Методы расчета параметров и нагруженности механизмов поворота гусеничных транспортеров-снегоболотоходов особо легкой категории по массе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат технических наук Гмыря, Николай Григорьевич

• Гмыря, Николай Григорьевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гмыря, Николай Григорьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ конструкций механизмов поворота гусеничных машин

1.2. Методы расчета механизмов поворота гусеничных машин.

1.3. Задачи исследования.

2. НОВЫЕ СХЕМЫ МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН.

2.1. Общие принципы создания схем механизмов поворота на основе унифицированных автомобильных узлов и агрегатов.

2.2. Новые схемы механизмов поворота гусеничных машин.

2.3. Выводы.

3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА НОВЫХ СХЕМ МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН.

3.1. Кинематический и силовой анализ замкнутого дифференциала

3.2. Определение скоростных, силовых и энергетических параметров механизмов поворота.

3.3. Математическая модель механизма поворота гусеничной машины.

3.4. Эквивалентные схемы механизмов поворота.

3.5. Компьютерная программа для анализа схем механизмов поворота.

3.6. Выводы.

4. АНАЛИЗ РАБОТЫ МЕХАНИЗМОВ ПОВОРОТА ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ

4.1. Кинематический анализ.

4.2. Энергетический анализ схем механизмов поворота.

4.3. Сравнительная оценка схем механизмов поворота по затратам мощности на поворот машины

4.4. Выводы.

5. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1. Эксплуатационные испытания.

5.2. Полевые испытания.

5.3 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы расчета параметров и нагруженности механизмов поворота гусеничных транспортеров-снегоболотоходов особо легкой категории по массе»

Одним из важнейших направлений в развитии производительных сил России является освоение районов Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока и интенсивное использование богатых ресурсов этих регионов. Развитие производительных сил в указанных районах в первую очередь связано с налаживанием транспортно-экономических связей.

Решение данной задачи сдерживается отсутствием на больших территориях этой зоны достаточно развитой дорожной сети и чрезвычайно суровыми климатическими условиями. Поэтому на этой территории широкое применение при транспортных перевозках и разведке недр полезных ископаемых в условиях бездорожья получили гусеничные транспортеры-снегоболотоходы, которые по своему конструктивному исполнению приспособлены для эксплуатации в суровых климатических условиях, обладают высокой проходимостью по слабому грунту, снегу, болотам, мелколесьям, могут форсировать водные преграды и т. д.

Существующие типы механизмов поворота (МП) современных гусеничных машин [1-15] требуют создания специального производства для их изготовления, что приводит к увеличению времени и материальных средств при разработке и серийном производстве новых типов гусеничных машин.

Для быстрого освоения территорий Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока возникла необходимость в создании новых типов гусеничных транспортеров-снегоболотоходов особо легкой категории по массе.

Однако в сложившихся экономических условиях использование традиционных подходов к созданию гусеничных машин, в частности их МП, когда для каждой машины в большинстве случаев создается свой МП [1, 3, 9, 11, 12, 16, 17], состоящий из оригинальных узлов и деталей, не всегда является оправданным.

При создании МП для гусеничных транспортеров-снегоболотоходов особо легкой категории по массе было бы целесообразно разработать схемы, где возможно применение типовых серийно выпускаемых узлов и агрегатов автомобилей.

Целью работы является разработка новых схем МП для гусеничных машин (ГМ) особо легкой категории по массе на основе типовых серийно выпускаемых узлов и агрегатов автомобилей и методов расчета параметров и нагруженности их элементов.

В данной работе предложены новые схемы МП, разработанные на основе серийно выпускаемых агрегатов автомобилей. Новизна конструкторских разработок новых схем МП защищена пятью патентами России. Разработаны математические модели установившегося поворота гусеничной машины с новыми типами МП и методы расчета их параметров и нагруженности. Указанные схемы МП изготовлены и прошли эксплуатационные и полевые испытания на снегоболотоходах «Вегус».

Заключение диссертации по теме «Колесные и гусеничные машины», Гмыря, Николай Григорьевич

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Предложены новые схемы МП, разработанные на основе серийно выпускаемых агрегатов автомобилей, новизна которых защищена пятью патентами России.

Разработана, изготовлена и прошла эксплуатационные и полевые испытания на транспортерах-снегоболотоходах «Вегус» трансмиссия, выполненная по схеме 4 (патент РФ №2233766). В результате установлено, что тя-гово-скоростной диапазон трансмиссии обеспечивает подвижность машины во всех дорожных условиях. Изделие показало высокую проходимость по снежной целине, при движении на подъеме и спуске на крутых склонах, высокую скорость, плавность хода и маневренность.

2. Получены аналитические зависимости, позволяющие проводить оценку кинематических возможностей и силовой нагруженности трансмиссии, имеющей дифференциальный механизм в замкнутом контуре.

3. Разработаны математические модели установившегося поворота ГМ с новыми типами МП и на их основе методы расчета кинематических параметров, силовой и энергетической нагруженности в элементах схемы с учетом потерь мощности в трансмиссии и ходовой системе. Математические модели учитывают распределение потоков мощности и потери ее в замкнутых контурах трансмиссии. Достоверность математических моделей подтверждена результатами полевых испытаний транспортеров-снегоболотохо-дов «Вегус». Расхождение между результатами расчетов нагруженности элементов трансмиссии с результатами экспериментальных исследований при минимальных радиусах поворота машины не превышают 8,6. 12%, а при повороте машины с радиусами больше минимального -16. 18%.

4. Разработана и отлажена в среде Visual Basic 6 программа расчета на ЭВМ параметров поворота ГМ и нагруженности элементов ее трансмиссии с возможностями текстового и графического представления результатов для новых схем МП.

5. Любая из рассмотренных выше пяти новых схем МП может обеспечить поворот ГМ с минимальным фиксированным радиусом поворота Rmi„ >0, а первые четыре и с радиусом Rmm= 0. При этом все рассмотренные схемы МП обеспечивают поворот ГМ с одним заданным фиксированным радиусом. Схемы 1, 2 и 3 позволяют получить МП второго типа, а схема 5 МП первого типа. Схема 4 по кинематическому признаку занимает промежуточное значение между МП первого и второго типа.

6. Для всех предложенных схем МП с уменьшением радиуса поворота угловая скорость поворота машины увеличивается, при этом одинаково и в меньшей степени для схем 1, 2 и 3, в большей степени для схемы 4 и еще в большей степени для схемы 5.

7. Связь переднего и заднего колес машины посредством гусеничной цепи вызывает при повороте циркуляцию мощности в ветвях схем 1, 2, 4 и 5. В схеме 4 циркуляция мощности возникает и в контуре, включающем оба редуктора, межмостовой дифференциал и фрикцион поворота. Циркуляция мощности в схемах увеличивает силовую загруженность агрегатов и потери мощности в трансмиссии и ходовой системе. При повороте машины с радиусом R > В/2 возникает рекуперация мощности.

8. Величина коэффициента относительной загрузки двигателя для всех схем существенно зависит от фиксированного радиуса поворота. Рациональными следует считать параметры схем, обеспечивающие поворот машины с минимальным радиусом Rmin > В/2. При этом наиболее высокий относительный коэффициент загрузки двигателя обеспечивает схема 5 с повышающим редуктором, а наиболее низкий - схема 3.

9. С позиций кинематических возможностей для поворота, а также силовой и энергетической нагруженности агрегатов трансмиссии и двигателя для транспортеров-снегоболотоходов особо легкой категории по массе можно рекомендовать использовать схему 4 или 5 (с понижающим редуктором) с параметрами, обеспечивающими минимальный радиус поворота в пределах 3.4 м. При отсутствии двигателя с достаточной мощностью следует ориентироваться на схему 3.

10. Схемы новых типов МП, защищенные пятью патентами России, математические модели поворота ГМ с новыми типами МП, методы выбора их параметров и расчета нагруженности элементов трансмиссии и компьютерная программа, позволяющая в режиме диалога с ЭВМ исследовать влияние различных конструктивных параметров на кинематику поворота машины, силовую и энергетическую нагруженность элементов трансмиссии внедрены в ЗАО «Вегус».

118

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гмыря, Николай Григорьевич, 2004 год

1. Барский И. Б. Конструирование и расчет тракторов. - М.: Машиностроение, 1980. - 335 с.

2. Львов Е. Д. Теория трактора. М.: Машгиз, 1960. - 252 с.

3. Тракторы: Теория/ В. В. Гуськов, Н. Н. Велев, Ю. Е. Атаманов и др.; Под общ. ред. В. В. Гуськова. М.: Машиностроение, 1988. - 376 с.

4. Тракторы. Конструкция/ И. П. Ксеневич, В. М. Шарипов, Л. X. Ару-стамов и др.; Под общ. ред. И. П. Ксеневича, В. М. Шарипова. М.: Машиностроение, 2000. - 821 с.

5. Шарипов В. М., Эглит И. М., Парфенов А. П. Трансмиссии тракторов/ Под ред. В. М. Шарипова. М.: Фонд «За экономическую грамотность», 1998. - 272 с.

6. Трансмиссии тракторов (конструкция)/ В. М. Шарипов, И. М. Эглит, А. П. Парфенов, Л. Н. Крумбольдт; Под ред. В. М. Шарипова, М.: МГТУ «МАМИ», 1999.-245 с.

7. Советские тракторы/ Под ред. И. Б. Барского. М.: Машиностроение, 1970. - 369 с.

8. Трансмиссии гусеничных и колесных машин/ В. М. Труханов, В. Ф. Зубков, Ю. И. Крыхтин, В. О. Желтобрюхов; Под ред. В. М. Труханова. М.: Машиностроение, 2001. - 736 с.

9. Шарипов В. М. Конструирование и расчет тракторов. М.: Машиностроение, 2004. - 592 с.

10. Сергеев Л. В. Теория танка. М.: ВА БТВ, 1973. - 493 с.

11. Сергеев Л. В., Кадобнов В. В. Гидромеханические трансмиссии быстроходных гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1980. - 200 с.

12. Многоцелевые гусеничные и колесные машины: Конструкция/ Г. И. Гладов, А. В. Вихров, В. В. Кувшинов, В. В. Павлов; Под ред. Г. И. Гладова. М.: Транспорт, 2001. - 272 с.

13. Многоцелевые гусеничные шасси/ В. Ф. Платонов, В. С. Кожевников, В. А. Коробкин, С. В. Платонов; Под ред В. Ф. Платонова. М.: Машиностроение, 1998. - 342 с.

14. Кутьков Г. М. Тракторы и автомобили. Теория и технологические свойства. М.: КолосС, 2004. - 504 с.

15. Васильченков В. Ф. Автомобили и гусеничные машины. Основы конструкции шасси. Рыбинск: Издание АООТ «РДП». - АРП, 1996. 432с.

16. Анилович В. Я., Водолажченко Ю. Т. Конструирование и расчет сельскохозяйственных тракторов: Справочник. М.: Машиностроение, 1976.-455 с.

17. Конструирование и расчет гусеничных машин/ Н.А. Носов, В.Д. Га-лышев, Ю.П. Волков, А П. Харченко; Под ред. Н.А. Носова. Л.: Машиностроение, 1972. - 560с.

18. Сергеев JI. В. Конструирование и расчет спецтракторов. М.: МАМИ, 1985.-52 с.

19. Кутьков Г. М. Теория трактора и автомобиля. М.: Колос, 1996. - 287 с.

20. Кристи М. К., Красненьков В. И. Новые механизмы трансмиссий. М.: Машиностроение, 1967. - 216 с.

21. Планетарные коробки передач / В. М. Шарипов, JI. Н. Крумбольдт, А. П. Маринкин, Е. JI. Рыбин; Под общ. ред. В. М. Шарипова. М.: МГТУ «МАМИ», 2000. - 137 с.

22. Талу К. А. Конструкция и расчет танков. М.: В А БТВ, 1963. - 541 с.

23. Завьялов К. И. Конструктивные и эксплуатационные особенности промышленных тракторов. М.: Машиностроение, 1975. - 174 с.

24. Машиностроение. Энциклопедия. Колесные и гусеничные машины. Т. IV-15/ В. Ф. Платонов, В. С. Азаев, Е. Б. Александров и др.; Под общ. ред. В. Ф. Платонова, М.: Машиностроение, 1997. - 688 с.

25. Гусеничные транспортеры-тягачи/ Под ред. В. Ф. Платонова, М.: Машиностроение, 1978. -351 с.

26. Конструкция и расчет танков и БМП/ Под общ. ред. В. А. Чобитка. -М.: Военное издательство, 1984. 375 с.

27. Васильченков В. Ф. Военные гусеничные машины. Конструкция и расчет. Часть первая. Трансмиссия и приводы управления. Рыбинск: Издание ОАО «РДП». Рязань: ВАИ, 1998. 560 с.

28. Васильченков В. Ф. Автомобили и гусеничные машины. Теория эксплуатационных свойств. Рыбинск: Издание ОАО «РДП». - АРП, 1996. 496 с.

29. Буров С. С. Конструкция и расчет танков. М.: ВА БТВ, 1973. - 603 с.

30. Злотник М. И., Кавъяров И. С. Трансмиссии современных промышленных тракторов. М.: Машиностроение, 1971. - 248 с.

31. Устройство многоосных полноприводных колесных и быстроходных гусеничных машин/ Г. И. Гладов, А. В. Вихров, В. В. Кувшинов, В. В. Павлов; Под ред. Г. И. Гладова. М.: Транспорт, 1996. - 241 с.

32. Забавников Н. А. Основы теории транспортных гусеничных машин. -М.: Машиностроение, 1975. 448 с.

33. Красненьков В. И., Вашец А. Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. М.: Машиностроение, 1986. - 272 с.

34. Балдин В. А. Теория и конструкция танков. М.: Министерство обороны СССР, 1975. 442 с.

35. Верещагин С. Б. Повышение устойчивости движения гусеничных машин с гидрообъемномеханической трансмиссией: Дисс. канд. техн. наук. М., 2002.-158 с.

36. Антонов А. С. Армейские гусеничные машины. Конструкция и расчет. М.: Воениздат, 1974. - 455 с.

37. Тракторы. Проектирование, конструирование и расчет/ Под ред. И. П. Ксеневича. -М.: Машиностроение, 1996. 479 с.

38. Зельцерман И. М., Каминский Д. В., Онопко А. Д. Фрикционные муфты и тормоза гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1965. - 240 с.

39. Беккер М. Г. Введение в теорию систем «местность-машина». Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1973. - 520 с.

40. Антонов А. С., Запрягаев М. М., Хавханов В. П. Армейские гусеничные машины. Теория. М.: Воениздат, 1973. 327 с.

41. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1982. - 284 с.

42. Гуськов В. В., Опейко А. Ф. Теория поворота гусеничных машин. -М.: Машиностроение, 1984. 168 с.

43. Фаробин Я. Е. Теория поворота транспортных машин. М.: Машиностроение, 1970. -176 с.

44. Савочкин В. А., Дмитриев А. А. Статистическая динамика транспортных и тяговых гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1993. -320 с.

45. Платонов В. Ф., Ленашвили Г. Р. Гусеничные и колесные транспортно-тяговые машины. М.: Машиностроение, 1986. 296 с.

46. Скотников В. А., Мещенский А. А., Солонский А. С. Основы теории и расчета трактора и автомобиля/ Под ред. В. А. Скотникова. М.: Агро-промиздат, 1986. - 383 с.

47. Рославцев А. В. Теория движения тягово-транспортных средств. М.: УМЦ «ТРИАДА», 2003. - 172 с.

48. Павлов В. В. Исследование динамики поворота транспортных гусеничных машин на деформируемом грунте: Дисс. канд. техн. наук. -М., 1981. -224 с.

49. Павлюк А. С. Исследование нагрузочных и тепловых режимов и пути повышения долговечности тормозов и механизмов поворота мощных гусеничных тракторов: Дисс. канд. техн. наук. Барнаул, 1973. -210 с.

50. Фан Дин Киен. Исследование силовой и тепловой напряженности фрикционных пар многодисковых муфт поворота трактора: Дисс. канд. техн. наук. М., 1973. - 167 с.

51. Фогель А. А. Исследование тормозов гусеничных трелевочных тракторов с целью повышения их надежности: Дисс. канд. техн. наук. -М., 1983.-150 с.

52. Пархоменко И. И. Теоретические основы расчета механических и тепловых параметров рабочего процесса тормозов механизма поворота гусеничного трактора: Дисс. канд. техн. наук. -М., 1980. 165 с.

53. Поляков Н. В. Тепловой режим тракторных тормозов, работающих в масле, и повышение их долговечности: Дисс. канд. техн. наук. М., 1983.-183 с.

54. Антонов А. С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Теория и расчет. JL: Машиностроение, 1975. - 480 с.

55. Шабанов К. Д. Двухпоточные передачи транспортных машин. М.: Машиностроение, 1962. - 127 с.

56. Шабанов К. Д. Замкнутые дифференциальные передачи. М.: Машиностроение, 1972. -160 с.

57. Шакиров Т. М. Разработка методов расчета параметров и нагруженно-сти модульных гидрообъемномеханических трансмиссий колесных и гусеничных машин двойного назначения: Автореф. дисс. канд. техн. наук.-М., 2003.-25 с.

58. Кожевников В. С., Шарипов В. М., Шакиров Т. М. Выбор и определение параметров гидромеханических передач. М.: МГТУ «МАМИ», 2000.-66 с.

59. Шарипов В. М. Проектирование механических, гидромеханических и гидрообъемных передач тракторов. М.: МГТУ «МАМИ», 2002. -300 с.

60. Барский И. Б., Герасимов Г. В., Тепер Р. А. Синтез схем планетарных коробок передач с двумя степенями свободы. М.: МАМИ, 1977. -39 с.

61. Проектирование полноприводных колесных машин: В 2 т. Т. 2. Учебник для вузов / Б. А. Афанасьев, Б. Н. Белоусов, JI. Ф. Жеглов и др.;

62. Под общ. ред. А. А. Полунгяна. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2000. - 640 с.

63. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие/ Под ред. Р. А. Макарова. -М.: Машиностроение, 1975. 288 с.

64. Испытания автомобилей/ В. Б. Цимбал, И. Н. Успенский, В. Н. Кравец и др. М.: Машиностроение, 1978. - 199 с.