Диссертация (Автоматизация управления муфтами блокировки дифференциалов в трансмиссии многоосной колёсной машины), страница 9

Алгоритм работы системы управления муфтами блокировкидолжен учитывать эти факторы и не допускать несвоевременного включенияблокировок. В противном случае движение с заблокированной трансмиссиейможет привести к увеличению сопротивления движению КМ, большойзагруженности трансмиссии и износу шин.Входнымипараметрамидлясистемыуправленияблокировкамидифференциалов являются разности скоростей вращения выходных валовдифференциалов - ∆д , а также текущий угол поворота управляемых колёс р .Для поучения верных зависимостей ∆д от угла поворота управляемыхколёс требуется провести ряд численных экспериментов с имитационнойматематической моделью криволинейного движения колёсной машины.

Важноотметить, что использование такой модели позволяет получить данныезависимости с учётом увода шин и эффекта проскальзывания в пятне контакта,что является более достоверным по сравнению с геометрическим расчётомрадиусов движения каждого колеса в зависимости от положения рулевой85трапеции. Результатом численного эксперимента является зависимость ∆д (р )для каждого дифференциала.Покажем получение таких зависимостей на примере математическоймодели многоосной колёсной машины 8х8.Исходные параметры исследуемой КМ 8х8, необходимые для проведениячисленного эксперимента, указаны в Таблице 3.Таблица 3.Параметры исследуемой КМНазвание параметраЗначениеПолная масса, т25Колёсная формула8х8База между крайними осями, мм6400Колея, мм2500Высота центра тяжести, мм2700Свободный радиус колеса, мм725Предельный угол поворота управляемых колёс, град.35Алгоритм проведения численного эксперимента следующий:1)устанавливается начальная скорость движения КМ, равная 15 км/ч;2)для каждого положения рулевого колеса с шагом в 5 градусов находитсяразность угловых скоростей выходных валов дифференциалов трансмиссии.Полученные численным экспериментом зависимости ∆д (р ) для КМ8х8 показаны на Рис.

4.11.Из полученных графиков видно, что наиболее заметное изменениеугловыхскоростейвыходныхваловсвойственнодлямежколёсныхдифференциалов. Для заднего межосевого дифференциала разность угловыхскоростей выходных валов практически отсутствует, даже при больших углахповорота управляемых колёс и при малых радиусах поворота (менее 25 м).График зависимости радиуса поворота от угла поворота управляемых колёспоказан на Рис.

4.12.86Рис. 4.11. Зависимость разности угловых скоростей выходных валовдифференциалов от угла поворота управляемых колёсРис. 4.12. Зависимость радиуса поворота от угла поворота управляемых колёсПолученные зависимости ∆д (р ) можно использовать для определенияусловия включения блокировки дифференциалов. В первом приближенииусловие включения муфты блокировки может выглядеть следующим образом:∆д_тек > ∆д (р ),где∆д_тек–текущаяразностьчастотвращениявыходныхваловдифференциала; ∆д (р ) – разность угловых скоростей выходных валовдифференциала при текущем угле поворота управляемых колёс. Однакоприведённое условие включения блокировки дифференциалов приведёт кчастому включению, так как оно не учитывает рассогласование угловыхскоростей из-за разных радиусов качения колёс.87Оценим влияние разных диаметров качения колёс на кинематическоерассогласование выходных валов дифференциалов.

Примем, что разностьрадиусов может доходить до 5%. Если это значение больше, то водитель долженпредпринять меры по выравниванию давления в колёсах. Как правило, намногоосных КМ устанавливается централизованная система подкачки шин,обеспечивающая выравнивание давления и сигнализацию при большой разностидавлений между колёсами.Рассогласование частот вращения выходных валов дифференциала из-заразных радиусов качения колёс одной оси вычисляется по формуле: ∆р =− , где ∆р − разность угловых скоростей выходных валов дифференциалов, рад/с; – скорость движения, м/с; – радиус качения колеса, мм; k – коэффициент,учитывающий разницу радиусов качения ведущих колёс, k = 0,95 для разницырадиусов качения в 5 %, k = 0,9 для разницы радиусов качения в 10%, k = 0,85для разницы радиусов качения в 15%.На Рис.

4.13 показаны зависимости разности угловых скоростей отскорости движения для разных соотношений радиусов качения колёс.Рис. 4.13. Зависимость разности угловых скоростей выходных валовмежколёсного дифференциалаот скорости движения88Аналогичныезависимостидлямежосевогоимежтележечногодифференциала с учётом повышения скоростей вращения валов из-запередаточного отношения ведущих мостов показаны на Рис.

4.14.Рис. 4.14. Зависимость разности угловых скоростей выходных валовмежосевого и межтележечного дифференциаловот скорости движенияКак видно из полученных зависимостей, влияние разности диаметровкачения колёс на 5% (36 мм) оказывается значительным, что корректируетграницуобластисохранениядифференциальнойсвязидлякаждогодифференциала. Следует отметить сильное влияние разных диаметров каченияколёс на межосевые и межтележечные дифференциалы, что приведёт кпостоянной работе дифференциала при неравномерной нагрузке на колёсах.Таким образом, условие включения блокировки дифференциала можнозаписать в виде выражения:∆д_тек > ∆д (р ) + ∆р ( ),где ∆р ( ) − значение разности угловых скоростей выходных валовдифференциалов при текущей скорости движения при разности диаметровкачения колёс в 5 % .Приведённое условие включения дифференциалов формирует областьсохранения дифференциальной связи по скоростям вращения элементов89трансмиссии, то есть по состоянию опорной поверхности.

Однако при слишкомбольшой разности частоты вращения соединяемых элементов трансмиссиивключение муфты либо не произойдёт, либо приведёт к сильному износу илиполомке механизма включения блокировки. Для исключения таких ситуацийтребуется ввести ещё одно ограничение, связанное с областью допустимыхзначений надёжного включения муфты. Данное ограничение запишем в видеусловия:∆д_тек < ∆доп ,где ∆доп − допустимая разность угловых скоростей вращения соединяемыхэлементов.Значение ∆доп зависит от силы включения и геометрических особенностейкулачков.

Получение значения данного параметра возможно численнымэкспериментом, рассмотренным в Главе 2. На Рис. 4.15 показана областьнадёжного включения муфты и определение параметра ∆доп по известной силе,действующей в приводе включения муфты.Рис. 4.15. Область надёжного включения кулачковой муфты и определениепараметра ∆допПри работе разработанного закона происходит оценка разности угловыхскоростей выходных валов дифференциалов и условий включения муфт. Но при90выполнении условий включение муфт происходит не сразу, а при соблюденииопределённой последовательности.В законе включения кулачковых муфт блокировки дифференциаловпредлагается следующая последовательность включения: 1) межтележечный; 2)задний межосевой; 3) передний межосевой; 4) все задние межколёсные; 5) всепередние межколёсные (Рис. 4.16).

То есть, задний межосевой дифференциал неможет быть заблокирован ранее межтележечного, задние межколёсныедифференциалы не могут быть заблокированы ранее переднего межосевого ит.д.Рис. 4.16. Последовательность включения муфт блокировкиТакаяпоследовательностьвключенияобусловленаследующимиположениями:1.В первую очередь на подвижность многоосной КМ оказываютвлияние различные условия по сцеплению с опорной поверхностью подколёсами передних и задних осей, то есть влияние макропрофиля опорнойповерхности (Рис. 4.17). Вместе с тем различие условий по сцеплению междуколёсами одной оси или колёсами одной тележки оказывают второстепенноевлияние на обеспечение подвижности многоосной КМ. При анализе литературывыявлено, что блокировка межколёсных дифференциалов для КМ 8х8практически не увеличивает суммарную сцепную силу на колёсах.91В случае попадания крайних осей в одинаковые условия с низкимкоэффициентом сцепления (Рис.

4.18) возможна потеря подвижности приравных угловых скоростях вращения выходных валов межтележечногодифференциалаи,следовательно,предложеннаяпоследовательностьблокировки дифференциалов не позволит алгоритму управления заблокироватьмежосевой и остальные дифференциалы. Однако, возникновение таких ситуацийочень маловероятно, и в случае необходимости в системе управления остаётсявозможность принудительно заблокировать трансмиссию в ручном режиме.Рис.

4.17. Преодоление препятствия КМ 8х8Рис. 4.18. Возможный случай преодоления препятствия КМ 8х82.следуетМежосевые и межколёсные дифференциалы управляемых осейблокироватьвпоследнююочередь,посколькублокировкадифференциалов управляемых осей негативно сказывается на управляемостимногоосных КМ.92Таким образом, условия включения блокировки дифференциаловвыглядят следующим образом:1.Превышениеразностиугловыхскоростейвыходныхваловдифференциалов величины ∆д (р ) + ∆р ( ).2.Разность угловых скоростей не выходит за пределы областидопустимых значений для надёжного включения кулачковой муфты:∆д_тек < ∆доп .3.Соблюденаследующаяпоследовательностьвключениямуфтблокировок дифференциалов: 1) межтележечный; 2) задний межосевой; 3)передний межосевой; 4) все задние межколёсные; 5) все передние межколёсные.4.3. Определение условий выключения муфт блокировкидифференциаловКак отмечалось ранее, при включении муфт блокировок дифференциаловугловые скорости выходных валов становятся равными, что не даёт возможностиоценить сцепные свойства опорной поверхности по угловым скоростямвращенияэлементовтрансмиссии.Привключеннойблокировкедифференциалов при движении по твёрдой опорной поверхности возможноувеличение сопротивления движению, возникновение явлений циркуляциимощности, в результате чего происходит нагружение элементов трансмиссии иизнос шин.Одним из негативных явлений движения с блокированной трансмиссиейпо различным опорным основаниям является снижение управляемости иповоротливости КМ.