Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0213

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0213
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого"
Название доклада
Разработка конструкции нового модельного ряда автоматизированных коробок перемены передач для сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники в диапазоне 140-440 кВт, адаптированных для применения в комплексе систем беспилотного трактора.
Докладчик
Галышев Юрий Виталиевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью проекта является создание и отработка конструкции нового модельного ряда автоматизированных коробок перемены передач и системы управления ими для разрабатываемого в АО «Петербургский тракторный завод» тракторов тягового класса 4 и класса 6-8 в диапазоне мощности 140-440 кВт.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Выбор и обоснование кинематической схемы и конструкции АКПП
2. Разработка эскизной конструкторской документации экспериментального образца АКПП.
3. Математическое моделирование кинематики, динамики и прочности элементов АКПП.
4. Разработка системы управления АКПП.
5. Изготовление экспериментальной АКПП.
6. Создание стенда для исследовательских испытаний экспериментального образца АКПП.
7. Разработка программ и методик исследовательских испытаний и проведение испытаний экспериментальной АКПП.
Актуальность и новизна исследования
Обеспечение конкурентоспособности российского сельского хозяйства в современных условиях является важной государственной задачей. Решение данной проблемы невозможно без использования современной сельскохозяйственной техники, в том числе тракторов. Тракторам производства ПТЗ приходиться конкурировать на рынке с/х техники с продукцией ведущих мировых производителей. При этом практически все современные образцы импортных тракторов, поставляемые в Россию, оснащены трансмиссиями, способными работать в автоматическом режиме. В ряде случаев, система управления трансмиссией интегрирована с цифровой системой управления двигателя в единый комплекс.
Наличие данных систем позволяет:
- снизить расход топлива при выполнении основных работ,
- иметь общие органы управления силовой установкой трактора в виде джойстика и многофункционального дисплея;
- улучшить условия работы тракториста, снизить его утомляемость и повысить производительность туда;
- реализовывать различные (алгоритмы) режимы работы трактора в зависимости от вида, условий и характера выполняемых работ.
В настоящее время с/х тракторы производства ПТЗ подобных трансмиссий не имеют. В этой связи специалистами СПбПУ и ПТЗ в настоящее время проводится работа по созданию новой автоматизированной КПП для перспективных образцов с/х техники. Предполагается адаптация АКПП для применения в комплексе систем беспилотного трактора.
Описание исследования

В процессе работы предполагается проведение следующих теоретических и экспериментальных исследований:

1. Аналитический обзор современной научно-технической литературы, публикаций в научных журналах и монографиях. Анализ технических требований, основных направлений развития конструкций современных КПП для перспективных образцов сельскохозяйственной и дорожно-строительной техники. Обзор современных конструкций КПП. Патентные исследования.

2. Математическое моделирование, тяговый, кинематический и силовой расчет АКПП. Математическая модель должна позволять проводить:

- расчет нагруженности и работоспособности подшипников и шестерен с учетом жесткости опор;

- расчет параметров фрикционных элементов управления решением системы дифференциальных уравнений процесса буксования;

- оценку прочности и жесткости валов и картера АКПП с применением математического аппарата метода конечных элементов;

- оценку прочности и долговечности шестерен.

3. Математическое моделирование системы управления АКПП и определение алгоритма работы. Система управления должна обеспечивать:

- переключение передач АКПП без разрыва потока мощности;

- обеспечивать возможность обмена информацией и командами между системой управления АКПП и компонентами системы "точного земледелия" (блоки GPS, ГЛОНАСС, гидросистема управления поворотом трактора, система управления двигателем) для обеспечения возможности реализации режима беспилотного трактора при выполнении им основных работ (вспашка, культивация, посев).

4. Проверка результатов моделирования и расчетов, настройки параметров системы управления АКПП на экспериментальном стенде.

 

Результаты исследования

В результате проведенного тягового расчета трактора, патентного обзора и анализа вариантов автоматизированных КПП был сделан выбор  кинематической схемы (рис. 1) и конструкции разрабатываемой КПП.

                                            Рис. 1

Для обеспечения необходимого скоростного и силового диапазона трансмиссии трактора с учетом выполнения требований агротехнологий, реализации транспортного режима определено общее количество передач – 16 в двух эксплуатационных диапазонах: основном рабочем и транспортном.

Конструкция КПП механическая вальная с шестернями постоянного зацепления.

Все передачи внутри каждого из диапазонов переключаются под нагрузкой без разрыва потока мощности. Реализация процесса безразрывного переключения передач под нагрузкой обеспечивается применением в конструкции КПП гидроподжимных муфт. Включение той или иной передачи происходит при подаче рабочей жидкости под давлением в бустер соответствующей гидроподжимной муфты.

Переключением передач под нагрузкой при равных прочих условиях достигается повышение производительности трактора до 20% с одновременным снижением расхода топлива до 10%.

Включение диапазонов обеспечивается зубчатыми муфтами приводимыми в действие пневмоцилиндрами. Использование пневмоцилиндров открывает возможности по автоматизации процесса включения диапазонов.

С помощью пневмоцилиндров производится так же включение режима заднего хода и подключение заднего моста трактора.

Разрабатываемая КПП оснащяется электронной системой управления, позволяющую реализовать различные режимы управления трансмиссией трактора. Исполнительные механизмы системы, получая команды управляющего контроллера, приводят в действие гидрораспределительный механизм, подавая тем самым рабочую жидкость к бустерам гидроподжимных муфт для включения нужной передачи.

Система управления также выдает команды включения-выключения  клапанов пневмоцилиндров, активируя соответствующие пневмоцилиндры.

Данная система управления обеспечивает как полуавтоматический (автоматизированный), так и автоматический режим управления КПП. При полуавтоматическом режиме работы тракторист самостоятельно принимает решение о выборе нужной передачи, и действуя джойстиком (движение джойстика вперед – включение повышающей передачи, назад - понижающей) дает команду системе управления. Далее исполнительные механизмы системы, получив команду от электронного управляющего блока, реализуют включение данной передачи.

Мускульная сила тракториста при этом практически не используется.

При работе системы управления в автоматическом режиме все операции по выбору и включению оптимальной передачи производятся автоматически, без участия тракториста.

Включение эксплуатационного режима КПП производится нажатием кнопки на пульте управления трансмиссией в кабине трактора.

Практическая значимость исследования
Разработка и отладка конструкции новой автоматизированной КПП позволит решить задачу обеспечения соответствия производимой в России с/х техники мировым стандартам по техническому уровню, топливной экономичности, экологическим и эргономическим требованиям, обеспечит повышение производительности труда в сельском хозяйстве, внедрение прогрессивных ресурсосберегающих агротехнологий.
Постер

Poster_PTS.ppt