У статті була розроблена і обґрунтована схема безступінчастої двухпоточної гідрооб’ємно-механічної трансмісії, яка забезпечує прямолінійний рух і поворот гусеничного трактора.In the article there is the developed and justified scheme stepless dual-flow hydromechanical transmission, which provides straight-line motion and rotation of the caterpillar tractor

Деркач, Олег Игоревич

Самородов, Вадим Борисович

Удод, Иван Владимирович

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

УДК 621.81.062.1 
 
В.Б. САМОРОДОВ, доктор техн. наук, НТУ «ХПИ»; 
И.В. УДОД, студент, НТУ «ХПИ»; 
О.И. ДЕРКАЧ, ст. преп., НТУ «ХПИ»  
 
БЕССТУПЕНЧАТАЯ ГИДРООБЪЕМНО-МЕХАНИЧЕСКАЯ 
ДВУХПОТОЧНАЯ ТРАНСМИССИЯ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА 
 
У статті була розроблена і обґрунтована схема безступінчастої двухпоточної гідрооб’ємно-
механічної трансмісії, яка забезпечує прямолінійний рух і поворот гусеничного трактора. 
 
In the article there is the developed and justified scheme stepless dual-flow hydromechanical 
transmission, which provides straight-line motion and rotation of the caterpillar tractor. 
 
Введение. В последние годы в Украине наблюдается интенсивное 
развитие тракторостроения. Важную роль в этом процессе играет 
использование достижений ведущих мировых тракторопроизводящих  фирм, 
тракторы которых оснащены в основном двухпоточными бесступенчатыми 
гидрообъемно-механическими трансмиссиями (ГОМТ) на базе 
гидрообъемных передач (ГОП) аксиально-поршневого типа [1]. Также нельзя 
оставлять без внимания опыт оборонных предприятий в области разработок  
бесступенчатых ГОМТ и гидрообъемных механизмов поворота (ГОМП) 
тракторов, при модернизации гусеничных тракторов, их ходовых систем. 
Прослеживается ярко выраженная тенденция к использованию ГОМТ и 
ГОМП для обеспечения бесступенчатого регулирования скорости 
транспортного средства при прямолинейном движении и при обеспечении 
непрерывного регулирования радиуса в процессе поворота. 
 
Анализ последних достижений и публикаций. В работах [1-4] 
подробно изложена методика расчета ГОМТ, с помощью которой 
проводилось обоснование предложенной схемы трансмиссии и выбор 
конструктивных параметров. 
 
Цель и постановка задачи. Целью настоящей работы является выбор 
схемы трансмиссии и обоснование ее конструктивных параметров, для 
обеспечения прямолинейного движения и поворота гусеничного трактора 
Построение схемы трансмиссии и ее обоснование. Для обеспечения и 
прямолинейного движения, и поворота, предложено использовать 
двухпоточную бесступенчатую ГОМТ, в состав которой входит 
гидрообъемная передача с одним регулируемым гидронасосом и двумя 
регулируемыми гидромоторами. Кинематическая и структурная схемы этой 
трансмиссии приведены на рис. 1.а), б). 
 
а) 
 
б) 
а – кинематическая схема гидрообъемно-механической трансмиссии: 1 – двигатель 
внутреннего сгорания; 2 – муфта сцепления; 3, 6, 7, 8 – зубчатые зацепления; 4 – 
регулируемый гидронасос; 5 –регулируемые гидромоторы; 9 – планетарные ряды; 10 
– бортовые передачи; 11 – ведущие звездочки; б – cтруктурная схема гидрообъемно-
механической трансмиссии 
 
Рисунок 1  – Кинематическая схема гидрообъемно-механической трансмиссии и 
структурная схема гидрообъемно-механической трансмиссии 
 
Для обоснования выбранной схемы трансмиссии было предложено 
использовать математическое моделирование. На основании [1-4] были 
записаны зависимости, которые были представлены в виде матриц, 
приведенных на рис. 2. Кинематические зависимости занесены в 
кинематическую матрицу, силовые зависимости – в силовую матрицу.  
 
 
Рисунок 2 – Кинематическая и силовая матрицы бесступенчатой двухпоточной 
ГОМТ 
 
Но на рис. 2. приведены матрицы на 1 итерации, т.е. без учета потерь. 
На последующих итерациях потери учитываются [2]. Была составлена 
программа, которая рассчитывает все характеристики трансмиссии на всем 
скоростном диапазоне.  
В соответствии с моделью гидрообъемных машин аксиально-
поршневого типа Городецкого К.И. [1, 2] 
 
( );ωC1
μ
ΔpKΘ)(ΔQ 1,2,3УУ1,2,3 +⋅−=              (1) 
( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ,DωK1 eK1KΔpDωK1 eK1KeK1ωKqΘΔM q1,2,36 1,2,378q1,2,33 1,2,34521,2,321,2,311,2,3 ⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
+
+++
+++⋅⋅−=  
 (2) 
 
где  и  – коэффициенты утечек,  – характерный размер 
гидромашины 
yK yC qD( )3q q2D π= ;  – коэффициенты 
гидромеханических потерь [1]: 
821 K,...,K,K
 
. Па10825,0К
;3375,0К
;653,0К
;сПа2000К
;м/с913,0К
;м/с0955,0К
;с1044,1С
;0245,0К
;912,0К
;м100390.0K
6
8
7
4
1
6
3
2
У
5
2
312
У
⋅=
=
=
=
=
=
⋅=
=
=
⋅= −−
 
В формуле (1) первое слагаемое отражает потери на жидкостное трение, 
второе – на сухое кулоново трение и третье – потери на прокрутку. Применяя 
в формулах (1) и (2) индексы "1", "2" и "3" к параметрам ω , pΔ  и e , 
соответственно для ГМ1, ГМ2 и ГМ3 могут быть определены суммарные 
объемные потери и потери момента на валу гидромашины. 
Для рассматриваемой бесступенчатой ГОМТ выбран двигатель - Д243, 
радиус звездочки 312,0=кr м, угловая скорость коленчатого вала  двигателя 
рад/с, передаточные числа , 230ωд = 1i1 = 1i 1,i 1,i 432 === , 1/18i5 = , 
внутренние передаточные числа планетарных редукторов , 
суммарный коэффициент сопротивления движению трактора на вспашке. 
Для достижения максимального КПД трансмиссии – варьировались значения 
веса трактора  кН и рабочие объемы гидромашин: 
1k  1,k 21 ==
 5030...40...G =
1. см89q1 = 3, 45q2 = см3, 45q3 = см3; 
2. см107q1 = 3, 55q2 = см3, 55q3 = см3; 
3. см140q1 = 3, 80q2 = см3, 80q3 = см3; 
4. см160q1 = 3, 80q2 = см3, 80q3 = см3. 
На рис. 3 приведены характеристики ГОМТ этого трактора, а на рис. 4 
приведен график, на котором отображены значения КПД этого трактора в 
зависимости от рабочего объема гидромашин 
 
Рисунок 3 – Характеристики ГОМТ трактора, весом 50 кН 
 
 
 
Рисунок 4 – Значения КПД ГОМТ трактора, весом 50 Кн 
 
На рис. 3 индексы 1, 2, 3, 4 соответствуют номеру варианта рабочих 
объемов гидромашин Анализируя характеристики ГОМТ трактора, весом 50 
кН можно сделать вывод, что КПД при различных рабочих объемах 
гидромашин изменяется незначительно. Однако при использовании 
гидромашин с рабочими объемами из 2-го варианта значение КПД ГОМТ 
максимален и равен  0,8403.ГОМТ =η   
 
Выводы. 1. В результате проведенной работы была выбрана и 
обоснована бесступенчатая двухпоточная ГОМТ для гусеничного трактора. 2. 
Была составлена математическая модель трансмиссии, с помощью которой 
происходит расчет трансмиссии с учетом потерь на всем тяговом диапазоне.  
3. Были выбраны оптимальные вес и рабочие объемы гидромашин ГОП для 
достижения максимального КПД. 
 
         Список литературы: 1. Самородов В.Б., Александров Е.Е., Волонцевич Д.О., Палащенко 
А.С. / Колесные и гусеничные машины высокой проходимости. В 10-ти томах. Том 3: 
Бесступенчатые трансмиссии: расчет и основы конструирования. –Харьков, ХГПУ, 1997. –185с. 
2. Самородов В.Б. / Основы теории автоматизированной генерации математических моделей 
трансмиссий. – Механика и машиностроение. –№1, 1998. – с.109-115. 3. Самородов В.Б., Рогов 
А.В. / Результаты математического моделирования сложной динамической системы двигатель – 
гидрообъемно-механическая трансмиссия – колесный трактор // Тракторная энергетика в 
растениеводстве. Сб. науч. тр. «Автомобиле- и тракторостроение». – Харьков: ХГТУСХ, 2001. – 
с. 109-117. 4. Самородов В.Б., Рогов А.В., Науменко А.В., Постный В.А. и др. / Комплексный 
подход к автоматизированному анализу, синтезу и проектированию гидрообъемно-механических 
трансмиссий // Вісник НТУ «ХПІ». Сб. наук. тр. «Автомобиле- и тракторостроение». – Харьков: 
НТУ «ХПИ», 2002. – с. 3-16. 
 
 Поступила в редколлегию 02.05.2011 
 
 


Бесступенчатая гидрообъемно-механическая двухпоточная трансмиссия гусеничного трактора

eNTUKhPIIR Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"; Institutional Repository

УДК 621.81.062.1  В.Б. САМОРОДОВ, доктор техн. наук, НТУ «ХПИ»; И.В. УДОД, студент, НТУ «ХПИ»; О.И. ДЕРКАЧ, ст. преп., НТУ «ХПИ»   БЕССТУПЕНЧАТАЯ ГИДРООБЪЕМНО-МЕХАНИЧЕСКАЯ ДВУХПОТОЧНАЯ ТРАНСМИССИЯ ГУСЕНИЧНОГО ТРАКТОРА  У статті була розроблена і обґрунтована схема безступінчастої двухпоточної гідрооб’ємно-механічної трансмісії, яка забезпечує прямолінійний рух і поворот гусеничного трактора.  In the article there is the developed and justified scheme stepless dual-flow hydromechanical transmission, which provides straight-line motion and rotation of the caterpillar tractor.  Введение. В последние годы в Украине наблюдается интенсивное развитие тракторостроения. Важную роль в этом процессе играет использование достижений ведущих мировых тракторопроизводящих  фирм, тракторы которых оснащены в основном двухпоточными бесступенчатыми гидрообъемно-механическими трансмиссиями (ГОМТ) на базе гидрообъемных передач (ГОП) аксиально-поршневого типа [1]. Также нельзя оставлять без внимания опыт оборонных предприятий в области разработок  бесступенчатых ГОМТ и гидрообъемных механизмов поворота (ГОМП) тракторов, при модернизации гусеничных тракторов, их ходовых систем. Прослеживается ярко выраженная тенденция к использованию ГОМТ и ГОМП для обеспечения бесступенчатого регулирования скорости транспортного средства при прямолинейном движении и при обеспечении непрерывного регулирования радиуса в процессе поворота.  Анализ последних достижений и публикаций. В работах [1-4] подробно изложена методика расчета ГОМТ, с помощью которой проводилось обоснование предложенной схемы трансмиссии и выбор конструктивных параметров.  Цель и постановка задачи. Целью настоящей работы является выбор схемы трансмиссии и обоснование ее конструктивных параметров, для обеспечения прямолинейного движения и поворота гусеничного трактора Построение схемы трансмиссии и ее обоснование. Для обеспечения и прямолинейного движения, и поворота, предложено использовать двухпоточную бесступенчатую ГОМТ, в состав которой входит гидрообъемная передача с одним регулируемым гидронасосом и двумя регулируемыми гидромоторами. Кинематическая и структурная схемы этой трансмиссии приведены на рис. 1.а), б).  а)  б) а – кинематическая схема гидрообъемно-механической трансмиссии: 1 – двигатель внутреннего сгорания; 2 – муфта сцепления; 3, 6, 7, 8 – зубчатые зацепления; 4 – регулируемый гидронасос; 5 –регулируемые гидромоторы; 9 – планетарные ряды; 10 – бортовые передачи; 11 – ведущие звездочки; б – cтруктурная схема гидрообъемно-механической трансмиссии  Рисунок 1  – Кинематическая схема гидрообъемно-механической трансмиссии и структурная схема гидрообъемно-механической трансмиссии  Для обоснования выбранной схемы трансмиссии было предложено использовать математическое моделирование. На основании [1-4] были записаны зависимости, которые были представлены в виде матриц, приведенных на рис. 2. Кинематические зависимости занесены в кинематическую матрицу, силовые зависимости – в силовую матрицу.    Рисунок 2 – Кинематическая и силовая матрицы бесступенчатой двухпоточной ГОМТ  Но на рис. 2. приведены матрицы на 1 итерации, т.е. без учета потерь. На последующих итерациях потери учитываются [2]. Была составлена программа, которая рассчитывает все характеристики трансмиссии на всем скоростном диапазоне.  В соответствии с моделью гидрообъемных машин аксиально-поршневого типа Городецкого К.И. [1, 2]  ( );ωC1μΔpKΘ)(ΔQ 1,2,3УУ1,2,3 +⋅−=              (1) ( ) ( ) ( )( ) ( )( ) ,DωK1 eK1KΔpDωK1 eK1KeK1ωKqΘΔM q1,2,36 1,2,378q1,2,33 1,2,34521,2,321,2,311,2,3 ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+++++++⋅⋅−=   (2)  где  и  – коэффициенты утечек,  – характерный размер гидромашины yK yC qD( )3q q2D π= ;  – коэффициенты гидромеханических потерь [1]: 821 K,...,K,K . Па10825,0К;3375,0К;653,0К;сПа2000К;м/с913,0К;м/с0955,0К;с1044,1С;0245,0К;912,0К;м100390.0K68741632У52312У⋅======⋅===⋅= −− В формуле (1) первое слагаемое отражает потери на жидкостное трение, второе – на сухое кулоново трение и третье – потери на прокрутку. Применяя в формулах (1) и (2) индексы "1", "2" и "3" к параметрам ω , pΔ  и e , соответственно для ГМ1, ГМ2 и ГМ3 могут быть определены суммарные объемные потери и потери момента на валу гидромашины. Для рассматриваемой бесступенчатой ГОМТ выбран двигатель - Д243, радиус звездочки 312,0=кr м, угловая скорость коленчатого вала  двигателя рад/с, передаточные числа , 230ωд = 1i1 = 1i 1,i 1,i 432 === , 1/18i5 = , внутренние передаточные числа планетарных редукторов , суммарный коэффициент сопротивления движению трактора на вспашке. Для достижения максимального КПД трансмиссии – варьировались значения веса трактора  кН и рабочие объемы гидромашин: 1k  1,k 21 == 5030...40...G =1. см89q1 = 3, 45q2 = см3, 45q3 = см3; 2. см107q1 = 3, 55q2 = см3, 55q3 = см3; 3. см140q1 = 3, 80q2 = см3, 80q3 = см3; 4. см160q1 = 3, 80q2 = см3, 80q3 = см3. На рис. 3 приведены характеристики ГОМТ этого трактора, а на рис. 4 приведен график, на котором отображены значения КПД этого трактора в зависимости от рабочего объема гидромашин  Рисунок 3 – Характеристики ГОМТ трактора, весом 50 кН    Рисунок 4 – Значения КПД ГОМТ трактора, весом 50 Кн  На рис. 3 индексы 1, 2, 3, 4 соответствуют номеру варианта рабочих объемов гидромашин Анализируя характеристики ГОМТ трактора, весом 50 кН можно сделать вывод, что КПД при различных рабочих объемах гидромашин изменяется незначительно. Однако при использовании гидромашин с рабочими объемами из 2-го варианта значение КПД ГОМТ максимален и равен  0,8403.ГОМТ =η    Выводы. 1. В результате проведенной работы была выбрана и обоснована бесступенчатая двухпоточная ГОМТ для гусеничного трактора. 2. Была составлена математическая модель трансмиссии, с помощью которой происходит расчет трансмиссии с учетом потерь на всем тяговом диапазоне.  3. Были выбраны оптимальные вес и рабочие объемы гидромашин ГОП для достижения максимального КПД.           Список литературы: 1. Самородов В.Б., Александров Е.Е., Волонцевич Д.О., Палащенко А.С. / Колесные и гусеничные машины высокой проходимости. В 10-ти томах. Том 3: Бесступенчатые трансмиссии: расчет и основы конструирования. –Харьков, ХГПУ, 1997. –185с. 2. Самородов В.Б. / Основы теории автоматизированной генерации математических моделей трансмиссий. – Механика и машиностроение. –№1, 1998. – с.109-115. 3. Самородов В.Б., Рогов А.В. / Результаты математического моделирования сложной динамической системы двигатель – гидрообъемно-механическая трансмиссия – колесный трактор // Тракторная энергетика в растениеводстве. Сб. науч. тр. «Автомобиле- и тракторостроение». – Харьков: ХГТУСХ, 2001. – с. 109-117. 4. Самородов В.Б., Рогов А.В., Науменко А.В., Постный В.А. и др. / Комплексный подход к автоматизированному анализу, синтезу и проектированию гидрообъемно-механических трансмиссий // Вісник НТУ «ХПІ». Сб. наук. тр. «Автомобиле- и тракторостроение». – Харьков: НТУ «ХПИ», 2002. – с. 3-16.   Поступила в редколлегию 02.05.2011   

http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/13476/1/vestnik_HPI_2011_18_Samorodov_Besstupenchataya.pdf

Бесступенчатая гидрообъемно-механическая двухпоточная трансмиссия гусеничного трактора

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Library of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"

eNTUKhPIIR Electronic National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"; Institutional Repository