Анализ динамических характеристик автотракторной силовой передачи (стр. 1 из 4)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра: «Автомобиле - и тракторостроение»

Анализ динамических характеристик

автотракторной силовой передачи

по дисциплине: “САПР в тракторостроении”

Выполнил:

студент группы АТФ-4С

Дитковский Р.С.

Проверил:

Соколов-Добрев Н.С.

Волгоград, 2010

Введение

Нагруженность силовых передач тягово-транспортных средств в эксплуатации имеет динамический характер. Она формируется в результате действия как внешних, так и внутренних возмущений. Основными среди внешних считаются флуктуации тягового сопротивления и крутящего момента двигателя, возмущения от колебаний остова на подвеске, для гусеничных машин – от неравномерности перемотки гусеницы, а также воздействия со стороны системы управления. Основными среди внутренних считаются кинематические и силовые возмущения от перезацепления шестерен, несоосности валов, неравномерности вращения кардана, деформаций и смещений корпусных деталей.

Неравномерность действия внешних нагрузок вызывает крутильные и изгибные колебания в валопроводе силовой передачи. Их роль в процессе накопления усталостных повреждений значительна. По современным данным, до 80 % отказов в передачах обязано своим происхождением именно колебаниям.

Выполняемые в этом курсе лабораторные работы основаны на используемых в инженерной практике методах анализа динамических характеристик передач на этапе проектирования.

Лабораторная работа № 1

РЕДУЦИРОВАНИЕ МОДЕЛИ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ И ПОЛУЧЕНИЕ В ЕЕ СПЕКТРЕ ЗАДАННЫХ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ

1.1 Исходные данные для выполнения исследований

Исследования выполняются на базе динамической модели силовой передачи трактора ВТ-100 производства ВгТЗ. Начальная динамическая модель передачи приведена на рис. 1а, редуцированная до 10 масс динамическая модель приведена на рис. 1б.

В таблице 1 приведены значения моментов инерции масс модели и жесткости их связей при включенной в КПП третьей передаче, на которой выполняется основная часть сельскохозяйственных работ.

Каждый студент для выполнения исследования получает у преподавателя задание, в соответствии с которым он должен изменить (пересчитать) величины моментов инерции масс и жесткости связей исходной 10-массовой модели на основе предложенных преподавателем коэффициентов. Пример задания для каждого студента показан в таблице 2. В соответствии с приведенными в таблице коэффициентами должны быть изменены параметры соответствующих элементов исходной модели.

Упруго-инерционные параметры динамической модели передачи

Таблица 1

Моменты инерции масс (приведены к оси ведущего колеса)
Обозначение массы	Узел		Момент инерции, кг×м2
I1	Двигатель и ведущие элементы муфты сцепления		2604,8
I2	Ведомые элементы муфты сцепления		101,01
I3	Карданный вал		11,99
I4	Ведущие элементы коробки передач		94,691
I5	Ведомые элементы коробки передач		163,2
I6	Главная передача		126,95
I7	Водило планетарного механизма поворота и шкив фрикциона		11,388
I8	Конечная передача и шкив остановочного тормоза		10,422
I9	Гусеничный обвод и вращающиеся детали ходовой системы		80,64
I10	Поступательно движущиеся массы трактора и плуга		4518,2
Жесткость участков валопровода (приведена к оси ведущего колеса)
Обознач. Участка	Участок	Жесткость связи, Н×м/рад
С1	Двигатель – ведомые элементы муфты сцепления	24960000
С2	Ведомые элементы муфты – карданный вал	427560000
С3	Карданный вал – ведущие элементы коробки	6688000
С4	Ведущие – ведомые элементы коробки	80753000
С5	Ведомые элементы коробки – главная передача	1874448000
С6	Главная передача – механизм поворота	327750000
С7	Механизм поворота – конечная передача	50596000
С8	Конечная передача – ходовая система	45009000
С9	Ходовая система – массы трактора и плуга	58380000

Коэффициенты для изменения параметров элементов

Таблица 2

Параметр	I1	I2		I3		I4		I5		I6		I7		I8		I9		I10
Коэффициент	2	2,1		2,2		2,3		2,4		2,5		2,6		2,7		2,8		2,9
Параметр	С1		С2		С3		С4		С5		С6		С7		С8		С9
Коэффициент	2		2,1		2,2		2,3		2,4		2,5		2,6		2,7		2,8

1.2 Редуцирование модели

1.2.1 Метод редуцирования

Каждый студент должен выполнить дальнейшее редуцирование 10-массовой модели до 6-массовой. Редукция модели проводится по методу Ривина и основана на замене отдельных элементарных двухмассовых колебательных систем (рис. 2а) одномассовыми (рис. 2б) путем объединения двух масс в одну и пропорционального изменения податливости связей объединенной массы.

I_k-1 C_k I_k+1 C'_k-1 I'_k C'_k+1

а) б)

Рис. 2. Схемы парциальных систем

Величина момента инерции объединенной массы и новые величины жесткости ее связей рассчитываются в соответствии со следующими формулами:

,

,

,

где

- момент инерции объединенной массы;

- моменты инерции объединяемых масс;

- крутильная жесткость связей объединенной массы;

- крутильная жесткость связи объединяемых масс.

При этом способе первая и последняя массы системы не участвуют в редукции - их масса не может быть распределена между другими, также и к ним не может быть добавлена масса, иначе редуцированная модель может отличаться по динамическим свойствам от нередуцированной. Таким образом, метод позволяет редуцировать модель, включающую в себя не менее трех масс.

1.2.1 Выполнение редуцирования

Редуцирование выполняется при помощи программного комплекса DASP1.

После расчета на экран выдаются новые значения момента инерции объединенной массы и жесткость ее связей с предыдущими и последующими массами, а также распечатываются значения моментов инерции масс и жесткости связей новой системы и ее парциальные частоты.

На последующем шаге для редуцирования снова выбираем массу с наивысшей парциальной частотой и повторяем операции. В результате будет получена модель, редуцированная до 6 масс. Ход редуцирования отражаем в таблице 3.

Последовательность редуцирования модели

Таблица 3

Число	Номер массы или связи
масс	1	2					3				4			5			6			7				8				9						10
Моменты инерции масс, кг×м2
2604,8	101,01					11,9				94,691			163,2			126,95			11,388				10,422				80,64						4518,2
10	Крутильная жесткость связей, Н×м/рад
0,25*108		0,428*109					0,669*107				0,808*108				0,187*1010			0,328*109				0,506*108					0,45*108					0,584*108
Парциальные частоты колебаний масс, Гц
15,6	337					961				153			551			663			917				482				180						18,1
Моменты инерции масс, кг×м2
2604,8		101,01					112,91				163,2				126,95		11,388				10,422					80,64					4518,2
9	Крутильная жесткость связей, Н×м/рад
0,25*108			0,735*107					0,355*108				0,187*10				0,328*109				0,506*108					0,45*108					0,584*108
Парциальные частоты колебаний масс, Гц
15,6		90					98,1				544				663		917				482					180					25,6
Моменты инерции масс, кг×м2
2604,8			101,01					112,91				163,2				126,95				138,388					80,64					4518,2
8	Крутильная жесткость связей, Н×м/рад
0,25*108				0,735*107					0,355*108					0,187*1010				0,472*108						0,419*108					0,584*108
Парциальные частоты колебаний масс, Гц
15,6			90					98,1				544				619				128					178					25,6
Моменты инерции масс, кг×м2
2604,8				101,01					112,91					163,2				290,15						80,64					4518,2
7	Крутильная жесткость связей, Н×м/рад
0,25*108					0,735*107						0,351*108					0,467*108					0,419*108							0,584*108
Парциальные частоты колебаний масс, Гц
15,6				90					97,6					113				88						178					25,6
Моменты инерции масс, кг×м2
2604,8					101,01						112,91					163,2					290,15							370,79
6	Крутильная жесткость связей, Н×м/рад
0,25*108						0,735*107							0,351*108						0,249*108								0,448*108
Парциальные частоты колебаний масс, Гц
15,6				90					97,6					96,6				78						84

1.3 Получение в спектре модели заданных собственных частот