Исследование инерционной гидродифференциальной автоматической передачи автобуса

Внедрение: 2019 г.

Целью диссертационной работы [1] является исследование закономерностей функционирования инерционной гидродифференциальной автоматической передачи автобуса и разработка на их основе методики выбора ее параметров для применения в городских автобусах.

Для экспериментального подтверждения адекватности модели инерционного бесступенчатого автоматического гидродифференциального трансформатора вращающего момента (ИГТВМ) был создан испытательный стенд и информационно-регистрирующая аппаратура.

Рисунок 1. Общий вид стенда ИГТВМ и контрольно-измерительной аппаратуры.

Стенд состоит из приводного асинхронного электродвигателя (ПД) переменного тока модели А‑82‑8, преобразователя момента (ПМ), гидродифференциального выпрямителя момента (ГВМ), скомпонованных в виде отдельных блоков, и тормозного механизма (ТМ) балансирного типа. Схема стенда ИГТВМ с нанесенными на нее местами установки датчиков приведена на рисунке 2.

Приводной двигатель посредством карданной передачи приводит ведущий маховик ПМ, выполненного в виде двухзвенного дифференциального механизма с тремя неуравновешенными сателлитами при ведущем звене – водиле, ведомом – центральной (солнечной) шестерне. Реактор через крестовую муфту соединен с входным валом ГВМ.

Рисунок 2. Схема стенда ИГТВМ и установки датчиков: Д1 – датчик крутящего момента на ведущем звене ПМ; Д2 – датчик угловой скорости на ведущем звене ПМ; Д3 – датчик угловой скорости реактора ПМ; Д4 – датчик угловой скорости вала корпусного гидротормоза; Д5 – датчик угловой скорости вала выходного гидротормоза; Д6 – датчик крутящего момента на валу корпусного гидротормоза; Д7 – датчик крутящего момента на валу выходного гидротормоза; Д8 – датчик давления в напорной магистрали выходного гидротормоза; Д9 – датчик давления в напорной магистрали корпусного гидротормоза; Д10 – датчик угловой скорости выходного вала ИГТВМ; Д11 – датчик крутящего момента на выходном валу ИГТВМ; Д12 – датчик крутящего момента на балансире ТМ.

Разработанная информационно-регистрирующая аппаратура позволяет:

•  контролировать давление и температуру масла в магистралях подпитки гидротормозов ГВМ;
•  регистрировать осциллограммы давлений в напорных магистралях гидротормозов;
•  регистрировать на персональном компьютере (ПК) величины крутящих моментов на валах ИГТВМ и балансире тормозного механизма;
•  регистрировать на ПК угловые скорости валов ИГТВМ.

Среднее значение момента сил сопротивления, приложенного к выходному валу ИГТВМ, устанавливается и визуально контролируется регулирующим устройством тормозного механизма. Угловые скорости приводного двигателя, реактора, валов гидротормозов и выходного вала ИГТВМ измеряются при помощи многоканального оптического тахометра.

Величины крутящих моментов измеряются при помощи проволочных тензорезисторов. Для исключения влияния деформации изгиба и возникновения связанных с ней некомпенсируемых погрешностей, тензодатчики наклеены на соответствующие валы под углом 45° к образующей. Они расположены на расстоянии четверти окружности друг от друга таким образом, чтобы диаметрально противоположные тензорезисторы подвергались воздействию одноименной деформации. Такое расположение датчиков также обеспечивает компенсацию температурной погрешности.

Использована полумостовая схема подключения датчиков. Для коммутации тензорезисторов, закрепленных на вращающихся валах, с измерительной аппаратурой использованы ртутноамальгамированные токосъёмные устройства проходного (на ведущем и выходном валах) и концевого (на валах привода обоих гидротормозов) типа.

Рисунок 3. Общий вид установки ртутноамальгамированных концевых токосъёмных устройств и датчиков тахометра на валах приводов гидротормозов.

Сигналы с датчиков обрабатываются с использованием тензометрического модуля LTR212 в составе одноместного крейта LTR. Использован четырехканальный режим высокой точности работы с частотой опроса 192 Гц. При проведении эксперимента программными средствами устанавливаются следующие параметры модуля: постоянное опорное напряжение 5 В, чувствительность системы ± 10 мВ, проводится автоматическая калибровка нуля и диапазона.

Датчик, установленный на балансире тормозного механизма, является резервным, предназначенным для оценки адекватности показаний датчика, находящегося на выходном валу стенда. Сигнал с него поступает на усилитель марки 8АНЧ‑26, а затем – в усиленном виде – на плату LA‑70, подключенную к ПК посредством интерфейса ISA. В данной цепи токосъёмные устройства не используются, так как нет вращающихся элементов.

Рисунок 4. Общий вид контрольно-измерительной аппаратуры.

Перед измерением величин крутящих моментов была произведена тарировка тензодатчиков посредством контролируемого ступенчатого статического нагружения соответствующего вала при помощи рычага (рисунок 5).

По результатам экспериментальных исследований были определены выходные характеристики ИГТВМ, а также зависимости изменения нагрузок на элементах ГВМ и величин давления в магистралях гидротормозов на различных режимах работы.

Пример экранной формы записи программой LGraph2 крутящих моментов с тензометрического модуля LTR212 при работе стенда с передаточным отношением i = 0,21 представлен на рисунке 7.

Рисунок 7. Экранная форма записи крутящих моментов с тензометрического модуля LTR212.

Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований доказывают соответствие параметров рабочего процесса стенда ИГТВМ расчетным, полученным при математическом моделировании его работы. Величина несовпадения результатов составляет 3,1…18,9 % для крутящих моментов на основных элементах стенда и 2,2…19,0 % для давлений в гидросистемах гидротормозов, что свидетельствует об адекватности разработанных математических моделей.

Источник:
Дмитриев С.А. Выбор параметров выпрямителя момента инерционной гидродифференциальной автоматической передачи городского автобуса: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Липецк. – 2019. – 186 с.

Разработчик: Дмитриев С.А. (ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический университет»)