Моделирование движения быстроходной гусеничной машины с автоматическим переключением передач в планетарной коробке

Abstract

Одним из важнейших показателей маневренности быстроходной гусеничной машины является время разгона до определенной скорости. На время разгона влияет много факторов: удельная мощность двигателя, сцепные свойства грунта; разбивка передаточных чисел в коробке передач; квалификация человека, управляющего машиной и переключающего передачи вручную, или алгоритм автоматического переключения передач, если машина оборудована автоматической трансмиссией. Объектом исследования в данной статье является моделирование движения гусеничной машины при разгоне с переключением передач «снизу вверх». Математическая модель необходима для отработки алгоритмов управления коробкой передач и оптимизации с ее помощью ряда целевых функций: минимального времени разгона, минимальной работы буксования управляющих фрикционных устройств, максимального использования мощности двигателя, сцепных свойств грунта, минимального расхода топлива. В различных условиях целесообразно оптимизировать алгоритм переключения по разным критериям (из перечисленных). Научной новизной является развитие математической модели движения быстроходной гусеничной машины в части описания работы фрикционных управляющих устройств, тормозов и фрикционов, фиксирующих те или иные основные звенья планетарных механизмов, из которых состоит коробка передач исследуемой машины. В частности, определены моменты, передаваемые фрикционами во включенном состоянии, после окончания буксования. Этот метод предложен Ю.В. Беренгардом и успешно использован авторами для математического описания не только фрикционов, но и тормозов, которые останавливают эпициклы планетарных механизмов первой и второй передач. Интерес представляют новые возможности моделирования: во-первых, не требуется изменения структуры математической модели в буксующем состоянии и во включенном, и во-вторых, модель позволила правильно описывать работу фрикциона при перегрузке по моменту – теперь он пробуксовывает и вновь замыкается после снятия внешней перегрузки.One of the most important indicators of the maneuverability of a high-speed tracked vehicle is the acceleration time to a certain speed. Many factors influence the acceleration time: specific power of the engine, adhesion properties of the soil, breakdown of gear ratios in the gearbox, qualification of the person driving the machine, and manual gear shifting, or the automatic gear shift algorithm if the machine is equipped with an automatic transmission. The object of research in this article is the modeling of the movement of a tracked vehicle during acceleration with gear shifting from the bottom up. A mathematical model is necessary for testing transmission control algorithms and optimizing with it a number of objective functions: minimum acceleration time, minimum slipping operation of control friction devices, maximum use of engine power, coupling properties of the soil, minimum fuel consumption. In various conditions, it is advisable to optimize the switching algorithm according to different criteria (from the above). A scientific novelty is the development of a mathematical model of the motion of a high-speed tracked vehicle in terms of describing the operation of friction control devices, brakes and friction clutches that fix certain basic links of planetary mechanisms that make up the gearbox of the vehicle under study. In particular, the moments transmitted by the clutches in the on state, after the end of slipping, are determined. This method was proposed by Berengard Yu.V. and successfully used by the authors for the mathematical description of not only friction, but also the brakes that stop the epicycles of the planetary mechanisms of first and second gears. New modeling capabilities are of interest: firstly, the structure of the mathematical model does not need to be changed in the stalled state and when it is on, and secondly, the model allowed us to correctly describe the friction clutch operation in case of moment overload - now it stalls and closes again after removing the external overload.