Моделирование работы силового агрегата трактора с гидромеханической трансмиссией при колебаниях нагрузки. Кинематическая характеристика силового агрегата трактора ДТ-175М

Моделирование работы силового агрегата трактора с гидромеханической трансмиссией при колебаниях нагрузки

,

Для установления целесообразности использования силового агрегата (СА) дизель постоянной мощности – гидротрансформатор (ДПМ-ГТ) сельскохозяйственного трактора в условиях недогрузки на пониженном уровне мощности, рассмотрено влияние режимов нагружения, параметров регуляторной характеристики двигателя, защитных свойств ГТ и состава МТА на условия работы и выходные показатели ДПМ, которые можно оценить по величине размаха колебаний угловой скорости коленчатого вала Dw₁, при работе с неустановившимися нагрузками.

Трактор с силовым агрегатом ДПМ-ГТ можно рассматривать как систему, состоящую из двух масс, не связанных жестко, т.е. как систему с двумя степенями свободы. Уравнение движения для этой системы имеет следующий вид: для ведущей части

                                              ;                                         (1)

для ведомой части

                                    ,                               (2)

где М_к – крутящий момент на валу ДПМ; М₁ и М₂ – моменты на ведущем (насосном)  и ведомом (турбинном) валах ГТ; J₁ и J₂ – приведенные моменты инерции движущихся масс на ведущем и ведомом валах ГТ с учетом моментов инерции колес; w₁ и w₂ – угловые скорости ведущего и ведомого валов ГТ; К_гт – коэффициент трансформации.

Показатели ГТ при динамических процессах можно принять равноценными статическим, пренебрегая влиянием инерционности массы жидкости в рабочей полости [1].

Для оценки колебаний угловой скорости Dw₁, вызванных периодическими колебаниями нагрузки, допустим, что приведенный к турбинному валу момент сопротивления М_с изменяется по закону гармонических колебаний. При таком допущении уравнение баланса энергии на турбине ГТ запишется в виде

                                                                (3)

С учетом предыдущих уравнений имеем

                                           (4)

Заменив , после преобразований получим

                                           (5)

Крутящий момент на валу двигателя при угловой скорости w выразится как

                                                                                    (6)

Коэффициент жесткости характеристики ДПМ К_ж определится из выражений:

для корректорной ветви

                                        ;                                  (7)

для регуляторной ветви

                                              ,                                       (8)

где М_н м М_max – номинальный и максимальный крутящие моменты двигателя при угловых скоростях  коленчатого вала w_н и w_м соответственно: w^max_хх – максимальная угловая скорость на холостом ходу.

Совместное решение уравнений (5) и (6) дает

                                              (9)

Заменив

;

;

, получим

                                                                               (10)

Положим, что  .  Тогда

Кинематическая характеристика ГТ w₁=f(w₂) дает возможность найти производную .Особенность ее протекания в зоне экономической целесообразности использования силового агрегата (ЭЦИСА) зависит от параметров и совмещения характеристик нагрузочной ГТ и регуляторной ДПМ.

Нагружающая способность ГТ определяется зависимостью изменения коэффициента момента насосного колеса от передаточного отношения l₁=f(i), или степенью прозрачности

                                                  ,                                       (11)

где D_а – активный диаметр насосного колеса ГТ, r - плотность рабочей жидкости.

С достаточной для инженерных расчетов достоверностью можно принять по безразмерной характеристике ГТ :

на режиме гидромуфты при

                                                     ,                                           (12)

на режиме трансформации при

                                            ,                                         (13)

где  - коэффициент жесткости нагрузочной характеристики гидромуфты;  - коэффициент жесткости нагрузочной характеристики ГТ; - коэффициент момента насосного колеса соответственно в стоповом режиме при  и при переходе на режим гидромуфты .

При отсутствии согласующего редуктора условие совместной работы ДПМ и ГТ с учетом выражения (6) имеет вид

                                                                           (14)

Его решение соответственно для режима гидромуфты дает

                                ,                          (15)

для режима трансформации крутящего момента

                                                     (16)

Полученные зависимости (15) и (16), при соответствующих допущениях, определяют линейность кинематической характеристики и  для установленных режимов работы СА.

После замены значений  и уравнение (10) примет вид

Приравнивая к нулю коэффициент при Z найдем U

;, откуда , или

Выражение

после подстановки значения U приобретает вид

Отсюда

, или

Учитывая, что , то

                                                                  (17)