|
Анализ динамических характеристик автотракторной силовой передачиАнализ динамических характеристик автотракторной силовой передачиФедеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра: «Автомобиле - и тракторостроение» Анализ динамических характеристик автотракторной силовой передачи по дисциплине: “САПР в тракторостроении” Выполнил: студент группы АТФ-4С Дитковский Р.С. Проверил: Соколов-Добрев Н.С. Волгоград, 2010 Введение Нагруженность силовых передач тягово-транспортных средств в эксплуатации имеет динамический характер. Она формируется в результате действия как внешних, так и внутренних возмущений. Основными среди внешних считаются флуктуации тягового сопротивления и крутящего момента двигателя, возмущения от колебаний остова на подвеске, для гусеничных машин - от неравномерности перемотки гусеницы, а также воздействия со стороны системы управления. Основными среди внутренних считаются кинематические и силовые возмущения от перезацепления шестерен, несоосности валов, неравномерности вращения кардана, деформаций и смещений корпусных деталей. Неравномерность действия внешних нагрузок вызывает крутильные и изгибные колебания в валопроводе силовой передачи. Их роль в процессе накопления усталостных повреждений значительна. По современным данным, до 80 % отказов в передачах обязано своим происхождением именно колебаниям. Выполняемые в этом курсе лабораторные работы основаны на используемых в инженерной практике методах анализа динамических характеристик передач на этапе проектирования.
Лабораторная работа № 1 РЕДУЦИРОВАНИЕ МОДЕЛИ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ И ПОЛУЧЕНИЕ В ЕЕ СПЕКТРЕ ЗАДАННЫХ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ 1.1 Исходные данные для выполнения исследований Исследования выполняются на базе динамической модели силовой передачи трактора ВТ-100 производства ВгТЗ. Начальная динамическая модель передачи приведена на рис. 1а, редуцированная до 10 масс динамическая модель приведена на рис. 1б. В таблице 1 приведены значения моментов инерции масс модели и жесткости их связей при включенной в КПП третьей передаче, на которой выполняется основная часть сельскохозяйственных работ. Каждый студент для выполнения исследования получает у преподавателя задание, в соответствии с которым он должен изменить (пересчитать) величины моментов инерции масс и жесткости связей исходной 10-массовой модели на основе предложенных преподавателем коэффициентов. Пример задания для каждого студента показан в таблице 2. В соответствии с приведенными в таблице коэффициентами должны быть изменены параметры соответствующих элементов исходной модели. Упруго-инерционные параметры динамической модели передачи Таблица 1
Каждый студент должен выполнить дальнейшее редуцирование 10-массовой модели до 6-массовой. Редукция модели проводится по методу Ривина и основана на замене отдельных элементарных двухмассовых колебательных систем (рис. 2а) одномассовыми (рис. 2б) путем объединения двух масс в одну и пропорционального изменения податливости связей объединенной массы. Ik-1 Ck Ik+1 C'k-1 I'k C'k+1 а) б) Рис. 2. Схемы парциальных систем Величина момента инерции объединенной массы и новые величины жесткости ее связей рассчитываются в соответствии со следующими формулами: , , , где - момент инерции объединенной массы; - моменты инерции объединяемых масс; - крутильная жесткость связей объединенной массы; - крутильная жесткость связи объединяемых масс. При этом способе первая и последняя массы системы не участвуют в редукции - их масса не может быть распределена между другими, также и к ним не может быть добавлена масса, иначе редуцированная модель может отличаться по динамическим свойствам от нередуцированной. Таким образом, метод позволяет редуцировать модель, включающую в себя не менее трех масс. 1.2.1 Выполнение редуцирования Редуцирование выполняется при помощи программного комплекса DASP1. После расчета на экран выдаются новые значения момента инерции объединенной массы и жесткость ее связей с предыдущими и последующими массами, а также распечатываются значения моментов инерции масс и жесткости связей новой системы и ее парциальные частоты. На последующем шаге для редуцирования снова выбираем массу с наивысшей парциальной частотой и повторяем операции. В результате будет получена модель, редуцированная до 6 масс. Ход редуцирования отражаем в таблице 3. Последовательность редуцирования модели Таблица 3
1.3 Получение в спектре модели заданных собственных частот 1.3.1 Исследование влияния параметров элементов модели на собственные частоты Выбираем в главном меню программного комплекса DASP1 пункт «Формирование собственного частотного спектра». Вводим параметры полученной 6-массовой модели - моменты инерции масс и жесткость связей. Рассчитываем и заносим в таблицу собственные частоты. По запросу программы вводим диапазон поиска собственных частот в 0 с шагом 0,1 Гц. Далее выполняем исследование влияния на эти частоты параметров каждого элемента модели. Заготавливаем таблицу 4, в которую заносим рассчитанные значения параметров указанных элементов и собственные частоты, соответствующие модели с этими параметрами. Параметры элементов модели и собственные частоты Таблица 4
На основе таблицы 4 строим графики, отражающие влияние изменения параметров каждого элемента на собственные частоты. Далее за счет варьирования выбранных параметров получаем в собственном частотном спектре модели значения второй и четвертой собственных частот сначала в два раза меньшие, чем при номинальных параметрах, потом в два раза большие. Изменение параметров элементов осуществляется путем ввода их скорректированных значений. Для этого в главном меню выбирается пункт «Вносим произвольные изменения» и изменяется значение момента инерции выбранных по графикам масс и жесткость связей, оказывающих на изменение этих частот наибольшее влияние. Процесс поиска в соответствии с распечаткой должен быть отражен таблицами следующего вида (на каждом шаге изменения параметров). Таблица 5.
Лабораторная работа № 2 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ УПРУГО-ИНЕРЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕМЕНТОВ МОДЕЛИ СИЛОВОЙ ПЕРЕДАЧИ НА ПРОХОЖДЕНИЕ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ПО ВАЛОПРОВОДУ 2.1 Исходные данные и методика выполнения исследований Для исследований используется полученная в первой части этого курса 10-массовая динамическая модель силовой передачи трактора ВТ-100 (измененная в соответствии с вариантом задания). Исследуется дополнительная динамическая нагруженность участков передачи от неравномерности действия основных эксплуатационных нагрузок. Для этого при выполнении расчетов на элементы модели прикладываем соответствующие возмущающие воздействия. К массе I10 модели (поступательно движущиеся массы трактора и орудия, см. рис. 1) прикладываем возмущающие воздействия от неравномерности тягового сопротивления с частотой 0,1 Гц и 1 Гц. Обычно в этом частотном диапазоне помещаются нагрузки от неравномерности тягового сопротивления при выполнении трактором основной сельскохозяйственной работы - пахоты. К массе I9 модели (ведущее колесо, ходовая система и подвеска) прикладываем нагрузку с частотой 2 Гц, имитирующую воздействие от колебаний остова на подвеске, а также нагрузки с частотами 12 Гц и 24 Гц - это средние величины диапазона, в котором для данного трактора помещаются воздействия от неравномерности перемотки гусеницы при движении трактора с разными скоростями и при несинфазной работе гусеничных движителей левого и правого борта. И, наконец, приложением моментов к массе I1 имитируется воздействие на силовую передачу гармоник двигателя. Момент с частотой 30 Гц имитирует воздействие первой гармоники, с частотой 45 Гц - полуторной, с частотой 60 Гц - второй, с частотой 75 Гц - двухсполовинной, с частотой 90 Гц - третьей, с частотой 105 Гц - трехсполовинной, с частотой 120 Гц - четвертой. Все моменты, прикладываемые ко всем массам, единичные. Это позволяет при анализе результатов легко определять полученную дополнительную нагруженность участка в процентах по сравнению с величиной приложенного момента. Для выполнения расчетов следует в главном меню программного комплекса DASP1 выбрать пункт «Считаем вынужденные колебания» и ввести запрашиваемые программой параметры элементов модели. Далее из следующего меню следует выбрать «Делаем расчет для нерезонансных частот», указать величину прикладываемого момента (1.) и номер массы, к которой он приложен (10). Программой запрашивается диапазон частот, в котором будет изменяться прикладываемый момент. Исследование для каждой из выбранных частот следует выполнить поочередно. Например, вы выбрали массу 10 и приложили к ней единичный момент, далее для нагрузки с частотой 0,1 Гц диапазон частот указывается следующим образом: 0.1,0.1 Шаг изменения частоты выбрать равным 1 Гц - ввести (1.) После этого расчета выбрать «Считаем снова амплитуды и отношения моментов» и выполнить расчет по той же схеме для нагрузки с другой частотой. Когда все расчеты для модели с номинальными параметрами выбраны, следует в заданное преподавателем для каждого студента число раз сначала уменьшить, потом увеличить жесткость одного из участков и выполнить для этой модели такие же исследования. После этого следует так же увеличить и уменьшить момент инерции одной из масс и повторить расчеты. Номера участков и масс для каждого студента определяет преподаватель.
2.2 Представление и анализ результатов исследования Результаты исследования прохождения колебаний разных частот по валопроводу силовой передачи отразим на графиках.
Барский И.Б., Анилович В.Я., Кутьков Г.М. Динамика трактора. - М.: Машиностроение, 1973. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Мартыненко А.М. Динамические расчеты приводов машин. - Л.: Машиностроение, 1971. Маслов Г.С. Расчеты колебаний валов: Справочник. - М.: Машиностроение, 1980. Шеховцов В.В. Анализ и синтез динамических характеристик автотракторных силовых передач и средств для их испытания. Монография.- Волгоград, изд-во РПК «Политехник», 2004. - 224 с. |
|
