Оцінка динамічної навантаженості гусеничних машин і шляхи підвищення їх надійності: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : 05.22.20 - Експлуатація та ремонт засобів транспорту

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню актуального наукового завдання підвищення надійності гусеничних машин шляхом обмеження пікових навантажень в елементах ходової частини трансмісії трактора при різних режимах руху. Наведено результати теоретичних досліджень з виявлення механізмів утворення нерівномірності навантаження опорних котків ходової частини й динамічних навантажень у трансмісії. Досліджено взаємозв'язок між геометричними параметрами ходової частини, середніми навантаженнями на опорних котках і характеристиками їхнього розсіювання. Визначено вплив режимів навантаження, зношування елементів ходової частини та трансмісії на їхні показники надійності. Визначена нерівномірність навантаження опорних котків трактора при асиметричному впливі робочих органів при агрегатуванні. Виконано структурний і параметричний синтез засобів захисту силової передачі трактора від перевантажень. Наведено результати експериментальних досліджень на прикладі трактору Т-150 виробництва ВАТ «ХТЗ».

Диссертация посвящена решению актуальной научной задачи повышения надежности гусеничных машин путем ограничения пиковых нагрузок в элементах ходовой части трансмиссии трактора при различных режимах движения. Определены пути повышения надёжности гусеничной машины за счёт снижения пиковых нагрузок. Получила дальнейшее развитие теория надёжности гусеничных машин применительно к трансмиссии и ходовой части в связи с выявлением механизмов образования неравномерности нагружения опорных катков ходовой части и динамических нагрузок в трансмиссии. Вероятностными методами определена неравномерность нагружения опорных катков трактора при асимметричном воздействии рабочих органов при агрегатировании. Определена взаимосвязь между геометрическими параметрами ходовой части, средними нагрузками на опорные катки и характеристиками их рассеивания. Определено влияние режимов нагружения, износа элементов ходовой части и трансмиссии на их показатели надёжности. Определены вероятностные характеристики вертикальных нагрузок пары опорных катков гусеничного движителя трактора. Выполнена оценка режимов работы силовой передачи гусеничного трактора при агрегатировании с плугом, экспериментально доказана причина и величина перегрузки трансмиссии трактора при трогании с места. Выполнена оценка фильтрующих свойств (прозрачности) силовой передачи гусеничного трактора при агрегатировании с плугом к низкочастотным возмущающим воздействиям. Получены зависимости для определения среднего значения вертикальной нагрузки на каждый опорный каток гусеничного движителя и его рассеивания в зависимости от величины смещения линии действия суммарной вертикальной реакции по проекции центра масс трактора на опорную поверхность. Оценены перегрузки трансмиссии гусеничного трактора при агрегатировании с плугом в переходном режиме при переключении передач. Определена взаимосвязь коэффициента динамичности трактора с его техническим состоянием. Исследование нагруженности трансмиссии при плавном трогании гусеничного трактора позволило определить, что при трогании трактора без тяговой нагрузки отмечена резонансная зона крутильных колебаний на валу муфты сцепления ДВС в промежутке времени 1…1,2 с. При трогании трактора с плугом элементы силовой передачи перегружены в среднем в 1,5…2,35 раза. Определено, что при агрегатировании гусеничного трактора с плугом силовая передача как динамическая система не обладает фильтрующими свойствами и «прозрачна» к низкочастотным колебаниям в полосе частот f ≤ 5 Гц. При переключении с низшей на высшую передачу гусеничной машины с тяговой нагрузкой в промежутке времени 0…2,4 с отмечен колебательный переходной процесс, при котором все элементы трансмиссии перегружены в 1,4…2,3 раза. При переключении с высшей на низшую передачу отмечены кратковременные отрицательные крутящие моменты, не превышающие по своей величине среднего момента при установившемся движении машины. Определено среднее значение вертикальной нагрузки на каждый опорный каток гусеничного движителя и ее рассеяние в зависимости от величины смещения линии действия суммарной вертикальной реакции относительно проекции центра масс трактора на опорную плоскость. Анализ нагруженности элементов силовой передачи правого борта трактора Т-150 при агрегатировании с плугами показал, что они нагружены в 1,3…1,5 раза выше, чем элементы левого борта при повышении динамической составляющей нагрузки на 6…8 %. С использованием полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований были разработаны и приняты к внедрению ОАО «ХТЗ» методика оценки влияния режимов нагружения, износа элементов ходовой части и трансмиссии на надёжность гусеничного трактора; предложенный способ защиты от пиковых перегрузок трансмиссии и ходовой части гусеничного трактора, реализованный в конструкции устройства сигнализации о наличии этих перегрузок; прибор, фиксирующий допустимые и предельные нагрузки, определяющие техническое состояние и ресурс агрегатов и машин в целом. Ожидаемый экономический эффект от повышения долговечности элементов подвески составит около 65 тыс грн на одну машину.

The dissertation is devoted to solving an actual scientific problem of improving the reliability of tracked vehicles by limiting peak loads in the elements of the undercarriage of a tractor transmission under various driving modes. The results of theoretical studies to identify the mechanisms of uneven load formation of the undercarriage support rollers and dynamic loads in the transmission are presented. The relationship between the geometric parameters of the undercarriage, average loads on the support rollers and their dispersion characteristics is studied. The influence of load modes, wear of undercarriage and transmission elements on their reliability indicators is determined. The unevenness of the load of the tractor support rollers under the asymmetric influence of the working bodies during aggregation is determined. structural and parametric synthesis of means of protecting the tractor's power transmission from overloads is performed. The results of experimental studies on the example of the T-150 tractor produced by “ХТЗ”are presented.