Гашение крутильных колебаний трансмиссии

Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

При обработке данных расчета широко использовалась встроенная возможность программного комплекса по синхронизации результатов трехмерной визуализации и построение графиков изменения параметров движения ДАП в режиме реального времени.

Выводы

Использование адаптивной системы управления прицепным звеном длиннобазного автопоезда с корректирующим каналом управления, оптимизирующим величину смещения траектории тележки полуприцепа относительно траектории движения базовой точки тягача, позволит существенно улучшить управляемость длиннобазного автопоезда и повысить безопасность движения, особенно в условиях интенсивных транспортных потоков.

Литература

1. Абрамов А.М., Малафеев А.Н. Выбор оптимального алгоритма управления прицепным звеном длиннобазного автопоезда//Пятая международная конференция "Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах". С-Петербург, 2002.

2. Закин Я.Х. Маневренность автомобиля и автопоезда. - М.: Транспорт, 1986. -136 с.

3. F.Hecker, O. Jundt, K.-D. Leimbach, I. Faye, H. Schramm. Fahrdynamikregelung fuer Nutzfahrzeuge. In: VDI-Berichte 1341, 1997

Гашение крутильных колебаний трансмиссии

к.т.н. доц. Тверсков Б.М. Курганский государственный университет Величина момента трения в демпфере для гашения резонансных колебаний бывает в пределах 15-25 % от передаваемого крутящего момента. При изменении момента трения изменяется не только резонансная амплитуда, но и обороты коленчатого вала, при которых амплитуда минимальна. Необходимый момент трения в демпфере определяется расчетом или экспериментально.

В проведенных испытаниях тягачей КЗКТ момент трения был регулируемым (рис. 1).

Рис. 1. Регулирование момента трения в демпфере

При закручивании гайки 7 сжимается тарельчатая пружина 6, в торсионе 1, соединяющем двигатель и согласующий редуктор, создается растягивающее усилие, которое передается на диск 3 с фрикционными накладками, прижимая его к диску 4, приваренному на трубчатом валу согласующего редуктора. При передаче крутящего момента двигателя торсион закручивается, диски 3 и 4 поворачиваются относительно друг друга и создается момент трения, величина которого зависит от силы прижатия дисков и, следовательно, от того, насколько закручена гайка 7.

Регулирование момента трения делается без разборки машины. Испытания ведутся в "стоповом режиме", когда тягач заторможен, а в коробке передач включена последняя передача. После запуска двигателя обороты коленчатого вала увеличиваются до максимально возможных (подача топлива полная), гидротрансформатор не блокируется, крутящий момент

Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. записывается во всем возможном диапазоне оборотов коленчатого вала. После записи момент трения изменяется закручиванием гайки 7 и в том же порядке производится новая запись. Через 1,5-2 часа работы практически безошибочно определяется величина момента трения в демпфере, при которой амплитуда колебаний в наиболее нагруженной части трансмиссии - дотрансформаторной зоне - минимальна. Проверка правильности определения момента трения при заблокированном гидротрансформаторе производится в движении.

Для определения момента трения в демпфере расчетным методом нужно знать моменты инерции деталей трансмиссии и жесткостей (податливостей) соединяющих их валов. Время для выполнения такой работы нужно несравнимо больше, к тому же, возможны ошибки. Далее составляются и решаются дифференциальные уравнения. Каждый из этих способов может использоваться в определенных условиях.

Большие колебания момента всегда наблюдаются в дотрансформаторной зоне трансмиссии, в остальных частях трансмиссии они значительно меньше. После блокировки гидротрансформатора коробка передач вместе с гидротрансформатором представляет собой маховую массу, сглаживающую колебания. Когда гидротрансформатор не заблокирован, он делит трансмиссию на две практически независимые части, каждая из которых колеблется со своей частотой.

Гашение колебаний можно быть и без установки в демпфере элемента трения, если, например, жесткость упругого элемента демпфера снизить в несколько десятков раз. Амплитуда колебаний передаваемого на трансмиссию крутящего момента в этом случае будет во много раз меньше и не может привести трансмиссию в колебательные движения.

Амплитуда колебаний передаваемого на трансмиссию крутящего момента равна произведению жесткости демпфера на угол колебания коленчатого вала при его вращении. В рабочем диапазоне оборотов угол этот достаточно постоянный, для установленного на тягаче КЗКТ двигателя он близок к 0,50.

Угол закрутки соединяющего на тягачах КЗКТ двигатель и трансмиссию (торсионный демпфер) под действием максимального крутящего момента двигателя 250 кгс-м составляет порядка 2,50, т.е. жесткость торсиона близка к 100 кгс-м. При неравномерности вращения коленчатого вала в 0,50 амплитуда колебания подводимого к трансмиссии крутящего момента близка к 50 кгс-м. Такая же амплитуда отмечалась и при замерах.

Если снизить жесткость демпфера, например, в 30 раз (угол закрутки 750), амплитуда колебаний уменьшится также в 30 раз и составит около 3,5 кгс-м.

Трение в зубчатых зацеплениях шестерен согласующего редуктора (два зацепления) и затраты на приводы вентиляторов системы охлаждения двигателя и насоса усилителя рулевого управления, выполненные от согласующего редуктора, составляют не менее 10 % от крутящего момента двигателя 250 кгс-м, т.е. около 25 кгс-м.

Таким образом, трение в зубчатых зацеплениях согласующего редуктора и затраты на привод соединенных с ним вентиляторов и насоса рулевого управления раз в 7 превосходят амплитуду колебания подводимого к согласующему редуктору крутящего момента, что делает крутильные колебания трансмиссии невозможными.

При замерах всегда отмечается очень значительное уменьшение амплитуды колебаний в соединяющем двигатель и согласующий редуктор торсионе после уменьшения его диаметра.

Если жесткость упругого элемента демпфера высокая, как чаще всего и бывает в демпферах автомобилей, величина трения в трансмиссии оказывается несравнимо меньше, чем амплитуда колебания подводимого крутящего момента, не говоря уже о резонансных колебаниях. Так при резонансе, наступающем в трансмиссии тягача КЗКТ-7428 после отключения одного из двух блоков двигателя, положительная амплитуда колебаний трансмиссии достигала 800...900 кгс-м (величина Б на рис. 2). Момент колебания трения в согласующем редукторе вместе с затратами на приводы (25 кгс-м) не может противостоять таким колеба-

Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

пи I

о

1 секунда

Рис. 2. Колебания крутящего момента в валу согласующего редуктора при резонансе

Снизив жесткость упругого элемента демпфера, например, в 30-50, при котором угол закрутки демпфера увеличивается до 90 - 1200, а в отдельных случаях - до 1800, можно уменьшить амплитуду колебаний подводимого к трансмиссии крутящего момента в 50 и более раз, что практически исключает появление крутильных колебаний трансмиссии от главного их источника - двигателя. Другие источники колебаний менее значительны и не оказывают столь отрицательное влияние.

Гашения крутильных колебаний путем установки демпфера с очень небольшой жесткостью дает возможность не только не допустить появление резонансов и, следовательно, поломки трансмиссии, но также резко уменьшить износы зубьев шестерен согласующего редуктора, происходящие из-за усталости материала поверхности зубьев (питинга) вследствие накопленной частоты нагружений при сравнительно больших колебаниях передаваемого крутящего момента. Ни в одном из других агрегатов трансмиссии тягача не отмечаются столь большие износы зубьев шестерен, как это имеет место в расположенным за двигателем согласующем редукторе, где колебания момента самые высокие.

Существующий способ гашения колебаний введением в демпфер трения, величина которого определяется расчетом трансмиссии на крутильные колебания, не решает задачу снижения износа зубьев шестерен. Этот способ направлен прежде всего на устранение поломок деталей трансмиссии. Угол закрутки существующих демпферов часто совершенно недостаточен, он редко превосходят 50, потому наблюдаются большие амплитуды колебаний передаваемого момента, в том числе при частотах до и после резонансной, и, как результат, появляется большой износ зубьев шестерен.

На рис. 3 показаны конструкции соединений двигателя и трансмиссии, которые позволяют иметь большие углы закрутки. На рис. 2 - демпфер малой жесткости с винтовой пружиной, на рис. 3 - со спиральной пружиной. Тот и другой допускают углы закрутки 900 и более. От двигателя крутящий момент через торсион, один конец которого соединен с двигателем, а другой через трубчатый вал в согласующем редукторе выходит наружу и соединяется со ступицей 2 демпфера, пружиной 3 передается на корпус 4 демпфера. Корпус 4 соединяется с фланцем 7, установленном на том же входном валу согласующего редуктора.

Каждая из приведенных конструкций имеет свои достоинства и недостатки. Спиральная пружина позволяет создать самый короткий демпфер, иметь большой угол закрутки и малые изгибающие напряжения на ленте, но при работе появляется поперечная сила, для передачи которой нужны соответствующие направляющие. Между витками пружины имеется

Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. зазор, поэтому графитовая смазка не требуется.

Вид Л

Рис. 3. Демпфер с винтовой пружиной: 1 - торснон; 2 - ступица; 3 - пружина; 4 - фланец

Рис. 4. Демпфер со спиральной пружиной: 1 - торсион; 2 - ступица; 3 - пружина; 4 - корпус; 5 - кольцо; 6 - гайка; 7 - фланец

Внутренний конец спиральной пружины (рис. 3) отогнут и входит в паз на ступице 2. Гайкой 6 внутренний виток спиральной пружины, имеющий по краям скосы, плотно прижимается к цилиндрической части ступицы конусными полками на кольце 5 с одной стороны и на ступице 2 с другой. Наружный конец спиральной пружины входит в паз на корпусе 4 и

Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. болтом 8 крепится к корпусу. От бокового смещения ступица 2 удерживается за счет имеющихся на корпусе и ступице цилиндрических направляющих поверхностей, по которым контактируют эти детали.

Наружный диаметр винтовой пружины (рис. 2) меньше, чем спиральной, поперечные силы отсутствуют за исключением возможных центробежных из-за неуравновешенности, однако демпфер с такой пружиной длиннее, в витках пружины действуют высокие изгибные напряжения, поэтому для винтовой пружины предпочтительно использовать пруток прямоугольного сечения. Пруток круглого сечения может не проходить по изгибным напряжениям.

На рис. 5 показан демпфер с фрикционом 1, который может потребоваться, если в трансмиссии появятся колебания ещё от других источников кроме двигателя, например, от

Рис. 5. Демпфер крутильных колебаний с регулируемым моментом трения: 1 -фрикцион; 2 - тарельчатая пружина; 3 - гайка

Устранение опасных крутильных колебаний трансмиссии, появляющихся в результате неравномерного вращения коленчатого вала, может быть выполнено за счет очень мягкого соединения двигателя и трансмиссии, при котором амплитуда колебания подводимого к трансмиссии крутящего момента двигателя меньше, чем момент трения в трансмиссии. Выполнять трудоемкий расчет трансмиссии на крутильные колебания в этом случае не потребуется, а подготовленное соединение может использоваться для различных однотипных машин.

О влиянии усилия осевой компенсации в шарнирах равных угловых скоростей на вибронагруженность силового агрегата переднеприводного

автомобиля

к.т.н. доц. Прокопьев М.В., Наймушин Е.Ю., ОАО «АвтоВАЗ», Тольяттинский государственный университет Как известно, при движении автомобиля передние управляемые колеса, вследствие неровностей дороги, совершают колебательные перемещения в вертикальной плоскости, при этом кинематика перемещений определяется конструкцией подвески автомобиля. На перед-