ВИБІР ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ТРАНСМІСІЇ ЗЕМЛЕРИЙНО-ТРАНСПОРТНИХ МАШИН » ДНН.су Дослідження Нової Науки - наукові роботи, дисертації, монографії, статті, реферати та автореферати українською мовою

Навігація

Друзья

Пошук

ВИБІР ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ТРАНСМІСІЇ ЗЕМЛЕРИЙНО-ТРАНСПОРТНИХ МАШИН

15 вересня 2009

Увага! У вас немає прав для перегляду схованого тексту.

Харківський національний автомобільно-дорожній
університет (ХАДІ)

Подригало Надія Михайлівна

УДК 621.869

ОБГРУНТУВАННЯ ТА ВИБІР СТРУКТУРИ І ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ ТРАНСМІСІЇ МОДУЛЬНИХ ЗЕМЛЕРИЙНО-ТРАНСПОРТНИХ ТА НАВАНТАЖУВАЛЬНИХ МАШИН

Спеціальність 05.05.04 - "Машини для земляних та дорожніх робіт"

Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук

Харків - 2001

Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті (ХАДІ) Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент
Кириченко Ігор Георгійович,
Харківський національний автомобільно-дорожній університет, професор кафедри підйомно-транспортних, будівельних дорожніх машин та обладнання.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор
Александров Євген Євгенович, Нацiональний технiчний унiверситет (ХПІ), завідувач кафедри колiсних та гусеничних машин

кандидат технічних наук
Власенко Iгор Володимирович, Нацiональний унiверситет внутрішнiх справ, старший викладач кафедри тактико-спеціальної підготовки

Провідна установа:
Полтавський державний технiчний унiверситет iменi Юрiя Кондратюка Міністерства освіти і науки України, м. Полтава

Захист відбудеться: "23" жовтня 2001 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.059.02 при Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті (ХАДІ) за адресою:
61002, м.Харків, вул. Петровського, 25

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Харківського національного автомобільно-дорожнього університету (ХАДІ) за адресою:
61002, м.Харків, вул. Петровського, 25

Автореферат розісланий "21" вересня 2001 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради,
кандидат технічних наук, доцент Богомолов В.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Вступ. Останнім часом в різноманітних галузях машинобудування знайшло застосування модульне проектування. Незаперечні переваги модульного проектування землерийно-транспортної та навантажувальної техніки у порівнянні з традиційними конструкціями. Енергетичний модуль є найбільш важливим елементом землерийно-транспортних машин (ЗТМ) та навантажувальних машин, що визначає техніко-економічні показники. Втрати енергії в трансмісії суттєво впливають на загальний та тяговий ККД машини, її паливну економічність, динамічні якості.
Актуальність теми. Вже стало традиційним, що базовими машинами землерийно-транспортної та навантажувальної техніки здебільшого є трактори. Для малого класу машин (з потужністю двигуна 100 кВт) в більшості випадків застосовуються колісні трактори, які здебільшого є універсальними, трансмісії їх не адаптовані до застосування у робочому циклі ЗТМ та навантажувальних машин, що веде до зниження ефективності останніх. Крім того, нині немає єдиного підходу до оцінки характеристик трансмісій ЗТМ та навантажувальних машин, відсутні методики їх вибору. З появою модульного принципу проектування актуальність цієї задачі не викликає сумніву, оскільки характеристики трансмісії повинні забезпечувати високі техніко-економічні показники машини, враховуючи різноманітні варіанти її компоновки у широкому спектрі робіт, що виконуються, з різноманітним устаткуванням.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.
Дисертаційна робота виконана відповідно до планів бюджетної НДР з модульного проектування та загальної наукової програми "Удосконалювання конструктивного виконання, методів розрахунку й іспитів БДМ" кафедри підйомно-транспортних, будівельних, дорожніх машин та обладнання ХНАДУ, а також у рамках державної програми "Ресурсозбереження".
Мета і задачі дослідження. Мета дослідження - покращення головних техніко-економічних характеристик блочно-модульних ЗТМ та навантажувальних машин за допомогою удосконалення структури та вибору раціональних параметрів трансмісії.
Задачі дослідження:
• розробити методику вибору на етапі, що передує проектуванню, вагових параметрів та параметрів потужності енергетичного модулю, провести структурний аналіз його ККД під час виконання різноманітних операцій у складі ЗТМ та навантажувальних машин;
• дослідити вплив параметрів трансмісії на техніко-економічні показники ЗТМ та навантажувальних машин, визначити вплив структури трансмісії та розподілення передатних чисел за ступенями трансформації обертального моменту на приведений момент інерції та масу зубчастих коліс;
• розробити методику структурної та параметричної оптимізації трансмісії, запропонувати раціональну схему трансмісії з врахуванням специфіки ЗТМ та навантажувальних машин модульної конструкції;
• визначити вплив організації робочого процесу двомодульного навантажувача на основі самохідного шасі Т16МГ на техніко-економічні показники трансмісії, провести експериментальну перевірку методики визначення приведеного моменту інерції трансмісії.
Об'єкт дослідження - непродуктивні витрати енергії у трансмісії при модульному принципі проектування ЗТМ та навантажувальних машин.
Предмет дослідження - зниження витрат енергії на розгін та гальмування обертальних мас трансмісії у робочому циклі модульної ЗТМ та навантажувальної машини за рахунок вибору її раціональної структури та параметрів.
Методи дослідження. Теоретичні методи дослідження: використання теорії схожості та елементів булевої алгебри дозволили у теоретичній частині розробити методику будування типорозмірного ряду енергетичних модулів ЗТМ та навантажувальних машин; пошук мінімуму та максимуму розроблених за допомогою теорії схожості безрозмірних функцій приведеного моменту інерції та маси зубчастих коліс дозволив підвищити ККД трансмісії за рахунок зменшення витрат на розгін та гальмування обертальних мас. Експериментальні методи дослідження: методи електричного вимірювання механічних величин (таких як обертальний момент, частота обертання та тиск у гідросистемі); статистичні методи обробки експериментальних досліджень.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що вперше визначений вплив схеми та параметрів трансмісії на техніко-економічні показники ЗТМ та навантажувальної машини при блочно-модульному принципі їх побудови з врахуванням динамічної складової ККД (динамічний ККД - витрати енергії на розгін та гальмування обертальних мас), вперше одержані та оптимізовані безрозмірні характеристики маси та приведеного моменту інерції трансмісії.
Практичне значення одержаних результатів. Результати проведеного дослідження використовуються при проектуванні трансмісій базових машин землерийно-транспортної та навантажувальної техніки, у тому числі модульної, на Харківському тракторному заводі, на Харківському заводі тракторних самохідних шасі. Запропонована схема та методика побудови типорозмірного ряду трансмісій для енергетичних модулів з потужністю двигунів до 100 кВт має змогу стати основою не тільки для ЗТМ та навантажувальних машин, а також для сільськогосподарських тракторів та інших спеціальних машин. Пропозиції здобувача знайшли застосування у асоціації "Укртрактор", ВО "Карпатагромаш".
Особистий внесок здобувача полягає у визначенні впливу схеми та параметрів трансмісії на техніко-економічні показники модульних ЗТМ та навантажувальних машин, у визначенні поняття динамічного ККД машини та трансмісії, а також у розробці методики та проведенні експериментальних досліджень.
Апробація результатів дисертації. Третій Мiжнародний симпозiум українських iнженерiв-механiкiв у Львовi. Львiв, 21-23 травня 1997; Перша міська науково-практична конференція "Актуальні проблеми сучасної науки у дослідженнях молодих вчених м. Харкова". Харків, 1997; Третья Международная межвузовская научно-техническая конференция "Концепция развития и высокие технологии производства и ремонта транспортных средств в условиях постиндустриальной экономики". Оренбург, 1997; Міжнародна мiжвузiвська науково-технічна конференція, присвячена 50-річчю кафедри "Будівельні колійні та вантажно-розвантажувальні машини", "Удосконалення засобiв механiзацii на транспортi та пiдвищення зносостiйкостi елементiв машин". Харкiв, ХДАЗТ, 1997; 63-тя науково-технічна сесія університету, ХДАДТУ, 17 травня 1999 р; III мiська науково-практична конференцiя "Актуальнi проблеми сучасної науки в дослiдженнях молодих вчених Харкiвщини". Харкiв, 25 сiчня 2000 р.
Публикації. Результати дисертаційних досліджень надруковані у 8-ми статтях та тезах доповідей, у тому числі в спеціальних виданнях, що входять у перелік ВАК України, надруковано 4.
Структура та об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів, списку використаних джерел з 98-ми найменувань, додатків. Повний обсяг дисертації складається з 222-х сторінок, в тому числі 48-ми рисунків, 11-ти таблиць та 8-ми додатків - на 73-х сторінках.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, визначені наукова новизна, практичне значення, приведені основні положення, котрі виносяться на захист.
У першому розділі "Основні принципи проектування тягачів землерийно-транспортних та навантажувальних машин" приведений аналіз основних вимог, які висуваються до ЗТМ та навантажувальних машин, їх техніко-економічних показників та підходів до проектування. Питанню визначення основних вимог до ЗТМ та навантажувальних машин присвячені роботи авторів Холодова А.М., Баловнєва В.І., Домбровського М.Г. та ін. Аналіз показав, що для ЗТМ та навантажувальних машин з відносно невеликою потужністю двигуна використання колісного рушія дозволяє підвищити універсальність та створює передумови застосування модульного принципу побудови. Цікаве визначення таких умов, котрі забезпечили б протікання робочого процесу ЗТМ та навантажувальних машин за наявності заданих вимог до якості обробки матеріалів з мінімальними енергетичними витратами. У зв'язку з цим в якості характеристик процесу приймають силу, енергію, потужність.
Питанню актуальності модульного принципу формування техніки присвячені роботи авторів Васильєва О.Л., Невзорова Л.А., Герасуна В.М. та ін., необхідність модульного проектування будівельних, дорожніх та комунальних машин обгрунтована у роботах Баловнєва В.І., Хмари Л.А., Кириченка І.Г., Єфименка О.В. та ін. Важливим елементом землерийно-транспортної та навантажувальної машин є енергетичний модуль, який визначає основні техніко-економічні показники машини. Оскільки спектр робочих процесів, які виконуються з застосуванням одного енергетичного модуля, дуже широкий, для кращої адаптації енергетичного модуля необхідно змінювати його внутрішню структуру за рахунок розбивки на дрібніші змінні модулі. Характеристики енергетичного модуля виявляють суттєвий вплив на ефективність використання ЗТМ та навантажувальних машин, їх економічність. В зв'язку з цим оцінка їх техніко-економічних показників і на стадії проектування, і в умовах експлуатації присутня в богатьох дослідженнях Холодова А.М., Баловнєва В.І., Хмари Л.А., Гінзбурга Ю.В., Олексієвої Т.В., Афанасьєва М.І., Лащьоних А.А. та ін. Дослідженню впливу різноманітних типів трансмісії на техніко-економічні показники колісних машин присвячені роботи Ванцевича В.В., Кареліна М.Ю., Панасенка С.М., Недялкова А.П. та ін. Вибору раціональних значень передатних чисел трансмісії присвячені роботи Іванова М.М., Іванченка Ф.К., Єрьомі-на С.Є., Пилипчука М.М., Нарбута А.Н., Токарєва А.А. та ін. Дослідження динамічних навантажень, які діють у трансмісіях, описані у роботах Назарова Л.В., Чернявського І.С., Істоміна В.П., Успенського І.Н., Полунгя- на А.А., Нестерова А.П., Стефановича Ю.Г., Зельцера Є.А., Семенова В.М. та ін. Разом з цим у літературі практично нема рекомендацій щодо вибору розподілу передатних чисел між парами зубчастих коліс, що забезпечує мінімум втрат енергії, приведеного моменту інерції і маси трансмісії.
Оцінці ККД механічних систем (одного з найважливіших універсальних техніко-економічних показників машини), в цілому, та колісних машин, зокрема, присвячена велика кількість наукових робіт Говорущенка М.Я., Московкіна В.В., Єчеїстова Ю.О., Гащука П.М., Шеремета М.І., Соловйова А.І., Куликова Н.К., Кривошапова С.І., Токарєва А.А. та ін. Багато авторів при визначенні ККД використовували співвідношення корисної потужності до потужності, яка витрачена двигуном (миттєвий ККД), що може характеризувати тільки режим прямування з постійною швидкістю та навантаженням. Визначення циклового ККД, який являє собою співвідношення корисної роботи, що виконується машиною протягом робочого циклу, до витраченої енергії двигуна за той самий період, особливо важливо машині та механізмам, які працюють у режимі змінних навантажень та швидкостей.
На основі здійсненого аналізу були визначені задачі дослідження.
У другому розділі "Оцінка вагових та енергетичних параметрів землерийно-транспортної та навантажувальної машини блочно-модульної конструкції" приведені методика визначення раціональної потужності блочно-модульних ЗТМ та навантажувальних машин, методика вибору раціонального співвідношення між потужністю та вагою енергетичного модуля, методика оцінки ККД машини на технологічних та транспортних операціях.
Для виконання різноманітних робіт з будівництва, експлуатації та ремонту доріг необхідно багато різних самохідних колісних технологічних машин. З точки зору економіки доцільно виготовляти технологічні машини періодичного та епізодичного використання у вигляді модульних агрегатів, які складаються з уніфікованих модулів, що систематично використовуються; вони включають силову установку рушія, приводи та системи управління з робочим місцем оператора та технологічні модулі, які використовують періодично або епізодично, вони застосовуються для виконання вузькоспеціальних робіт та операцій. Тому виникає задача визначення раціональної потужності двигуна енергетичного модуля з врахуванням різноманіття операцій, що необхідно виконати, та технологічних модулів, що використовуються.
Середньозважене значення коефіцієнта використання потужності двигуна енергетичного модулю при застосуваннi його з рiзноманiтними технологiчними модулями
<…>
Вага тягової машини впливає на буксування трактора, на можливі тягові зусилля і на коефіцієнт корисної дії. В зв'язку з цим вага - це один з найважливіших показників під час проектування та експлуатації машини. Під час експлуатації зниження ваги дає підвищення продуктивності завдяки зниженню витрат на самопересування та підвищенню економічності застосування ЗТМ та навантажувальних машин. В зв'язку з цим була одержана залежність для визначення співвідношення між потужністю та вагою енергетичного модуля ЗТМ та навантажувальних машин (з єдиним ведучим мостом), який агрегатується з технологічними модулями скрепера, бульдозера та фронтального навантажувача.
Для оцінки ефективності дорожніх машин, які виконуються на базі колісних тракторів, можна використати критерії ефективності роботи, що застосовуються у тракторобудуванні - загальний та тяговий ККД, які визначаються за допомогою рівняння балансу потужностей.
<…>
У третьому розділі "Вибір раціональних параметрів трансмісії ЗТМ та навантажувальних машин блочно-модульної конструкції" запропонована методика вибору раціональних параметрів трансмісії, що включає в себе визначення матеріалоємності та приведеного моменту інерції зубчастих пар, вибір передатних чисел ступенів трансформації обертального моменту за критеріями мінімальної маси, мінімального приведеного моменту інерції (максимального циклового ККД).
Зниження власної маси енергомодуля може привести до зниження зчіпної ваги машини, пробуксовування коліс та зниження тягового ККД. Однак зниження конструктивної маси може бути компенсованим масою баласту, який має меншу вартість. В зв'язку з цим під час проектування енергомодулів необхідно прагнути до зниження їх власної маси. Суттєва частина цієї маси - це маси двигуна та трансмісії, зниження яких являє собою найважливішу задачу, яку необхідно вирішити під час проектування.
Базуючись на методиці розрахунку циліндричних зубчастих коліс з зовнішнім зачепленням, а також з використанням теорії схожості одержана залежність маси зубчастих пар трансмісії від передатних чисел ступенів
<…>
Після проведення аналізу за допомогою ЕОМ безрозмірної частини виразу одержані графіки розподілення передатних чисел за ступенями з умови мінімуму безрозмірної маси та графіки залежності функції безрозмірної маси від загального передатного числа трансмісії для дво-, трьох- та чотирьохступеневих передач.
На базі методики розрахунку циліндричних зубчастих коліс з зовнішнім зачепленням, а також з використанням стандартних методів приведення моменту інерції до вихідної ланки одержана залежність приведеного моменту інерції трансмісії до передатних чисел ступенів
<…>
Після аналізу за допомогою ЕОМ безрозмірної частини виразу (5) одержані графіки розподілення передатних чисел за ступенями за умовою мінімуму безрозмірного приведеного моменту інерції від загального передатного числа трансмісії для дво-, трьох- та чотирьохступеневих передач, а також апроксімуючи залежності, які дозволяють з похибкою не вище 13,22% запроваджувати раціональне розподілення передатних чисел за ступенями трансформації обертального моменту на стадії попереднього проектування.
Коефіцієнт корисної дії трансмісії суттєво впливає на техніко-економічні показники ЗТМ та навантажувальних машин.
<…>
У четвертому розділі "Розробка раціональної трансмісії землерийно-транспортних та навантажувальних машин блочно-модульної структури" викладені основні вимоги до конструкції трансмісії ЗТМ та навантажувальних машин і засади, на яких вона будується. Запропонована методика оцінки приведених моментів інерції відомих схем трьохвальних коробок передач з застосуванням зубчастих коліс постійного зачеплення і з зубчастими колесами, які вводяться у зачеплення. При цьому враховуються також приведені моменти інерції зубчастих коліс, які не передають обертальний момент на передачу, що розглядається.
Проведена теоретична оцінка приведеного моменту інерції на різних передачах трансмісії самохідного шасі Т16МГ, яка випускається серійно. Виявилось, що 57% - 86% від загальної величини приведеного моменту інерції створюють зубчасті колеса, які не передають обертального моменту, запропоновані шляхи оптимізації структури та параметрів трансмісії, які дозволяють суттєво знизити приведений момент інерції на різних передачах (таблиця 1). Запропонована нова схема двовальної коробки передач, яка дозволяє зменшити кількість зубчастих коліс на 32% під час збільшення кількості передач (у тому числі робочого діапазону швидкостей) та зменшенні приведеного моменту інерції. Бортова передача - один з найбільш завантажених та відповідальних елементів трансмісії. Змінюючи параметри бортової передачі, можна змінювати параметри всієї трансмісії (як на етапі виробництва, так і на етапі експлуатації), в зв'язку з цим бортова передача розглядалась як окремий модуль. Була проведена оцінка безрозмірних показників маси та приведеного моменту інерції під час виконання бортової передачі одно-, дво-, трьох- та чотирьохступеневої, з загальним передатним числом 5,989, отриманий висновок - двоступеневий варіант виконання є найбільш раціональним.
<…>
У п'ятому розділі "Експериментальні дослідження фронтального навантажувача у комплектації з енергомодулем Т16МГ" приведені результати експериментальних досліджень енергетичних показників робочого циклу фронтального навантажувача. Об'єктом дослідження був обраний фронтальний навантажувач модульної конструкції на основі самохідного шасі Т16МГ. У процесі експериментальних досліджень запроваджувалась перевірка теоретичних положень з характеру впливу приведеного моменту інерції трансмісії на динамічні якості машини.
<…>
Вирішувалась наступна задача:
• оцінка потужності, яка реалізується ведучими колесами двомодульного фронтального навантажувача з енергомодулем самохідного шасі Т16МГ під час розгону на різноманітних передачах;
• оцінка впливу кутового прискорення ведучих коліс на величину миттєвого динамічного ККД трансмісії;
• визначення приведеного моменту інерції на 1-й та 2-й передачах під час занурення ковша навантажувача у щабель матеріалу;
• визначення циклового ККД трансмісії під час виконання робочого циклу фронтального навантажувача.
Реєструвались наступні параметри:
обертальні моменти на лівій та правій напіввісях ведучих коліс;
частота обертання вхідного валу правого бортового редуктора, яка визначає швидкість обертання ведучих коліс;
частота обертання колінчастого валу двигуна;
частота обертання "п'ятого колеса", яка визначає лінійну швідкість машини;
положення рейки паливної помпи, яке визначає об'єм подачі палива та потужність, яку розвиває двигун (при відомій частоті обертання колінчастого валу двигуна);
тиск у штоковій порожнині гідроциліндру підйому стріли.
Ці параметри фіксувалися тензометричною станцією, яка складалась з підсилювача ЛХ-5515, осцилографа К12-22 та пульту управління.
Розгін машини при повній подачі палива на найвищіх (транспортних) та найнижчих (технологічних) передачах при максимальній подачі палива (при цьому двигун працював відповідно до зовнішньої швидкісної характеристики) мав відмінності, що містилися у процесах, які проходять у двигуні та трансмісії. На найнижчих передачах (мала швидкість переміщення машини) утворився надлишок потужності двигуна, що веде до швидкого виходу колінчастого валу на граничні оберти, це веде до включення в роботу обмежувача частоти обертання та до ліквідації надлишка потужності. Під час рухання з місця траплялось підвищене буксування муфти зчеплення. На транспортних передачах буксування муфти зчеплення було більшим, ніж на технологічних. На рис. 2 зображені графіки зміни сумарної потужності на колесах машини під час розгону на 4-й передачі.
Найбільше значення сумарна потужність на колесах має при відключенні валу відбору потужності (ВВП) та відсутності вантажу у ковші, а найменше - з включенням ВВП за відсутністю вантажу у ковші. Виникнення піку сумарної потужності на колесах при =0,5-1,0 с обумовлюється накопиченням потенціальної енергії деформації валів трансмісії, коли машина рушає з місця. При =1,0-2,0 с виникає включення обмежувача частоти обертання колінчастого валу, потужність двигуна обмежується величиною, яка забезпечує одержання сумарної потужності на колесах, що дорівнює ”1 кВт.
На рис. 3 а,б зображені залежності змін сумарної потужності на ведучих колесах та її кутового прискорення від часу розгону на 6-й передачі. Характер кривої сумарної потужності та пік її значень при =0,8-1,0 с обумовлений накопиченням потенційної енергії деформування валів під час зрушення з місця та подальшому її переходу у роботу. Потім сумарна потужність на колесах підвищується із зменшенням кутового прискорення коліс при розгоні машини.
Миттєвий динамічний ККД трансмісії у більш швидкохідній передачі менший, ніж у менш швидкохідній при однаковому значенні кутового прискорення ведучого колеса.
Включення ВВП здійснює суттєвий вплив на перерозподіл потужності від коліс до приводу робочих органів (привід працює на неробочому ході) з початку процесу розгону навантажувача.
Цикловий ККД трансмісії фронтального навантажувача визначається під час руху машини (у човниковому циклі) на 1-й і 2-й передачах прямого ходу та на передачі заднього ходу на відрізку шляху =7 м. Відслідковувались ті етапи циклу, на котрих був запроваджений відбір потужності на колеса: розгін навантажувача та занурення у щабель матеріалів з вимиканням муфти зчеплення (це дозволило виявити приведений момент інерції мас трансмісії, що обертаються), кут нахилу кромки ковша до поверхні площини - 0°; рух навантажувача заднім ходом з вантажем та зупинка за допомогою гальмівної системи.
Значення приведеного моменту інерції на 1-й та 2-й передачах, які одержані експериментальним шляхом, це 120,77 кгЧм2 та 91,391 кгЧм2 відповідно, що менше, ніж теоретичні, але похибка не більше, ніж 13,75%.
Значення динамічної складової циклового ККД та функція режиму навантаження фронтального навантажувача під час роботи у човниковому циклі на відрізку шляху 7м є: =0,972 і =2,400Ч10-4 1/(кгЧм2) - на 1-й передачі; =0,973 і =2,289Ч10-4 1/(кгЧм2) -на 2-й передачі.
Таким чином, проведені експериментальні дослідження підтвердили можливість використання безрозмірної характеристики приведеного моменту інерції на стадії проектування для оцінки динамічних характеристик та техніко-економічних показників ЗТМ та навантажувальних машин.
ВИСНОВКИ
. Поява ЗТМ та навантажувальних машин блочно-модульної конструкції потребує перегляду основних принципів побудови трансмісії, котрі також повинні змінювати свої структуру та параметри у залежності від призначення машини та варіантів її виконання. Вибір попередніх даних для розрахунку трансмісії необхідно здійснювати на основі аналізу робочих процесів усього спектру технологічних операцій, які виконують трансформовані ЗТМ та навантажувальні машини.
. Підвищення ККД ЗТМ та навантажувальних машин є суттєвим резервом збільшення їх паливної економічності. Наприклад, при загальному ККД, рівному 0,7, підвищення його значення на 10% дозволяє знизити витрати палива на 13%, а якщо ККД дорівнює 0,5 з таким же його відносним підвищенням, - на 18%.
. Загальний ККД машини, в цілому, та трансмісії, зокрема, має у собі динамічну складову, яка враховує їх змінний швидкісний режим роботи. Цикловий динамічний ККД має залежність від організації робочого процесу, числа та інтенсивності гальмувань машини. Цей показник для трансмісії має залежність від згаданих факторів, а також від величини приведеного до вихідного валу моменту інерції обертальних мас.
. Зниження приведеного моменту інерції трансмісії може мати місце за рахунок раціонального розподілення загального передатного числа між окремими ступенями трансформації обертального моменту. Будуючи типорозмірний ряд уніфікованих трансмісій, доцільно використовувати запропоновані безрозмірні функції питомого приведеного моменту інерції та питомої маси зубчастих коліс для раціонального розподілу загального передатного числа трансмісії за ступенями.
. Запропонована теоретична оцінка питомого приведеного моменту інерції трансмісії енергомодуля на базі самохідного шасі Т16МГ виявила, що 57% - 86% його величини на різних передачах створюється зубчастими колесами, які не передають обертальний момент на передачі, що розглядається.
. Раціональне розподілення передатних чисел за ступенями трансформації обертального моменту, що виконане за пропонованою методикою, дозволяє на 45% - 50% (на різних передачах) знизити приведений момент інерції трансмісії енергомодуля самохідного шасі Т16МГ; впровадження у конструкцію зубчастих коліс постійного зачеплення доцільне у випадку, коли необхідно зменшити приведений момент інерції на найнижчих передачах, що дозволяє знизити згадану величину на 37% - 53% .
. Збільшення числа ступенів трансформації обертального моменту при заданому передатному відношенні дозволяє зменшити приведений момент інерції трансмісії. Це враховано під час синтезу схеми запропонованої модульної трансмісії. Запропонована схема та програма розрахунку на ЕОМ дозволяють розробити типорозмірний ряд трансмісії для енергомодулів, зменшити приведений момент інерції на 24% - 46% при зменшенні кількості зубчастих коліс на 32%.
. Під час розгону машини вплив приведеного моменту інерції трансмісії можливо оцінити за величиною миттєвого динамічного ККД трансмісії та граничного (за вимогою рівності цього ККД нулю) лінійного прискорення машини. При русі на 6-й передачі з лінійним прискоренням 4 м/с2 миттєвий динамічний ККД трансмісії самохідного шассі є 0,76 для серійної трансмісії та 0,93 - для запропонованої.
. Запроваджений теоретичний аналіз виявив, що найбільш раціональною структурою бортової (кінцевої) передачі (при її загальному передатному відношенні, яке не вище 6) є наявність двох ступенів трансформації обертального моменту. Застосування двох ступенів замість одного дозволяє зменшити приведений момент інерції на 55%, а приведену масу - на 21%. Подальше збільшення числа ступенів веде до збільшення зазначених показників.
. Запроваджені експериментальні дослідження підтвердили можливість застосування безрозмірної функції приведеного моменту інерції для оцінки на стадії проектування динамічних властивостей трансмісії ЗТМ та навантажувальних машин. Похибка визначення приведеного моменту інерції за допомогою теоретичного методу порівняно з експериментальним не вище, ніж 13,75% . Функція режиму навантаження машини у робочому циклі (човникового типу) фронтального навантажувача є 2,400Ч10-4 1/(кгЧм2) на 1-й передачі і 2,289Ч10-4 1/(кгЧм2) - на 2-й передачі, що відповідає цикловому динамічному ККД машини, який дорівнює 0,972 на 1-й передачі і 0,973 - на 2-й передачі.
. Застосування на фронтальному навантажувачі з енергомодулем самохідного шасі Т16МГ модернізованої трансмісії замість серійної дозволяє збільшити динамічну складову циклового ККД (човниковий цикл) на 1,27% на 1-й передачі та на 0,50% - на 2-й передачі, а у випадку застосування запропонованої трансмісії - на 1,48% та 0,70% відповідно, що дозволяє знизити витрати палива (за рахунок зменшення ефективної потужності двигуна) під час роботи на зазначених передачах на 0,50%-1,46%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
. Кириченко И.Г., Подригало Н.М. Оценка коэффициента полезного действия колесных машин на транспортных операциях. // "Автомобиль-ный транспорт": сб. науч. тр. ХГАДТУ.- 1998.-№1.- С.26-28.
. Л.В. Назаров, Н.М. Подригало. Возможности снижения момента инерции трансмиссии. // Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. ХГАДТУ Совершенствование машин для земляных и дорожных работ. ХГАДТУ.-Харьков.- 1999.-№2.- С.39-44.
. Кириченко И.Г., Подригало Н.М. Коэффициент полезного действия дорожно-строительной машины. // Тракторная энергетика в растениеводстве. Тракторостроение: сб. науч. тр. ХГТУСХ.- Харьков.- 1999.- С. 292-300.
. Подригало Н.М. Аппроксимирующие зависимости для расчета рациональных передаточных чисел ступеней трансформации крутящего момента. // Автомобильный транспорт: сб. науч. тр. ХГАДТУ.- №6.- 2001.- С. 54-56.
. Кiрiченко I., Подригало Н.М., Раджеш Г. Вибiр рацiональних потужносних i вагових параметрiв модульних машин. // Матерiали 3-го Мiжнародного симпозiума украiнских iнженерiв-механiкiв у Львовi.- Львiв.- 1997. - С. 198-199.
. Кириченко И.Г., Подригало Н.М. Методика определения рациональной мощности двигателя модульного энергетического средства для механизации дорожных работ. // Удосконалення засобiв механiзацii на транспортi та пiдвищення зносостiйкостi елементiв машин: мiжвузiвскiй збiрник наукових праць.- Харкiв.- ХДАЗТ.- 1997. - С. 28-30.
. Подригало Н.М. Выбор рационального соотношения между мощностью двигателя и весом энергетического модуля дорожно-строительной машины. // Матеріали III мiської науково-практичної конференцiї "Актуальнi проблеми сучасної науки в дослiдженнях молодих вчених Харкiвщини": Вiсник Харкiвського унiверситету. - № 456.- iм.В.Н. Каразiна.- Харкiв.- 2000.- С. 200-203.
. Кириченко И.Г., Подригало Н.М. Выбор параметров трансмиссии дорожных машин по критерию КПД. // Интенсификация рабочих процессов строительных и дорожных машин. Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование: сб. науч. тр. ПГАСА.- Вып.10.- Днепропетровск.- 2000.- С.29-35.

АНОТАЦІЯ
Подригало Н.М. Обгрунтування та вибір структури і основних параметрів трансмісії модульних землерийно-транспортних та навантажувальних машин.- Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.04 - "Машини для земляних та дорожніх робіт".- Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2001.
Дисертація присвячена питанню оцінки характеристик трансмісії землерийно-транспортних машин (ЗТМ) та навантажувальних машин (НМ), синтезу раціональної схеми та вибору раціональних параметрів вказаних конструкцій з урахуванням блочно-модульного принципу їх побудуви. Мета дослідження - покращення основних техніко-економічних характеристик блочно-модульних ЗТМ та НМ. У дисертації розроблена методика вибору на етапі попереднього проектування основних параметрів енергетичного модулю, запроваджений структурний аналіз його коефіцієнту корисної дії (ККД); визначений вплив структури і параметрів трансмісії на приведений момент інерції, масу зубчастих коліс та техніко-економічні показники ЗТМ та НМ; розроблена методика структурної та параметричної оптимізації трансмісії та запропонована раціональна схема трансмісії для згаданих машин модульної конструкції.
Ключові слова: модульне проектування, трансмісія, динамічний ККД, приведений момент інерції, безрозмірна функція.

ABSTRACT
Podrigalo N.M. The substantation and choice of structure and main parameters for modular's transmissions for earth-moving and loading machines.- Manuscript.
Dissertation for the degree of Candidate of Science (Technology), Speciality 05.05.04 - Earth-moving and Road Construction Machines. - Kharkiv National Automobile and Highway University, Kharkiv, 2001.
The dissertation is devoted to the issue of evaluation of characteristics of transmissions for earth-moving machines (EMM) and loading machines (LM), to the synthesis of rational lay-out and to the choice of rational parameters of the mentioned designs with the account of their block-modular construction. The purpose of research is to improve main technological characteristics of block-modular EMМ and LM. The dissertation has developed methods to choose the main parameters of power-generating module on the stage of preliminary design, the structural analysis of its efficiency has been performed; the influence of structure and parameters of transmission on adduced moment of inertia, weight of gear wheels as well as on technological parameters of EMM and LM has been determined. Methods of structural and parametrical optimization of transmission has been developed and the rational lay-out of transmission for the mentioned modular-design has been offerred.
Key words: modular design, transmission, dynamic efficiency, adduced moment of inertia, the undimensional function.

АННОТАЦИЯ
Подригало Н.М. Обоснование и выбор структуры и основных параметров трансмиссии модульных землеройно-транспортных и погрузочных машин.- Рукопись
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.04 - Машины для земляных и дорожных работ. - Харьковский Национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, 2001.
Диссертация посвящена вопросу оценки характеристик трансмиссии землеройно-транспортных машин (ЗТМ) и погрузочных машин, синтезу рациональной схемы и выбору рациональных параметров указанных конструкций с учетом блочно-модульного принципа их построения. Цель исследования - улучшение основных технико-экономических характеристик блочно-модульных ЗТМ и погрузочных машин с помощью совершенствования структуры и выбора рациональных параметров трансмиссии.
В диссертации разработана методика выбора на этапе предварительного проектирования весовых и мощностных параметров энергетического модуля, проведен структурный анализ его коэффициента полезного действия при выполнении различных операций в составе ЗТМ и погрузочных машин. исследовано влияние параметров трансмиссии на технико-экономические показатели ЗТМ и погрузочных машин. определено влияние структуры трансмиссии и распределение передаточных чисел по ступеням трансформации крутящего момента на приведенный момент инерции и массу зубчатых колес. разработана методика структурной и параметрической оптимизации трансмиссии и предложена рациональная схема трансмиссии для ЗТМ модульной конструкции. Кроме того, определено влияние организации рабочего процесса двухмодульного погрузчика на базе самоходного шасси Т16МГ на технико-экономические показатели трансмиссии.
Использование циклового КПД ЗТМ, в целом, и трансмиссии, в частности, позволяет производить оценку технико-экономических показателей с учетом переменных нагрузок и скоростей указанных машин и механизмов. В структуре общего КПД выделен динамический компонент, учитывающий потери энергии на разгон вращающихся и поступательно движущихся масс.
Предложена методика выбора рациональных параметров трансмиссии с использованием теории подобия, включающая в себя: определение материалоемкости и приведенного момента инерции зубчатых пар; выбор передаточных чисел ступеней трансформации крутящего момента по критериям минимальной массы, минимального приведенного момента инерции (максимального КПД). Предложена методика оценки приведенных моментов инерции известных схем трехвальных коробок передач с применением зубчатых колес постоянного зацепления и с зубчатыми колесами, вводимыми в зацепление. Проведена теоретическая оценка приведенного момента инерции серийно выпускаемой трансмиссии самоходного шасси Т16МГ на различных передачах. Оказалось, что 57% - 86% от общей величины приведенного момента инерции создается зубчатыми колесами, не передающими крутящий момент. Предложены мероприятия, позволяющие существенно снизить приведенный момент инерции трансмиссии.
Предложена новая схема двухвальной коробки передач, позволяющая уменьшить количество зубчатых колес на 32% при увеличении (по сравнению с серийной Т16МГ) количества передач и уменьшении приведенного момента инерции от 23% до 46% (на различных передачах).
Бортовая передача рассматривалась как отдельный модуль, для которого была проведена оценка безразмерных показателей массы и приведенного момента инерции при выполнении бортовой передачи одно-, двух-, трех- и четырехступенчатой при общем передаточном числе 5,989. Оказалось, что наиболее рациональной является двухступенчатый вариант исполнения.
Проведены экспериментальные исследования фронтального погрузчика в комплектации с энергомодулем Т16МГ. Цикловый КПД фронтального погрузчика определялся при движении машины (в челночном цикле) на 1-ой и 2-ой передачах прямого хода и на передаче заднего хода на отрезке пути 7м. Значения динамической составляющей циклового КПД фронтального погрузчика в указанном цикле составили 0,972 на 1-ой передаче и 0,973 на 2-ой передаче.
Проведенные экспериментальные исследования подтвердили возможность использования безразмерных функций для оценки на стадии проектирования приведенного момента инерции трансмиссии.
Ключевые слова: модульное проектирование, трансмиссия, динамический КПД, приведенный момент инерции, безразмерная функция.