Исходные параметры для расчета ас

По условию технического задания для реальной спроектированной быстроходной гусеничной машины требуется заменить ступенчатую коробку передач бесступенчатой гидрообъёмной передачей и рассчитать основные параметры АС управления трансмиссией.

Исходные параметры для решения задачи выбираем из материалов по тяговому расчету машины.

1. Масса машины = 13 000 кг.

2. Максимальная скорость машины =18,06 м/с (65 км/ч).

3. Радиус ведущей звездочки = 0,28 м.

4. Передаточные числа трансмиссии:

• низшей передачи = 45,4

• высшей передачи = 4,54.

Так как кинематический диапазон изменения скорости машины = 10, целесообразно и при использования бесступенчатой передачи сохра­нить в трансмиссии эти же значения фиксированных передаточных чисел: максимальное - для сохранения стабильной работы гидрообъёмной передачи при малых частотах вращения ее мотора; минимальное как определяемое по имеющейся в распоряжении свободной мощности ДВС.

5. Характеристика ДВС. Из тягового расчета воспроизводятся характеристики свободных крутящего момента и мощности в зависимости от угловой скорости вала. Номинальные параметры ДВС исследуемой машины:

• крутящий момент вала = 1010 Н;

• коэффициент приспособляемости = 1,2;

• мощность = 297 кВт;

• угловая скорость вала = 294 с^–1.

6. Зависимость КПД гусеничного движителя воспроизводится по заданию для тягового расчета машины либо в виде графика, либо в виде математической аппроксимации.

7. КПД трансмиссии = 0,8.

Исходные параметры вновь вводимых элементов АС задаем или берем из технического задания на проектирование.

8. Допустимая статическая ошибка скорости для АС от среднего значения угловой скорости вала ДВС.

9. Максимальный ход поршня сервопривода, реализующий весь диапазон передаточных чисел трансмиссии, =30 мм.

10. Отношение плеч рычага жёсткой обратной связи сервопривода = 3.

11. Отношение плеч рычага груза центробежного регулятора = 3.

12. Минимальный радиус вращения грузов регулятора = 0,03 м.

Статические характеристики ас

Все необходимые статические характеристики гусеничной машины с бесступенчатой автоматически управляемой передачей показаны на рис.3. Статические характеристики отражают взаимосвязь основных параметров всей системы при установившихся состояниях любых режимов работы машины.

Статические характеристики являются своеобразным графическим паспортом гусеничной машины, данные которого являются основанием к проектным и поверочным расчетам систем гусеничной машины. Статические характеристики необходимы также для получения численных значений коэффициентов передаточных функций элементов и всей АС, без которых невозможно изучение процессов управления АС. На рис.3 необходимые статические характеристики построены в квадрантах координатной плоскости и взаимосвязаны.

Рис. 3. Статические характеристики автоматической системы класса "мощность''

Последователжость построения статических характеристик ас

Обозначим общие условия построения.

Масштабы и , а также и _, т.е. одноименных физических величин, но принадлежащих первичному и вторичному валам трансмиссии, выбираем разными для возможности получения характеристик привычной формы по соотношению параметров абсциссы и ординаты. Построение зависимостей , вначале производим в предположении отсутствия потерь, т.е. все КПД трансмиссии и гусеничного движителя равны единице, а лишь потом вносим необходимые уточнения.

Характеристику бесступенчатой передачи принимаем линейной, это всегда можно выполнить в объёме конструктивных решений привода управления бесступенчатой передачей. В первом квадранте располагаем важнейшую характеристику машины – зависимость динамического фактора от скорости перемещения , т.е. . Очевидно, что в другом масштабе эта характеристика представляет зависимость .

Выбор первого квадранта для сразу определяет расположение осей и . В результате, во втором квадранте располагаются зависимости , в третьем – характеристика ДВС, т.е. , а в четвертом – зависимость – характеристика бесступенчатой передачи.

Начинаем построение с точки 1, соответствующей (или ) перемещения машины. Находим точку 2, соответствующую минимальной скорости машины при :

З адаемся отрезком , соответствующим минимальному тяговому усилию при и КПД, равном единице. Оцениваем протяженность отрезка , соответствующего максимальному тяговому усилию при и КПД, равном единице:

Т акая оценка справедлива только при отсутствии потерь, когда КПД трансмиссии равен единице. Протяженность отрезков будет больше полученной за счет коэффициента приспособляемости ДВС по крутящему моменту и может быть оценена как

В целом длины отрезков и выбирают из условия правильного размещения всей характеристики на графике.

Выбираем теперь соотношение отрезков и , соответствующих значениям и для ДВС. Соотношение этих отрезков должно быть привычным, таким, как в нормалях или в материалах тягового расчета машины. Легко убедиться, что при увеличении отрезка уменьшается отрезок . Это обстоятельство и используют при подборе нужного соотношения отрезков и .

Выбрав, таким образом, отрезок , получаем точку соответствия и для высшей передачи. Линия при этом соответствует зависимости при фиксированном значении пе­редаточного числа трансмиссии . Очевидно, при этом режиме перемещения машины ( ) ошибка статической АС принята нулевой, т.к. именно здесь особенно важно использовать все резервы мощности. Максимальное значение ошибки управления отнесено к режиму перемещения машины с минимальной скоростью, при фиксированном значении ; это оправдано тем, что в современных скоростных машинах тяга на низших передачах все равно завышена из-за необходимости получения минимальных скоростей перемещения, и некоторое снижение мощности ДВС на этих режимах не ухудшает характеристики машины в целом.

По точкам 2 и 6 находим точку 9 и проводим линию , соот­ветствующую зависимости при фиксированном значении передаточного числа трансмиссии . Находим отрезок , соответствующий по заданной величине максимальной ошибки статической АС (см. формулу 2, стр. 15). По точке 10 определяем положение точки 11, соответствующей значениям при максимальном значении статической ошибки .

Ломаная линия показывает зависимость для всей бесступенчатой трансмиссии машины. На участке перемещение машины происходит при фиксированном значении передаточного числа трансмиссии . На участке передаточное число трансмиссии за счет бесступенчатой передачи изменяется линейно, а на участие передаточное число трансмиссии снова фиксируется и соответствует значению Продолжение линий и во втором квадранте дают характеристики которые также линейны, поскольку КПД принят равным единице.

Характеристика ДВС строится в третьем квадранте в масштабе по исходным данным для тягового расчета на базе отрезков и , соответствующих для ДВС значениями и (по свободной мощности).

Последовательность построения промежуточных точек тяговой характеристики машины показана для исследуемого режима работы машины. В качестве примера выбран один из возможных режимов, определяемый скоростью км/ч (на рис.3 эта скорость обозначена точкой 13). Точке 13 соответствует точка 14 характеристики бесступенчатой передачи; по ней определяются для исследуемого режима (точка 15) и (точка 16). Точки 14 и 16 определяют построение точки 17 – теоретического значения . Точки 13 и 17 дают точку 18 – теоретическую тягу машины без учета потерь в трансмиссии и гусеничном движителе. Для получения реального значения тяги, или в другом масштабе – крутящего момента , учитываем КПД передачи:

Отрезок в принятом для ординаты масштабе дает значение крутящего момента . Аналогично получают остальные точки тяговой характеристики машины:

В первом и третьем квадрантах в независимом по функции масштабе построены также характеристики и . Последняя используется для определения статической ошибки стабилизации мощности на уровне максимальной в зависимости от нагрузки вторичного вала, . Для исследуемого режима движения ( км/ч) отклонение мощности от максимальной определяется отрезком и составляет 6,25 % от максимальной мощности (второй квадрант).