Способ оценки качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач самоходных машин
Владельцы патента RU 2625507:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Изобретение относится к техническому диагностированию гидрофицированных силовых передач самоходных машин. Способ оценки качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач осуществляется без разрыва потока мощности в передачах во время их переключения. При его осуществлении устанавливают на выходной вал коробки передач зубчатый диск, устанавливают индуктивный аналоговый датчик перемещений, включают привод коробки передач, выбирают начальную передачу, производят переключение передач. При переключении передач получают зависимость от времени частоты вращения выходного вала, рассчитывают величины относительного уменьшения частоты вращения выходного вала при выключении начальной передачи и при включении последующей передачи, сравнивают их с заранее заданными значениями относительных изменений частоты вращения. По результатам сравнения оценивают степень неразрывности потока мощности при переключении передач. Достигается повышение простоты и точности диагностики. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.
Способ относится к техническому диагностированию гидрофицированных силовых передач, в том числе коробок передач тракторов типа Т-150К, Кировец и других, в которых переключение зубчатых передач осуществляется без разрыва потока мощности в передачах во время их переключения.
Наиболее близким является способ оценки качества переключения зубчатых передач и контроля отсутствия разрыва потока мощности по показателям динамики давления масла в гидроподжимных муфтах ведущего вала коробок передач тракторов и иных самоходных машин, представленный в [Руководство по диагностированию тракторов с помощью автоматизированного машинотестера КИ-13950-ГОСНИТИ. М.: ОТЭИ ГОСНИТИ, 1990, 98 с.]. В этом способе (фиг. 1-3) получают осциллограмму давления в гидравлической системе коробки передач тракторов при их диагностировании, сравнивают ее с эталонной (фиг. 1), при необходимости измеряют минимальное давление масла при выключении работавшей передачи, время спада давления в выключаемой передаче, минимальное давление при наполнении гидроподжимной муфты включаемой передачи (фиг. 2), время наполнения этой муфты (фиг. 3), а также длительность интервала времени изменения давления в гидросистеме переключения передач (фиг. 1).
Недостаток этого способа заключается в отсутствии непосредственного контроля постоянства мощности, передаваемой в коробке передач во время переключения передач в ней, т.е. в отсутствии непосредственного контроля неразрывности потока мощности при переключении передач.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности опосредованной оценки неразрывности потока мощности в зубчатых передачах гидрофицированных коробок передач самоходных машин, например, тракторов Т-150К, Кировец и аналогичных.
Задача решается тем, что способ оценки качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передачах гидрофицированных коробок передач самоходных машин отличается тем, что устанавливают на выходной вал коробки передач зубчатый диск, устанавливают индуктивный аналоговый датчик перемещений с возможностью контроля перемещения зубьев зубчатого диска, включают привод коробки передач, выбирают начальную передачу, производят переключение передач, при переключении передач получают зависимость от времени частоты вращения выходного вала, рассчитывают величину относительного уменьшения частоты вращения выходного вала при выключении начальной передачи, а также значение относительного увеличения частоты вращения выходного вала при включении последующей передачи, сравнивают эти величины с заранее заданными значениями относительных изменений частоты вращения и по результатам сравнения оценивают степень неразрывности потока мощности при переключении передач, которая является параметром качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
Дополнительно при переключении передач определяют длительность переходного процесса и по нему оценивают суммарные утечки в линии питания бустеров гидроподжимных муфт, которые являются параметром качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
При осуществлении способа возможно переключение всех передач с низшей к высшей и в обратном порядке, при этом при каждом переключении получают зависимость от времени частоты вращения выходного вала, по каждой зависимости от времени вычисляют относительное уменьшение частоты вращения выходного вала при выключении начальной передачи, относительное увеличение частоты вращения выходного вала при включении последующей передачи, сравнивают расчетные величины с заранее заданными значениями относительных изменений частоты вращения для каждого переключения одной и той же пары передач с низшей на высшую и обратно и результаты используют для оценки качества работы всех гидроподжимных муфт соответствующих передач.
Дополнительно при переключении передач получают зависимость от времени углового ускорения выходного вала, определяют модуль наименьшего значения углового ускорения и по нему оценивают суммарные потери на трение в коробке передач, которые являются параметром качества гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
Таким образом, способ позволяет контролировать качество неразрывности потока мощности при переключении передач с низшей на высшую и с высшей на низшую передачу в гидрофицированной коробке передач с использованием динамики скорости вращения и углового ускорения выходного вала, передающего мощность на работающий ведущий мост. Контроль проводится без использования более сложных методов и средств контроля движения трактора, данные которых искажаются буксованием колес трактора. Поэтому предлагаемый способ более прост по реализации и более точен.
Изобретение поясняется фигурами. При этом на фиг. 1 показана осциллограмма (зависимость от времени) изменения давления в гидросистеме гидроподжимных муфт коробки передач трактора Т-150К (уровень техники), на фиг. 2 - измерение давления в гидроподжимной муфте включаемой передачи коробки передач трактора Т-150К (уровень техники), на фиг. 3 - измерение времени изменения давления в гидросистеме гидроподжимных муфт коробки передач трактора Кировец К-701 (уровень техники), на фиг. 4 - набор средств для контроля частоты вращения и углового ускорения вращения зубчатых колес из состава диагностического комплекта КИ-28337.02-ГОСНИТИ, на фиг. 5 - динамика частоты вращения выходного вала гидрофицированной коробки передач трактора при ее переключении на высшую передачу, на фиг. 6 - динамика углового ускорения выходного вала коробки передач при ее переключении на высшую передачу, на фиг. 7 - динамика частоты вращения выходного вала гидрофицированной коробки передач тракторов при ее переключении на низшую передачу, на фиг. 8 показана динамика углового ускорения выходного вала гидрофицированной коробки передач трактора при ее переключении на низшую передачу.
Способ оценки степени неразрывности потока мощности в зубчатых передачах гидрофицированных коробок передач самоходных машин может быть реализован с помощью электронного контроллера марки Е-154, индуктивного аналогового датчика перемещений, программного обеспечения и персонального компьютера.
Испытание проводят на испытательном стенде, а при соответствующей подготовке - и при движении трактора.
Для реализации способа на выходной вал коробки передач устанавливают зубчатый диск с угловыми метками положения вала (зубчатое колесо), у венца зубчатого диска устанавливают индуктивный аналоговый датчик перемещений, считывающий угловые метки вала. Датчик перемещений выдает аналоговый сигнал до 1,8 В пропорционально расстоянию от его торца до поверхности какой-либо ферромагнитной детали. Датчик перемещений монтируют к раме стенда с помощью универсального кронштейна с магнитным прихватом, например кронштейна из комплекта средств КИ-28337.01 или держателя марки КИ-5442-ГОСНИТИ. Сигнал с датчика перемещений подают на контроллер Е-154, а с контроллера через вход USB подают в персональный компьютер. В персональный компьютер с компакт-диска устанавливают специально разработанную программу DVM-1 для расчета частоты вращения n и углового ускорения ε и драйвера для модуля L-card Е-154.
Включают коробку передач, производят переключение передач, на экране диагностического средства получают осциллограмму (зависимость от времени) частоты вращения n и углового ускорения ε выходного вала при переключении передач. Для этого при поступлении сигналов из контроллера в компьютер программа регистрирует временные интервалы между экстремумами функции выходного сигнала датчика перемещений и по этим временным интервалам в режиме on-line непрерывно рассчитывает значения частоты вращения и углового ускорения зубчатого диска, жестко установленного на выходном валу коробки передач, и регистрирует в графическом виде зависимость текущей частоты вращения n от текущего времени, а при необходимости - зависимость углового ускорения ε от текущего времени.
По окончании переключения передач рассчитывают (см фиг. 5 и 7) величины относительного уменьшения δn1=(n1-n2)/n2 частоты вращения выходного вала при выключении начальной передачи, а также относительного увеличения δn2=(n3-n2)/n2 частоты вращения выходного вала при включении включаемой передачи, сравнивают эти величины с заранее заданными значениями относительных изменений частоты вращения и по результатам сравнения оценивают степень неразрывности потока мощности при переключении передач, которая является параметром качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
Дополнительно полученные при переключении передач зависимости от времени углового ускорения 8 выходного вала, определяют модуль |εотр| наименьшего значения углового ускорения (см. фиг. 6) и по нему оценивают суммарные потери на трение в коробке передач, которые являются параметром качества гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
Дополнительно при переключении передач определяют длительность переходного процесса и по нему оценивают суммарные утечки в линии питания бустеров гидроподжимных муфт, которые являются параметром качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передачах гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
Таким образом, выполняют переключение всех передач с низшей к высшей и в обратном порядке, при этом при каждом переключении получают зависимость от времени частоты вращения выходного вала, по каждой зависимости от времени вычисляют относительное уменьшение частоты вращения выходного вала при выключении начальной передачи, относительное увеличение частоты вращения выходного вала при включении последующей передачи, сравнивают расчетные величины с заранее заданными значениями относительных изменений частоты вращения для каждого переключения одной и той же пары передач с низшей на высшую и обратно и результаты используют для оценки качества работы всех гидроподжимных муфт соответствующих передач.
Пример. Для реализации способа на фланец вала привода переднего или заднего моста коробки передач тракторов «Кировец» или Т-150К через отверстия во фланцах с помощью резьбовых шпилек установили зубчатый диск с числом зубьев Z=72 и модулем зубьев m=5.
На расстоянии 2-4 мм от вершин зубчатого диска с помощью кронштейна жестко установили индуктивный аналоговый датчик перемещений из комплекта КИ-28337.02-ГОСНИТИ и выход датчика перемещений присоединили к входу контроллера Е-154. Выход контроллера через вход USB соединили с персональным компьютером, в котором установлена программа «DVM-1». Включили компьютер и активировали программу контроля, включили питание контроллера и датчика перемещений, включили электродвигатель привода ведущего вала коробки передач для вращения ведущего вала коробки с частотой 720 или 1440 мин-1.
Запустили программу «DVM-1». В появившемся окне на экране компьютера выбрали инструмент «Датчик биений» и в появившемся меню нажали кнопку «Пуск». При необходимости уточняют настройки программы «DVM-1» для корректной работы с индуктивным аналоговым датчиком перемещений из комплекта КИ-28337.02-ГОСНИТИ.
Для контроля качества переключения передач стандартным приемом оператора трактора производили переключение передач коробки передач через каждые 3-5 с, например, с 1-й передачи на 2-ю, далее на 3-ю, затем на 4-ю, затем на 3-ю, затем на 2-ю и окончательно на 1-ю.
При работе коробки передач и вращении зубчатого диска на выходном валу коробки передач персональный компьютер непрерывно (в режиме on-line) в одном окне выводил зависимость от времени частоты вращения выходного вала коробки передач (равной частоте вращения зубчатого диска), а в другом окне выводил зависимость от времени углового ускорения вращения выходного вала коробки передач. Конкретные значения угловой скорости (мин-1) и углового ускорения (с-2) могли быть получены в любой точке зависимостей от времени при наведении на эту точку курсора мыши компьютера.
Для контроля качества переключения передач, оценки непрерывности передачи потока мощности анализируют участки зависимости от времени, отображающие изменение частоты вращения n при конкретном переключении передач. На каждом участке зависимости от времени частоты вращения (фиг. 5, 7) измеряли и регистрировали:
- абсолютное уменьшение Δn1=n1-n2 частоты вращения выходного вала на начальном участке графика функции (оно обычно в диапазоне 25-35 мин-1); далее вычисляли величину относительного уменьшения частоты вращения входного вала δn1=(n1-n2)/n2 (она должна быть в диапазоне 0,02-0,03);
- абсолютное увеличение Δn2=n3-n2 частоты вращения выходного вала на конечном участке графика функции (оно обычно в диапазоне 25-35 мин-1); далее вычисляли величину относительного увеличения частоты вращения входного вала δn2=(n3-n2)/n2 (она должна быть в диапазоне 0,02-0,03).
Также регистрировали длительность всего переходного процесса переключения передачи от начала уменьшения частоты вращения выходного вала до стабилизации частоты вращения в конце процесса переключения передачи, обычно 0,3-1 с.
Аналогично на зависимости от времени углового ускорения ε выходного вала (фиг. 6, 8) измеряли и регистрировали:
- длительность переходного процесса переключения передачи от начала появления отрицательного значения углового ускорения выходного вала, включая участки увеличения и уменьшения положительного углового ускорения до момента приближения углового ускорения к нулю с положительной стороны (эта длительность в принципе не должна отличаться от длительности, определенной по зависимости изменения частоты вращения);
- наибольшую по модулю величину εотр отрицательного значения углового ускорения на начальном этапе (когда угловое ускорение отрицательно) переходного процесса переключения передач, 1-5 с-2;
- наибольшую величину εпол положительного значения углового ускорения на конечном этапе (когда угловое ускорение положительно) переходного процесса переключения передач, обычно 1-5 с-2 при переключении на высшую передачу и 1-2 с-2 при переключении на низшую передачу.
На зависимостях от времени углового ускорения выходного вала коробки передач при ее переключении на высшую передачу изменения динамики вращения вала выражены резче, более информативны, что повышает точность контроля неразрывности передаваемого потока мощности в коробке передач при ее переключении.
Если фактические значения измеренных величин превышают заданные значения, то это характеризует неисправности переключаемых передач. Конкретные причины неисправностей устанавливают по графикам динамики рабочего давления в гидросистеме коробок передач, приведенных на фиг. 1-3.
Для оценки работы всех гидроподжимных муфт коробки передач получение зависимостей от времени повторяют при каждом переключении зубчатых передач как с низшей передачи до высшей передачи, так и в обратном порядке. При этом на каждой зависимости от времени частоты вращения выходного вала измеряют относительную величину уменьшения частоты вращения выходного вала, наибольшую по модулю величину углового ускорения на начальном этапе переключения, наибольшую величину углового ускорения на конечном этапе переключения передач, сравнивают эти величины с заранее заданными и оценивают качество каждого переключения передач.
1. Способ оценки качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач самоходных машин, отличающийся тем, что устанавливают на выходной вал коробки передач зубчатый диск, устанавливают индуктивный аналоговый датчик перемещений с возможностью контроля перемещения зубьев зубчатого диска, включают привод коробки передач, выбирают начальную передачу, производят переключение передач, при переключении передач получают зависимость от времени частоты вращения выходного вала, рассчитывают величину относительного уменьшения частоты вращения выходного вала при выключении начальной передачи, а также величину относительного увеличения частоты вращения выходного вала при включении последующей передачи, сравнивают эти величины с заранее заданными значениями относительных изменений частоты вращения и по результатам сравнения оценивают степень неразрывности потока мощности при переключении передач, которая является параметром качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно при переключении передач определяют длительность переходного процесса и по нему оценивают суммарные утечки в линии питания бустеров гидроподжимных муфт, которые являются параметром качества работы гидроподжимных муфт при переключении зубчатых передач гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно при переключении передач получают зависимость от времени углового ускорения выходного вала, определяют модуль наименьшего значения углового ускорения и по нему оценивают суммарные потери на трение в коробке передач, которые являются параметром качества гидрофицированных коробок передач самоходных машин.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят переключение всех передач с низшей к высшей и в обратном порядке, при каждом переключении получают зависимость от времени частоты вращения выходного вала, по каждой зависимости от времени вычисляют относительное уменьшение частоты вращения выходного вала при выключении начальной передачи, относительное увеличение частоты вращения выходного вала при включении последующей передачи, сравнивают расчетные величины с заранее заданными значениями относительных изменений частоты вращения для каждого переключения одной и той же пары передач с низшей на высшую и обратно и результаты используют для оценки качества работы всех гидроподжимных муфт соответствующих передач.
