Математическая модель скручивания вала трансмиссии полноприводных тягово-транспортных средств при движении с блокированным приводом

Abstract

Статья посвящена проблеме скручивания вала трансмиссии у автомобилей, имеющих блокированный привод переднего и заднего (задних) ведущих мостов, происходит перераспределение через трансмиссию тормозных моментов между колесами в соответствии с приходящейся на них нормальной нагрузкой и коэффициентом сцепления с дорогой. Указанное явление сопровождается дополнительной нагруженностью элементов ходовой части, их износом и, как следствие, дополнительными потерями мощности двигателя и расходом топлива. Кроме того, при движении тягово-транспортных средств (ТТС) по криволинейной траектории кинематическое несоответствие обуславливается еще и тем, что его оси должны одновременно проходить разные пути, тогда как, будучи с блокированными, они стремятся двигаться с одинаковыми поступательными скоростями. Получено выражение, показывающее характер развития колебаний в трансмиссии полноприводного ТТС. Найдено решение полученного уравнения с учетом начальных и граничных условий параметров трансмиссии и колес. Получен график изменения энергии крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля при максимально возможной разнице радиусов колес. Вычислена энергия колебаний при различных законах изменения момента сопротивления движению ТТС. Доказано, что изменение закона момента сопротивления движения не влияет на колебание трансмиссии. Расчеты на модели показали, что при изменении радиусов колес в 30 раз и более приводит к заметным колебаниям в трансмиссии, что невозможно при эксплуатации автомобиля. Полученные теоретические результаты, связанные с изучением динамики трансмиссии, позволяют сделать вывод о том, что необходимо установить факторы, влияющие на дополнительные потери топлива в автомобиле при его эксплуатации в полноприводном режиме.

Стаття присвячена проблемі скручування вала трансмісії автомобілів, що мають блокований привід переднього і заднього (задніх ведучих мостів, відбувається перерозподіл через трансмісію гальмівних моментів між колесами відповідно до припадає на них нормальним навантаженням і коефіцієнтом зчеплення з дорогою. Зазначене явище супроводжується додатковою завантаженістю елементів ходової частини, їх зносом і, як наслідок, додатковими втратами потужності двигуна і витратою палива. Крім того, при русі тягово-транспортних засобів (ТТС) по криволінійній траєкторії кінематична невідповідність обумовлюється ще й тим, що його осі повинні одночасно проходити різні шляхи, тоді як, будучи з блокованими, вони прагнуть рухатися з однаковими поступальними швидкостями. Отримано вираз, що показує характер розвитку коливань в трансмісії повнопривідного ТТС. Знайдено рішення отриманого рівняння з урахуванням початкових і граничних умов параметрів трансмісії і коліс. Отримано графік зміни енергії крутильних коливань в трансмісії автомобіля при максимально можливій різниці радіусів коліс. Обчислена енергія коливань при різних законах зміни моменту опору руху ТТС. Доведено, що зміна закону моменту опору руху не впливає на коливання трансмісії. Розрахунки на моделі показали, що при зміні радіусів коліс в 30 разів і більше призводить до помітних коливань у трансмісії, що неможливо при експлуатації автомобіля. Отримані теоретичні результати, пов'язані з вивченням динаміки трансмісії, дозволяють зробити висновок про те, що необхідно встановити фактори, що впливають на додаткові втрати палива в автомобілі при його експлуатації в повнопривідному режимі.

The article is devoted to the problem of twisting the transmission shaft of cars with a blocked drive front and rear (rear drive axles, is redistributed through the transmission of brake moments between the wheels in accordance with their normal load and the coefficient of adhesion to the road. parts, their wear and, as a consequence, additional loss of engine power and fuel consumption. In addition, in the movement of traction vehicles (TTS) on the curve the kinematic discrepancy of the linear trajectory is also due to the fact that its axes must pass different paths simultaneously, while being blocked, they tend to move at the same translational speeds. An expression was obtained showing the nature of the oscillation development in the transmission of the all-wheel drive TTS. The solution of the obtained equation is found taking into account the initial and boundary conditions of the transmission and wheel parameters. The graph of the energy of rotational vibrations in the transmission of the car with the maximum possible difference of the radii of the wheels was obtained. The energy of oscillations at different laws of change of moment of resistance of movement of TTS is calculated. It is proved that the change of the law of the moment of resistance of the movement does not affect the oscillations of the transmission. Calculations on the model showed that changing the radii of the wheels 30 times or more leads to noticeable oscillations in the transmission, which is not possible when operating the car. The obtained theoretical results related to the study of the dynamics of the transmission, allow to conclude that it is necessary to establish the factors that influence the additional fuel losses in the car during its operation in all-wheel drive mode.