Определение рационального передаточного отношения межосевого дифференциала при модернизации трансмиссии автомобиля многоцелевого назначения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

хронизаторов в коробке передач. - Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG, 2012. - 122 c.

5. Шарипов B.M. Конструирование и расчет тракторов. - М.: Машиностроение, 2004. 592 с.

6. Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов. - М.: Машиностроение, 2009. 752 с.

7. Шарипов В.М. Проектирование механических, гидромеханических и гидрообъемных передач тракторов. - М.: МГТУ «МАМИ», 2002. 300 с.

8. Шарипов В.М., Коломиец С.Н. Работа буксования фрикционной муфты сцепления. // Вестник машиностроения. 1987, № 7, с. 31-33.

9. Переключение передач в КП трактора без разрыва потока мощности. / В.М. Шарипов, К.И. Городецкий, М.И. Дмитриев и др. // Тракторы и сельхозмашины, 2012, № 5, с. 19-23.

10. Математическая модель процесса переключения передач в коробке передач трактора с помощью фрикционных муфт. / В.М. Шарипов, К.И. Городецкий, М.И. Дмитриев и др. // Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. - М., МГТУ «МАМИ», № 1 (13), 2012, с. 112-121.

11.Тейлор Д. Введение в теорию ошибок. - М.: Мир. - 1985. 272 с.

Определение рационального передаточного отношения межосевого дифференциала при модернизации трансмиссии автомобиля многоцелевого

назначения

к.т.н. проф. Мурог И.А. ФГБОУВПО ЮУрГУ (НИУ) 8 (351) 267-91-10, ип11@$ти.ас.ги

Аннотация. В статье предложена методика выбора рационального передаточного отношения межосевого дифференциала полноприводных автомобилей и оценки эффективности ее использования для улучшения эксплуатационных характеристик автомобилей.

Ключевые слова: полноприводный автомобиль, межосевой дифференциал, передаточное отношение

Передаточное отношение межосевого дифференциала существенно влияет на распределение мощности и крутящего момента по ведущим мостам полноприводного автомобиля, а следовательно, на проходимость, среднюю скорость движения и топливную экономичность. Поэтому представляет научный и практический интерес совершенствования методики выбора передаточного отношения.

Преобладает практика равномерного распределения крутящего момента по ведущим мостам. Это верно для одинаковой вертикальной нагрузки на ведущие мосты, одинаковых характеристик сцепления колес с опорной поверхностью и сопротивления качению колес [1].

В большинстве реальных случаев эксплуатации эти условия не выполняются, принятое таким образом передаточное отношение межосевого дифференциала не оптимально и снижает эффективность использования мощности двигателя.

Вследствие неравномерного распределения сил тяги по ведущим колесам, возникающего при движении автомобиля с межосевым дифференциалом, возникают дополнительные затраты мощности, которые определяются следующими зависимостями (1): • для автомобиля с колесной формулой 4*4:

2

(Аа-ва - иМ-А)/ 2 \ - и-^ШГ 2-Ра•--:-Ч1 - и2-1^ + ---7

N

доп4Х4 '

У -

1

(и + 1)

3

2

• для автомобиля с колесной формулой 6*6:

2 Pa-(faGa - -f 2 _ u2.1)

N

ДОП6Х6 "

У

2

(u + 1)

3

(u + 1)

(fa-Ga - u-Rz!-f1)'

2

(u + 1)2

(1)

• для автомобиля с колесной формулой 8*8:

(Га-Оа - иМ-А) ^

N

доп8Х8 = У

4

2 Ра •

,3

2 - и2-2)

Л

2

(и + 1) (и + 1)

где: у - коэффициент тангенциальной эластичности колеса; ю - угловая скорость вращения колеса; Га - обобщенный коэффициент сопротивления качению колеса; Оа - сила тяжести, действующая на автомобиль; и - передаточное отношение межосевого дифференциала; Я/1 - вертикальная нагрузка на колесо; А - коэффициент сопротивления качению колеса 1-ого моста; Ра - сила тяги ведущих колес. При движении по твердым опорным поверхностям эти потери мощности могут достигать 3.. .8 % от общей мощности, необходимой для движения автомобиля. Имеется зона минимума потерь мощности, которая обеспечивается оптимизацией передаточного отношения межосевого дифференциала в соответствие с условиями движения.

Следовательно, необходимо создать механический дифференциальный механизм с автоматическим изменением передаточного отношения. Поскольку в настоящее время это сделать не удалось, то снизить потери мощности и повысить тягово-скоростные свойства автомобиля можно, применив в межосевом приводе дифференциальный механизм с рациональным передаточным отношением, приближающимся к оптимальному при наиболее вероятных режимах движения [2].

Методика определения рационального передаточного отношения включает в себя:

• сбор статистической информации об условиях движения и нагружения автомобиля;

• определение передаточного отношения межосевого дифференциала в конкретных дорожных условиях с конкретной нагрузкой.

Для этого используются зависимости для определения передаточного отношения межосевого дифференциала, обеспечивающего минимум потерь мощности в заданных условиях движения (2):

о для автомобиля с колесной формулой 4*4:

(Ра М-А + 3 -Ра Га-Оа + 2-Я/Ш^а-Оа + 2-Га2-Оа2)

и,

мод4Х4

(

22

о

РаГа-Оа + 3 -Ра М-П + 2 -А + 2-Я/ШГа-Оа,

для автомобиля с колесной формулой 6*6: 1 г

а)

и

мод 6X6

2

Ра Га-Оа + 3 -Ра ...

2 2

+ 3-Я/12-А2 + 3 -^ЬА-Га-Оа

22

-4-Ра -Ях1-П + 3 -Га2-Оа2 + 2-РаГа-Оа

22

3 -Яг!2 -А2 + В

/

В =

2

22

22

1

\2

о

ИМОд8Х8 _

40-Ра -А + 96-РаМ-АГа -Оа

2 3 3

+ 64-Ра2-Я/ШГа-Оа + 48М3-А3-Ра .

4 4 3 3

+ 9-Га4-Оа4 + 24-Га3-Оа3-Ра ...

2 2 2 2 2 2 2 + 54М2-А2-Га2-Оа2 + 28-Ра2-Га2-Оа2 .

2 2 4 4

+ 120-РаМ2-А2-Га-Оа + 9М4-А4 ...

3 3 3 3

36М3-А3Га-Оа + 36-Га3-Оа3 М-П

для автомобиля с колесной формулой 8*8:

( Ра+ 3 -РаГа-Оа + 2-Я/ШГа-Оа + 2-Га2-Оа2)

(РаГа-Оа + 3 -Ра М-П + 2Я/12-А2 + 2^Ш-Га-Оа,

2)

определение рационального передаточного отношения для всех вероятных дорожных условий и величин нагрузки, обеспечивающего максимальный уровень производительности и проходимости автомобиля;

определение рационального передаточного отношения межосевого дифференциала, соответствующего математическому ожиданию для всей совокупности вероятных условий эксплуатации. Для этого предложена зависимость (3):

С \

1

и

мод

Хл-

7=1

* 1

т„

1=1

имод Ч

(3)

V 1=1

где рг - вероятность движения автомобиля в 1-х дорожных условиях; р- - вероятность ]-той нагрузки; Шимод- - математического ожидание рационального передаточного отношения межосевого дифференциала в 1-х дорожных условиях с ]-ой нагрузкой; п -число разновидностей дорожных условий; б - число разновидностей нагрузок на автомобиль.

На основании разработанной методики найдены следующие передаточные отношения межосевых дифференциалов автомобилей УАЗ-3151 (4x4) - 1,2, ГАЗ-3308 (4x4) -1,3, ЗИЛ-131 (6x6) - 2,4, КАМАЗ: типа 4x4 - 1,3; типа 6x6 - 2,8; типа 8x8 - 1,2.

Для оценки эффективности применения предлагаемых решений проводилось имитационное моделирование движения автомобиля по типовому маршруту с серийной трансмиссией, автомобиля с рекомендованным передаточным отношением межосевого дифференциала (рисунки 1...4). Моделирование показывает, что оснащение автомобиля межосевым дифференциалом с рекомендованным передаточным отношением позволяет повысить на 5.9 % среднюю скорость движения по твердым опорным поверхностям (участок типового маршрута 1-3) и снизить на 6... 8 % расход топлива по сравнению с серийным автомобилем.

Ш1 I

70,0

60,0

¡50,0

8 X 1

§40,0

й.

о

I 30,0

I

20,0 ■-

10,0 --

0.0

дорога су««. грунт, дорога раз&тя грунт пскр. удовл. состояния дороге

дорога и распутицу

смешан цеша

Средняя по мариеуту

□УАЭ-3151 аУАЗ-3151 мод ■ УАЗ-2966 в УАЗ-296Й мод иГАЗ-66 и ГАЗ-66 мод ■ ГАЗ-ЗЗОЙ □ ГАЗ-ЗЗОЙ мод

Рисунок 1. Оценка скоростных свойств автомобилей: УАЗ-Э151, ГАЗ-66, ГАЗ-3308 с различными передаточными отношениями межосевого дифференциала

Рисунок 2. Оценка скоростных свойств автомобилей: ЗИЛ-1Э1, ЗИЛ-433420, Урал-43206, КАМАЗ-4Э50 с различными передаточными отношениями межосевого

дифференциала

Рисунок 3. Оценка скоростных свойств автомобилей: Урал-375Д, КАМАЗ-4Э101, Урал-4320-10, Урал-4320-31, КАМАЗ-43114, КАМАЗ-43118 с различными передаточными отношениями межосевого дифференциала

50,0

ftopons с усов грунт, дорог? рмбитачфунт, песок доругав ch#*hsh целина Средняя па

пок|> удлл. с«т5янни дерете р«е путцу маршруту

□ KpAS-ÏSQ DUpAS-SU »о д 1КЛМДЗ-е360 ИКАМАЗ-вЗбОмад 1Урал-&Э23-01 ВУрал-5323-01 нсд

Рисунок 4. Оценка скоростных свойств автомобилей: КрАЗ-260, KAMA3-6350,

Урал-5323-01 с различными передаточными отношениями межосевого дифференциала

Выводы

1. На основе имитационного моделирования исследованы и обоснованы технические решения по совершенствованию распределения мощности между ведущими колесами автомобиля посредством механической трансмиссии, реализующие рациональное распределение мощности между ведущими мостами.

2. Имитационное моделирование показало, что оснащение автомобилей межосевым дифференциалом с рекомендованными передаточными отношениями позволяет повысить на 5...9 % среднюю скорость движения по твердым опорным поверхностям и снизить на 6.. .8 % расход топлива по сравнению с серийным автомобилем.

Литература

1. Плиев И. А. Особенности теории и конструирования полноприводных автотранспортных средств с «интеллектуальными» трансмиссиями [Текст] / И. А. Плиев, A.M. Сайкин, A.A. Ахмедов, A.B. Архипов - М.: Изд-во ФГУП «НАМИ», 2012 - 158 с.

2. Мурог И.А. Принципы и методы распределения мощности между ведущими колесами полноприводных армейских автомобилей [Текст] / A.B. Келлер, И.А. Мурог - Челябинск, 2009 - 218 с.

Сегментация рынка сельскохозяйственных тракторов для его анализа и

прогнозирования

к.т.н. Мининзон В.И., к.т.н. проф. Парфёнов А.П.

Университет машиностроения (499)157-14-49, 8(495) 223-05-23, a.parfen@ mail.ru

Аннотация. Предложен способ тягово-мощностной сегментации рынка сельскохозяйственных тракторов, позволяющий более эффективно анализировать и прогнозировать рынок по сравнению с обычно используемыми способами сегментации по мощности двигателя трактора.

Ключевые слова: рынок тракторов в натуральном исчислении; сегментация рынка тракторов по мощности двигателя, сегментация рынка тракторов по тяговому усилию, тягово-мощностная сегментация