АВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ ТРАНСПОРТНОЙ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ

К.А. Кавунов, инженер-конструктор

       Современные транспортные гусеничные машины обладают высокими максимальными и средними скоростями движения. Рост скоростей движения требует от водителя повышенного внимания для обеспечения безопасности, что при обычном управлении приводит к быстрой утомляемости водителя и как результат к снижению средней скорости и увеличению времени стоянок для отдыха. Кроме того, ошибочные действия водителя при управлении трансмиссией приводят к увеличению расхода топлива и как следствие к сокращению запаса хода.
      Система автоматического управления трансмиссией позволяет существенно облегчить управление транспортной машиной, т. к. сокращается число ручных операций. Кроме того, система автоматического управления трансмиссией позволяет обеспечить высокие динамические характеристики при минимально возможных расходах топлива.

      Наиболее распространены системы автоматического управления гидромеханическими трансмиссиями (ГМТ), однако в сложившейся экономической ситуации высокая стоимость самой ГМТ и системы управления сдерживают их массовое применение на транспортных гусеничных машинах. Большинство машин укомплектованы механическими трансмиссиями, поэтому при модернизации существующих машин целесообразней разрабатывать систему автоматического управления механической трансмиссией, при этом необходимо обеспечить возможность применения отдельных блоков или системы в целом при минимуме переделок для обеспечения управления другими типами трансмиссий, в частности ГМТ.
      В конце 70-х начале 80-х проводились испытания системы автоматического управления механической трансмиссии гусеничной машины. Эта система прошла успешные испытания на машинах с двигателями различной мощности в различных климатических и дорожных условиях. На основании данных ходовых испытаний был сделан вывод о том, что система автоматического управления увеличивает запас хода колонны машин на 15-20 %. Динамические и топливно-экономические показатели машины не зависят от квалификации водителя [1].
      Результаты и выводы, полученные исследователями при создании описанной системы автоматического управления, приняты за основу данной работы.
      Система автоматического управления механической трансмиссией должна обеспечивать плавное трогание машины с места и плавное переключение передач.
      В ГМТ плавное трогание с места обеспечивается гидротрансформатором. В механической трансмиссии функции гидротрансформатора выполняет главный фрикцион (ГФ). Для обеспечения плавного трогания с места и плавного переключения передач система автоматического управления должна при включении ГФ обеспечить изменение по определенному закону момента трения. В большинстве случаев при автоматическом управлении используется закон изменения момента трения по частоте вращения коленчатого вала двигателя. С целью определения возможности создания системы автоматического управления механической трансмиссией транспортной гусеничной машины в Курганском Государственном Университете был выполнен ряд работ по исследованию работы ГФ с автоматическим приводом управления [2].

Рис.1. Графики процесса включения ГФ при автоматическом управлении

      Для предотвращения выхода из строя ГФ при длительном буксовании из-за низкой квалификации водителя и при переключении передач предусматривается возможность мгновенного включения.
      Система автоматического управления кроме управления работой ГФ должна определять момент включения той или иной передачи в зависимости от параметров описывающих состояние, как машины, так и ее основных систем (двигателя). В большинстве случаев для определения момента переключения используют значения следующих параметров: Z-положение педали подачи топлива, V-скорость движения машины. Однако данные параметры не дают полной информации о состоянии машины и двигателя. Законы переключения передач, построенные на основе этих параметров, могут вызывать цикличность переключения передач.
      Для транспортной гусеничной машины необходима система, переключение передач в которой осуществляется не только на основе выше указанных параметров, но и при использовании данных, характеризующих режим работы двигателя: положение рейки топливного насоса (hр), частота вращения коленчатого вала двигателя (nд). При этом система автоматического управления должна при переключении передач независимо от водителя изменять режим работы двигателя для обеспечения синхронизации ведущих и ведомых звеньев трансмиссии и предотвращения аварийных режимов работы. Алгоритм выбора момента переключения передач основан на следующих теоретических предпосылках. Для дизельного двигателя можно выделить два характерных режима работы: режим максимальных тяговых усилий и умеренных расходов топлива и режим максимальных мощностей и повышенных расходов топлива [3]. Чем ниже квалификация водителя, тем больше времени дизель работает на режиме повышенных мощностей и расходов топлива. Водитель более высокой квалификации стремится работать в середине диапазона nМ-nN, т. е. стремится обеспечить режим близкий к режиму максимальных тяговых усилий и умеренных расходов топлива, при этом средняя скорость практически та же, что и в первом случае. Таким образом, система автоматического управления должна удерживать двигатель в зоне умеренных расходов топлива, обеспечивая при этом заданную скорость движения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бершов А.В., Гошков В.И. и др. Автоматизация управления танком со ступенчатой трансмиссией // Вестник бронетанковой техники. 1980. № 5.
2. Кавунов К.А. Система автоматического управления главным фрикционом гусеничной машины // Сборник докладов и выступлений участников годичной конференции отделения спецтехники и конверсии академии проблем качества и ОАО КМЗ посвященной 50-ти летию Курганмашзавода. Москва-Курган, 2000. С. 232-236.
3. Косилов А.В. Исследование автоматизации переключения передач в трансмиссиях танков //Вестник бронетанковой техники. 1974. № 2.