоремы) и метола анализа размерностей, были получены критерии, оценивающие жесткость условий работы трансмиссионных масел лж и начальные эксплуатационные свойства трансмиссионных масел
71,, .
«7/В в г, СО. ПІ
^пЕ>х'
(1)
где стн - расчетное контактное напряжение в полюсе зацепления. кг/(м-с ); (о, —угловая скорость вращения шестерни, 1/с; т масса агрегата без масла, кг; А0 - погрешность изготовления и сборки зубчатых передач, м; иш|- скорость скольжения шестерки, м/с; Qм - количество масла в агрегате трансмиссии, кг; С/£, суммарная удельная жесткость сопряженных зубьев, кг/(м-с2); -
суммарный объем передачи [10], м\ у100 кинематическая вязкость масла, м2/с; Е, - энергетический интегральный критерий оценки трибологических характеристик трансмиссионного масла, кг/(м с2); т - противопиттинговая способность масла [7], с; е - наличие в масле механических примесей, кг.
Расчетными исследованиями более 90 моделей агрегатов трансмиссии автомобилей и редукторов общего машиностроения по формуле (I), а также лабораторными исследованиями 16 товарных масел, с последующим расчетом по формуле (2), был произведен анализ пределов изменения этих критериев. Одновременно, из руководств по эксплуатации для данных агрегатов трансмиссии было взято рекомендуемое производителем агрегата трансмиссии товарное масло и определена фуппа эксплуатации масла по классификации АР1 (табл. 1).
Полученные данные позволили построить качественные зависимости группы эксплуатации масел по классификации АР1 от расчетных значений этих критериев (рис. 1 и рис. 2).
Таблица 1 Результаты расчета критериев тц- и я»
Модель (типоразмер) Критерий 10-7 Критерий ■ 1022 Рекомендуемое руководством по эксплуатации товарное масло Г руппа эксплуатации масла по АРІ
Редуктор Ц2У-100 2,15 2,20 И-Г-А-32 ОЫ
ЦУ-160 2,72 2,44 ТС-14,5 ОЫ
Коробка передач МАЗ-525 7,74 2.76 МТ-16п 01.-2
КамАЗ-15 16,27 2,82 ТС п-14,5 01.-2
УЛЗ-452М 16,60 17,34 ТАП-15В ОЬЗ
ЗАЗ-968 28,86 17,34 ТАп-15В оьз
ВАЗ-21081 35,45 128,78 ТМ-4-12 0Ь-4
ВАЗ-21093 37,03 128,78 ТМ-4-12 ОЬ4
ВАЗ-2121 44,32 522,27 ТАД-17И ОГ-5
ГАЗ-3110 67,71 512,21 ТАД-17и ОЬ-5
Главная передача ЗИЛ-І64А 16,93 17,34 ТАП-15В вь-з
Урал-4320 29,75 21,45 ТСп- 15К оьз
ГАЗ-53 34,42 146.11 ТСп-14гип ОЬ4
ЗИЛ-133 49,03 146,11 ТСп-14гип 0Ь-4
МЗМА-407 44.47 522,27 ТАД-17И 0І.-5
ЛуАЗ-969М 68.13 522,21 ТАД-17И ОЬ-5
-
і
т Пшй т*. т
X І
1 \ і І — — —
10 20 30 40 50 60 70
Жесткость условий работы трансмиссионных масел
10"
|
і
.
І
О 100 200 300 400 500 ЦцКЗГ
Эксплуатационные свойства трансмиссионных масел
Рис. 1. Зависимость группы эксплуатации трансмиссионных масел по АР1 от критерия лж
Рис. 2. Зависимость группы эксплуатации трансмиссионных масел по АР1 от критерия тгм
Полученные зависимости показывают хорошую корреляционную связь между группой эксплуатации трансмиссионных масел по классификации АР1 и критериями яж и тгм.
Применяя условия второй теоремы подобия, которая говорит о том, что любой сложный физический процесс можно представить в виде функциональных зависимостей между критериями подобия, была получена с помощью метода наименьших квадратов критериальная зависимость (рис. 3) и уравнение, между критерием и яж,
Рис. 3. Зависимость между критериями подобия
7iM =2,21-10“с'*-6"-10''. (3)
Адекватность полученной модели подбора трансмиссионных масел к агрегатам трансмиссии, с учетом жесткости условий их работы, была оценена методами математической статистики |11]. Расчет коэффициента корреляции (Л = 0,9) полтвердил хорошую корреляцию между этими критериями.
Полученное критериальное уравнение позволило разработать методику подбора трансмиссионных масел к конкретному агрегату трансмиссии, применяя следующие варианты.
1. Определить численное значение критерия 71ж по формуле (1) и, используя зависимость API - / (лж) (рис. 1), определить группу эксплуатации трансмиссионною масла.
2. Определить численное значение критерия тсж по формуле (1) и, подставив его в уравнение (3), получить численное значение критерия ям. Используя зависимость API = /(тсм) (рис. 2), определить группу эксплуатации трансмиссионного масла.
Выводы
В данной работе, на основе применения положений системного подхода и используя основные
теоремы теории подобия и моделирования, разработана методика подбора трансмиссионных масел к конкретному агрегату трансмиссии.
Литература
1. Справочник по триботехнике: В 3-х т.-Т.2:
Смазочные материалы, техника смазки, опоры скольжения и качения. / Под общ. ред. М. Хебды, А. В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 1990. - 416 с.
2. Ган К.Г., Фам Дык Зунг. Уточненный рассчет
ресурса подшипника качения с учетом свойств смазочного материала И Вестник машиностроения. - 1998. - №5. - С.24-27.
3. Лопато Г.А., Кабатов Н.Ф. Конические и гипо-
идные передачи с круговыми зубьями. - М.: Машиностроение, 1977. - 423 с.
4. Смазочные материалы: Антифрикционные и
нротивоизносные свойства. Методы испытаний: Справочник / Матвеевский Р. М., Лашхи В.Л., Буяновский И.Я. и др. - М.: Машиностроение, 1989.— 224 с.
5. Терехов A.C., Заскалько П.П.. Некрасов В. И.
Рассчет стойкости зубчатых передач против заедания с учетом несущей способности масел И Автомобильная промышленность. -1978. -№10.-С.20 - 22.
6. Исследования по триботехнике / Сб.научн.тр. /
Под общ. ред. Чичинадзе А. В. - М.:
НИИМАШ, 1975.-307 с.
7. Войтов В.А., Митиков С.А., Суханов М.И. Ме-
тодика оценки показателя противопил инго-вой способности смазочных материалов // Проблемы трибологии. Междунар. научн. журнал. - 2006. - № 1. - С.39 43.
8. Войтов В.А., Митиков С.А., Суханов М.И. Кри-
терий оценки жесткости условий работы трансмиссионных масел // Вестник -ХНТУСХ / Сб.научн.тр. Харьков: Изд-во ХНТУСХ. 2005. - Вып. 40. С.261 -266.
9. Войтов В.А., Митиков С.А.. Суханов М.И. Оп-
тимизация и прогнозирование эксплуатационных свойств смазочных материалов в агрегатах трансмиссии. И Вестник НТУ ■’ХПИ”. Сер. Автомобиле- и тракторостроение / Сб.научн.тр. — Харьков: Изд-во НТУ "ХПИ". - 2006. - Вып. 6.-С. 136-140.
10. Авиационные зубчатые передачи и редукто-
ры: Справочник. / Под общ. ред. Булгакова Э.Б. - М.: Машиностроение, 1981. -374 с.
11. Львовский E.H. Статистические методы по-
строения эмпирических формул. - М.: Высшая школа. 1988. - 240 с.
Рецензент: A.B. Бажинов, профессор, д.т.н., ХПАДУ.
Статья поступила в редакцию 10 января 2007 г.
