СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРУТИЛЬНОЙ ПОДАТЛИВОСТИ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ
METHOD TO DETERMINE TORSIONAL COMPLIANCE OF HYDROMECHANICAL TRANSMISSION

Изобретение относится к области строительно-дорожного машиностроения для определения некоторых динамических характеристик гидромеханической трансмиссии и грунта, в частности для определения податливости грунта, и позволяет оценить ее влияние на податливость элементов гидромеханической трансмиссии строительных и дорожных машин, позволяет расширить информативность полученных результатов, необходимых при исследовании динамической нагруженности трансмиссионных систем.
Известен способ для исследования взаимодействия гусеничного трака с грунтом, реализованный в устройстве по авторскому свидетельству СССР №1418594, МКИ G01M 17/00. Способ реализуется при помощи заявленного устройства путем нагружения слоя грунта через тензометрический трак нормальной вертикальной и касательной нагрузками, создаваемыми гидроцилиндрами, а именно шток гидроцилиндра воздействует на трак усилием, соответствующим вертикальной нагрузке на него в работающей на транспортном средстве гусенице. При заглублении трака в грунт устройство с помощью трактора перемещается относительно грунта, при этом горизонтальная реакция стремится опрокинуть короб, который через направляющие ролики воздействует на тензометрические тяги, растягивая их. Величина горизонтальной реакции грунта определяется как разность растягивающих усилий на нижних и верхних тягах. После протягивания трака на определенное расстояние происходит выглубление его из грунта с помощью силового гидроцилиндра, затем цикл повторяется.
Недостатками данного способа являются искажение достоверной информации, так как дополнительные грунтозацепы тензометрического трака находятся на разных расстояниях от основного грунтозацепа, внедряющегося в грунт, что влечет за собой формирование неравномерных грунтовых кирпичей, а также расположение дополнительных грунтозацепов и внедряющегося между ними основного грунтозацепа противоречит реальной картине движения гусеничного трактора, ввиду того что заглубляемый грунтозацеп в реальных условиях не может находиться между двумя уже погруженными в слой почвогрунта грунтозацепами, что приводит к увеличению давления со стороны горизонтального нагружающего гидроцилиндра, а значит, к повышению нагрузок по сравнению с реальными условиями. Данный способ также не позволяет получить зависимость податливости грунта и элементов трансмиссии трактора, необходимых, например, при исследовании динамической нагруженности трансмиссии и других элементов конструкции тракторов при проектировании.
<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>К</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mi>L</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>H</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi></mrow></msup></mrow><mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>К</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup></mrow></mfrac></mrow>
пред
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является способ определения податливости грунта (патент на изобретение №2421704, МПК G01N 3/00 (2006.01). Способ включает нагружение слоя грунта траками неподвижно зафиксированного посредством силоизмерительного устройства гусеничного трактора с гидромеханической трансмиссией, при этом плавно увеличивая нагрузку, при помощи силоизмерительного устройства регистрируют значения касательного усилия грунтозацепа трака на грунт и измеряют деформацию грунта, соответствующую перемещению нижнего трака гусеницы, строят график зависимости деформации грунта от касательного усилия грунтозацепа трака на грунт и по точке излома прямой графика зависимости определяют предельное касательное усилие грунтозацепа трака на грунт
, при котором еще не происходит срыв грунта, и соответствующую ему предельную упругую деформацию сдвига грунта H, а податливость определяют из соотношения
.
Недостатками данного способа являются малая информативность, невозможность определения динамических характеристик трансмиссии, влияния механических свойств грунта на динамическую нагруженность трансмиссионных систем.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение информативности, а именно возможность определения кроме податливости грунта еще и крутильной податливости гидромеханической трансмиссии на рабочих передачах с учетом колебаний элементов трансмиссии при работающем двигателе, необходимых, например, при исследовании динамической нагруженности элементов трансмиссии при проектировании.
<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>К</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mi>ϕ</mi><mi>H</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>H</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi></mrow></msup></mrow><mrow><msub><mi>r</mi><mi>K</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mi>K</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>T</mi><mi>P</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>K</mi><mi>O</mi></msubsup><mo>⋅</mo><msub><mi>r</mi><mi>K</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>K</mi><mi>O</mi></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>K</mi><mi>O</mi></msubsup><mo>⋅</mo><msub><mi>r</mi><mi>K</mi></msub></mrow>
пред
пред
пред
K
K
TP
K
H
K
H
K
TP
TP
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения крутильной податливости гидромеханической трансмиссии, включающем нагружение слоя грунта траками гусеничного трактора с гидромеханической трансмиссией, неподвижно зафиксированного посредством силоизмерительного устройства (фиг.1), плавное увеличение нагрузки, регистрирацию значения касательного усилия грунтозацепа трака на грунт при помощи силоизмерительного устройства, измерение деформации грунта, соответствующей перемещению нижнего трака гусеницы, построение графика зависимости деформации грунта от касательного усилия грунтозацепа трака на грунт и определение по точке излома прямой графика предельного касательного усилия грунтозацепа трака на грунт
, при котором еще не происходит срыв грунта, и соответствующей ему предельной упругой деформации сдвига грунта H, новым является то, что одновременно с измерением деформации грунта, посредством устройства для определения углов, регистрируют угол поворота ведущей звездочки трактора φ, и строится график его зависимости от касательного усилия грунтозацепа трака на грунт (фиг.2), по которому определяют полный угол поворота ведущей звездочки трактора φ в точке излома графика, т.е. до момента срыва грунта. Поскольку полный угол поворота φ является результатом упругой деформации сдвига грунта и выбора зазоров гусеницы, а также результатом упругой крутильной деформации трансмиссии, то затем определяют угол поворота ведущей звездочки
, соответствующий величине предельной упругой деформации сдвига грунта H, а затем суммарный угол закручивания трансмиссии φ=φ-φ как разность полного угла поворота ведущей звездочки трактора φ и угла φ, соответствующий величине предельной упругой деформации сдвига грунта H, а крутильную податливость трансмиссии определяют из соотношения
, где r - радиус ведущей звездочки трактора (фиг.1),
- касательное усилие грунтозацепа трака на грунт, соответствующее суммарному углу закручивания трансмиссии φ, которое получают с графика (фиг.2),
- момент на ведущей звездочке, соответствующий суммарному углу закручивания трансмиссии φ.
На фиг.1 - схема осуществления способа; на фиг.2 - график зависимости деформации грунта и угла поворота ведущей звездочки от касательного усилия грунтозацепа трака на грунт.
Способ реализуется следующим образом.
K
K
H
TP
K
H
K
TP
TP
<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>K</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi></mrow></msubsup><mo>=</mo><mn>33</mn><mtext> </mtext><mi>к</mi><mi>Н</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>ϕ</mi><mi>K</mi></msub><mo>=</mo><msup><mn>6</mn><mo>∘</mo></msup><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>6</mn><mo>⋅</mo><mn>3,14</mn></mrow><mrow><mn>180</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,1047</mn><mtext> </mtext><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>ϕ</mi><mi>H</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>H</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>е</mi><mi>д</mi></mrow></msup></mrow><mrow><msub><mi>r</mi><mi>K</mi></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>0,0045</mn></mrow><mrow><mn>0,25</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,018</mn><mtext> </mtext><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>l</mi><mi>K</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ϕ</mi><mrow><mi>T</mi><mi>P</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>K</mi><mi>O</mi></msubsup></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>6</mn><mo>⋅</mo><mn>3,14</mn></mrow><mrow><mn>3</mn><mo>⋅</mo><mn>0,25</mn><mo>⋅</mo><mn>180</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>0,14</mn><mfrac><mrow><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>д</mi></mrow><mrow><mi>к</mi><mi>Н</mi><mo>⋅</mo><mi>м</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>K</mi><mi>O</mi></msubsup><mo>⋅</mo><msub><mi>r</mi><mi>K</mi></msub></mrow>
<mrow><msubsup><mi>P</mi><mi>K</mi><mi>O</mi></msubsup><mo>=</mo><mn>3</mn><mtext> </mtext><mi>к</mi><mi>Н</mi></mrow>
пред
пред
Трактор с гидромеханической трансмиссией через силоизмерительное устройство жестко фиксируют на участке исследуемого грунта. Гидромеханическая трансмиссия позволяет получить ступенчатую нагрузку плавно без срыва грунта. Нагрузку задают плавно при помощи акселератора и фиксируют силоизмерительным устройством в пределах от 3 до 34 кН, т.е. с нагрузки, соответствующей цене деления силоизмерительного устройства, до нагрузки, соответствующей моменту срыва грунта, одновременно измеряют деформацию грунта от действия касательного усилия грунтозацепа трака на грунт, соответствующую перемещению нижнего трака гусеницы, а также посредством устройства для определения углов регистрируется угол поворота ведущей звездочки трактора φ. При этом фиксируемая посредством силоизмерительного устройства нагрузка равна касательному усилию грунтозацепа трака на грунт на основе законов статики. На основании полученных данных строят графики зависимости деформации грунта H и угла поворота ведущей звездочки трактора φ от касательного усилия грунтозацепа трака на грунт P (фиг.2) и по точке излома прямой графика зависимости определяют предельное касательное усилие грунтозацепа трака на грунт
, при котором еще не происходит срыв грунта, соответствующую ему предельную упругую деформацию сдвига грунта H=4,5 мм и полный угол поворота ведущей звездочки трактора
, затем рассчитывают угол поворота ведущей звездочки
, соответствующий величине предельной упругой деформации сдвига грунта H, затем определяют суммарный угол закручивания трансмиссии, как разность полного угла поворота ведущей звездочки трактора φ и угла φ, φ=φ-φ=0,1047-0,018=0,0867, а крутильную податливость гидромеханической трансмиссии определяют из соотношения
, где r=0,25 м - радиус ведущей звездочки трактора,
- момент на ведущей звездочке, соответствующий суммарному углу закручивания трансмиссии φ,
- касательное усилие грунтозацепа трака на грунт, соответствующее суммарному углу закручивания трансмиссии φ.
Данный способ позволяет определить податливость грунта, предел касательного усилия, при котором еще сохраняются упругие свойства грунта (до срыва грунта) и крутильную податливость гидромеханической трансмиссии при исследовании динамической нагруженности, получить зависимости динамических параметров элементов трансмиссии и поступательно движущихся частей трактора с податливостью грунта.