В статье рассмотрены результаты исследования нагруженности силовой передачи гусеничного сельскохозяйственного трактора на базе ЧЕТРА-6С315 с помощью программного пакета твердотельного моделирования динамических систем «Универсальный механизм». Для этого была построена 3-х мерная динамическая модель силовой передачи, в которой наиболее полно отражены процессы взаимодействия зубчатых передач, учтены упругие и диссипативные характеристики валов, шлицевых соединений и зубчатых зацеплений. Особое внимание уделено планетарным передачам, и дифференциальному механизму поворота, с помощью которых появилась возможность моделировать динамические процессы в силовой передаче при переходных режимах (разгон, торможение) и поворотах трактора. Кроме того, для задания внешних сил и моментов в систему введена трехмерная модель подвески и остова трактора, включающая в себя опорные и поддерживающие катки, ведущее и направляющее колеса, упругие элементы подвески и демпферы, звенчатую гусеничную цепь, соединенную шарнирными элементами, деформируемый грунт. С помощью 3-х мерной модели подвески трактора моделируются динамические воздействия, возникающие при перезацеплении ведущего колеса с гусеничной цепью, возмущения, передаваемые на ведущее колесо при раскачивании остова на подвеске. Модель предусматривает возможность исследования колебаний остова, элементов подвески и колебательных процессов в трансмиссии при движении трактора по неровной дороге, с различными скоростями и крюковой нагрузкой. С помощью разработанной модели трактора были определены собственные частоты крутильных колебаний трансмиссии, их формы и узловые точки, определены наиболее нагруженные участки. Проведено исследование динамической нагруженности силовой цепи от действия неравномерных моментов, возникающих при перезацеплении ведущего колеса с гусеничной цепью на различных скоростях движения. По полученным осциллограммам моментов определены коэффициенты динамичности, которые можно использовать для уточнения параметров зубчатых передач при проектных и проверочных расчетах на прочность. Разработанная модель трактора также позволяет провести исследование распространения крутильных колебаний по валопроводу от неравномерности крутящего момента двигателя, вызванного неуравновешенными массами кривошипно-шатунного механизма и силами давления газов, при сгорании топливно-воздушной смеси в цилиндрах.
This article describes the results of research of transmission loading of agricultural tractor based on Chetra-6С315. The research was made by means of the program package for solid-state modeling of dynamic systems «Universal Mechanism». To do this 3-dimensional dynamic model of power transmission was developed in which processes of gear trains interaction are most fully presented, elastic and dissipative characteristics of shafts, spline connections and toothing are taken into account. Planetary gears and differential turning mechanism were specially attended that allows to modeling the dynamic processes in power transmission at transient behaviors (acceleration, braking) and tractor’s turns. Furthermore, to assign external forces and moments three-dimensional model of suspension and tractor’s frame was introduced into the system consisting of tracking and support rollers, driving and guide wheels, elastic elements of suspension and dampers, chain track assembly, connected by means of articulate joints, deformable soil. By means of the three-dimensional model of tractor suspension dynamic effects appearing because of driving wheel and caterpillar rewinding and disturbances which are transmitted to driving wheel at oscillations of frame at the suspension are modeled. This model provide for opportunity to investigate frame and suspension elements oscillations and oscillation processes in power train during tractor motion on unevenly road at various speeds and hood load. By means of this model natural frequencies of power train’s torsional oscillations, it’s forms and nodal points were defined, the most laden sections were determined. The research of power train’s dynamic loading from influence of unequal moments appearing at driving wheel and caterpillar rewinding at various speeds of motion are done. By obtained oscillograms of moments, dynamic factors, which can be used for parameters of gear trains specification at designed and durability testing calculations, are defined. Developed tractor model are also allows to do research of torsional oscillations spreading along the drive shafting from engine torque unevenness caused by unbalanced masses of crank mechanism and forces of gas pressure at fuel-air mixture combustion.
1. Шеховцов В.В. Влияние демпфирования на нагруженность участков силовой передачи трактора Т-5 «Дончак» на резонансных режимах // Техника машиностроения. – 2002. – № 4. – C. 107–113.
2. Шеховцов В.В. Влияние динамической связанности и параметров звеньев трансмиссии на передачу энергии крутильных колебаний // Известия вузов. Машиностроение. – 2002. – № 9. – C. 9–18.
3. Шеховцов В.В. Влияние крутильной жесткости валопровода трансмиссии на динамическую связанность колебаний ее звеньев // Техника машиностроения. – 2002. – № 6. – C. 32–36.
4. Исследование резонансных режимов силовой передачи трактора ВТ-100 / В.В. Шеховцов, Вл.П. Шевчук, С.В. Зленко, И.А. Долгов, В.В. Косенко, А.О. Куликов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2002. – № 7. – C. 11–13.
5. Распространение крутильных колебаний в валопроводе силовой передачи трактора ВТ-100 / В.В. Шеховцов, Вл.П. Шевчук, С.В. Зленко, И.А. Долгов, В.В. Косенко, А.О. Куликов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2002. – № 8. – C. 10–12.
6. Шеховцов В.В. Влияние демпфирования на нагруженность участков силовой передачи трактора Т-5 «Дончак» на резонансных режимах // Справочник. Инженерный журнал. – 2003. – № 7. – C. 26–31.
7. Снижение нагруженности трансмиссии трактора ВТ-100 от воздействия гусеничного движителя / В.В. Шеховцов, Вл.П. Шевчук, С.В. Зленко, И.А. Долгов, В.В. Косенко, А.О. Куликов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2004. – № 2. – C. 27–29.
8. Динамическая модель силовой передачи гусеничного трактора с реактивными звеньями / З.А. Годжаев, Н.С. Соколов-Добрев, В.В. Шеховцов, М.В. Ляшенко, Вл.П. Шевчук // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2006. – № 11. – C. 23–28.
9. Влияние жёсткости связи корпусных деталей трансмиссии с рамой на нагруженность силовой передачи / З.А. Годжаев, Н.С. Соколов-Добрев, В.В. Шеховцов, М.В. Ляшенко, Вл.П. Шевчук // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2007. – № 10. – C. 31–35.
10. Влияние колебаний корпусных деталей на нагруженность участков силовой цепи / З.А. Годжаев, Н.С. Соколов-Добрев, В.В. Шеховцов, Вл.П. Шевчук, М.В. Ляшенко // Техника машиностроения. – 2009. – № 1. – C. 23–35.
11. Влияние колебаний корпусных деталей на опорах на нагруженность участков силовой передачи трактора / З.А. Годжаев, В.В. Шеховцов, М.В. Ляшенко, Н.С. Соколов-Добрев, Вл.П. Шевчук // Тракторы и сельхозмашины. – 2009. – № 1. – C. 19–27.
12. Динамическая модель силовой передачи гусеничного сельскохозяйственного трактора тягового класса 6 / Н.С. Соколов-Добрев, В.В. Шеховцов, И.А. Иванов, М.В. Ляшенко // Изв. ВолгГТУ. Серия «Наземные транспортные системы». Вып. 3: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Волгоград, 2010. – № 10. – С. 92–96.
13. Свитачев А.И., Золотухин В.А. Оценка демпфирующих параметров силовой передачи трактора // Известия вузов. Машиностроение, 1987. – № 3. – С. 90–94.
14. Шнайдман М.А. Динамика силовых факторов и показателей скоростного режима сельскохозяйственных агрегатов в условиях эксплуатации и методика их исследования (на примере агрегатов с гусеничным трактором ДТ-75М): дис. ... канд. техн. наук. – Волгоград, 1978.
15. Бабков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. – М.: Высшая школа, 1976. – 328 с.
16. http://www.umlab.ru/ – Универсальный механизм.
17. Оценка воздействия неравномерности крутящего момента ведущего колеса на нагруженность элементов трансмиссии ТТС / В.В. Шеховцов, Н.С. Соколов-Добрев, Ал.Ал. Козлов, А.В. Калмыков // Молодой учёный. – 2011. – № 6, ч. 1. – C. 66–69.