ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ В КОРОБКЕ ПЕРЕМЕНЫ ПЕРЕДАЧ ТРАКТОРА

Введение. Процесс переключения передач под нагрузкой является одним из самых сложных видов переходных процессов в трансмиссиях транспортных, дорожных, строительных машин. В настоящее время существующие методики расчетов не отражают в полной мере особенности взаимодействия двигателя с автоматизированной коробкой перемены передач (КПП) при переключении ступеней под нагрузкой с использованием одновременно более двух фрикционных муфт. В данной статье рассматривается методика расчета динамических характеристик КПП с одновременным использованием как двух, так и четырех фрикционных муфт при переключениях передач под нагрузкой при прямом и реверсном включении. Представлены результаты теоретического исследования динамических характеристик автоматизированной КПП с фрикционным переключением ступеней под нагрузкой без разрыва потока мощности.

Материалы и методы. В основе рассматриваемой методики лежит системный подход к исследованию динамических процессов, основанный на моделировании работы КПП совместно с двигателем внутреннего сгорания. Особенностью методики является учет регуляторных, скоростных и нагрузочных характеристик двигателя, изменений момента сопротивления, темпа нарастания давления во включаемых муфтах как при переключениях на высшую, так и на низшую передачу. Теоретическое моделирование процессов выполнено с использованием пакета MATLab и его приложения Simulink. При помощи основных блоков данного приложения создаы модели физических компонентов: двигатель внутреннего сгорания, фрикционные муфты сцепления, зубчатые редукторы, упругие валы, демпфирующие устройства, а также системы управления силовой передачей трактора.

Результаты. В ходе выполненных исследований получены расчетные данные о характере протекания динамических процессов, изменения оборотов и крутящих моментов на валах КПП, нагрузке на двигатель машины в процессе переключения передач при различных значениях времени начала и окончания процесса включения и выключения фрикционных элементов управления КПП. В работе приведены соответствующие графики.

Обсуждение и заключение. Разработанная методика расчета динамических характеристик КПП позволяет моделировать рабочие процессы при переключениях на высшую и низшую передачу. При этом учитываются как параметры конструкции КПП, так и параметры управляющих воздействий – темп включения фрикционных муфт, временные интервалы перекрытия включаемых и выключаемых муфт. Применительно к рассматриваемой КПП определены значения оптимальных временных управляющих команд фрикционных элементов управления при переключении различных передач в КПП.

Прозрачность финансовой деятельности: никто из авторов не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

1. Kuwahara S., Kubonoya H., Mizuno H., Kaigawa M., and Kono K., Toyota’s New Integrated Drive Power Control System // SAE Paper. 2007. No. 2007-01-1306, SAE International, Warrendale, PA.

2. Bai Shushan, Brennan D., Dusenberry D., Tao X., and Zhen Zhang, Integrated Powertrain Control // SAE Paper. 2010. No. 2010-01-0368, SAE International, Warrendale, PA.

3. Kim D., Peng H., Bai S., and Maguire J. Control of Integrated Power train With Electronic Throttle and Automatic Transmission // IEEE Transactions on Control System Technology. May 2007. Vol. 15, Issue 3. Pp. 474–482.

4. Kondo M., Hasegawa Y., Takanami Y., Arai K., Tanaka M., Kinoshita M., Toyota A80E 8-speed Automatic transmission with Novel Power train Control System // SAE Paper. 2007. No. 2007-01-1311, Detroit.

5. Wheals J., Turner C., Ramsay K., O`Neil A., Bennett J., Double Clutch Transmission (DCT) Using Multiplex Linear Actuator Technology and Dry Clutches for High Efficiency and Low Cost // SAE Paper. 2007. No. 2007-01-1096, SAE International, Warrendale.

6. Tsutsui H., Takayuki H., Suzuki A. Makoto H., and Koichi Kojima, Electro-hydraulic control system for Aisin AW new 6-speed automatic transmission // SAE Paper. 2004. No. 2004-01-1638, SAE International, Warrendale, PA.

7. Baran J., Hendrickson J., Solt M. General Motors New Hydra-Matic RWD Automatic Transmission Family. // SAE Paper. 2006. No. 2006-01-0846, SAE International, Warrendale, PA.

8. Lozin A.V., etc., Closed-loop control system for tracked vehicle steering // St. Petersburg State Polytechnical University Journal, St. Petersburg, Publishing House of Polytechnic University. 2014. Vol. 3 (202). Рр. 201–208.

9. Magi M. Classical Planetary Gear Train Problems Treated by Novel Powerful Analytical Methods // Proceedings of FISITA 2006. F2006P256.

10. Dobretsov R., Porshnev G., Uvakina D. Performance improvement of arctic tracked vehicles // International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering (EECE2018) electronic edition. MATEC Web of Conferences, 2018. 171 p.

11. Добрецов Р.Ю., Григорьев И.В., Газизов А.М. Пути улучшения управляемости лесных и транспортных гусеничных машин // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. 2017. № 3. С. 97–106.

12. Демидов Н.Н. [и др.]. Фрикционные механизмы поворота в двухпоточных трансмиссиях транспортных гусеничных машин // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2019. № 1. С. 60–69.

13. Bukashkin A., Galyshev Yu., Dobretsov R., Split Transmission of Tractor with Automatic Gearbox // Procedia Engineering. 2017. Vol. 206. Pp. 1728–1734. Doi.org/10.1016/j.proeng.2017. 10.705.

14. Дидиков Р.А., Добрецов Р.Ю., Галышев Ю.В. Трансмиссия перспективного колесного трактора с автоматизированной коробкой передач // Современное машиностроение: Наука и образование. 2017. № 6. С. 741–753.

15. Salgado D., Castillo M., Selection and Design of Planetary Gear Trains Based on Power Flow Maps // Journal of Mechanical Design. 2005. vol. 127. no. 1. Pp. 120–134.

16. Lozin A., Dobretsov R., Medvedev M., Hyperbolic Steering for Tracked Vechicles // Proc. the 4th International Conference on Industrial Engineering, Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham. 2019. Pp. 2367–2374. DOI.org/10.1007/978-3- 319-95630-5_255.

17. Didikov R., ect., Power Distribution Control in Perspective Wheeled Tractor Transmission // Procedia Engineering. 2017. Vol. 206. Pp. 1735–1740. DOI.org/10.15866/ireme.v12i9.15646.

18. Porshnev G., Dobretsov R., ect, Performance improvement of Arctic tracked vehicles // MATEC Web Conf. International Scientific Conference on Energy, Environmental and Construction Engineering. 2018. Vol. 245. DOI.org/10.1051/matecconf/201824517001.

19. Deur J., Asgari J., Hrovat D. Modeling and analysis of automatic transmission engagement dynamics – Linear case // ASME, J. Dyn. Syst. Meas. Control. 2006. Vol. 128. Pp. 263–277.

20. Hoodorozhkov S., Krasilnikov A., Zakhlebayev E., Digital simulation of physical processes in vehicles engine power units // RRTSS – International conference on research paradigms transformation in social sciences. 2018.

21. Didikov R., Dobretsov R., Galyshev Yu. Transmission of the Perspective Wheel Tractor with Automatic Gearbox: Management of the Power Distribution Mechanism // International Review of Mechanical Engineering. 2018. Vol 12. Pp. 790–796, 2018. DOI.org/10.15866/ireme.v12i9.15646.

22. Didikov R., etc., Power Distribution Control in the Transmission of the Perspective Wheeled Tractor with Automated Gearbox // Advances in Intelligent Systems and Computing International Scientific Conference EMMFT. Springer International Publishing AG. 2018. Vol. 692. Pp. 192–200.