Экспериментальные характеристики механической бесступенчатой передачи с внутренними силовыми функциями

Предлагается для повышения энергоэффективности использования автотранспортного средства, оснащенного поршневым двигателем внутреннего сгорания, в качестве трансмиссии применять новый тип механических бесступенчатых передач с внутренними силовыми функциями. Показано, что если в известном многопоточном  импульсном вариаторе В. Ф. Мальцева механизмы свободного хода дополнить упругими валами – торсионами,  то такой вариатор превращается в непрерывный трансформатор – механическую бесступенчатую передачу с внутренними силовыми функциями. Появляются внутренняя автоматичность и непрерывность во всем диапазоне изменения передаточного отношения. Это схемное техническое решение реализовано в экспериментальном образце. В ходе испытаний изучены свойства и характеристики такой механической бесступенчатой передачи. Приведены кинематическая схема и основные конструктивные размеры экспериментального образца. Разработаны специальное стендовое оборудование и измерительно-регистрирующая аппаратура. Определен перечень регистрируемых параметров. Статистически оценена точность их измерения. Результаты экспериментов представлены в виде зависимостей крутящих моментов на ведомом и ведущем валах передачи от частоты вращения ведомого вала. Показано, что характеристики передачи в безразмерном виде – коэффициент трансформации и коэффициент полезного действия – в функции внутреннего передаточного отношения являются универсальными. Установлено, что путем независимого изменения  амплитуды колебаний внутренних звеньев (уровня силовой функции) и частоты вращения ведущего вала можно получить бесконечный кинематический и значительный силовой диапазоны передачи. Передача обладает высокими преобразующими и энергетическими свойствами, которые лучше, чем у гидродинамических передач.

1. Благонравов, А. А. Механические бесступенчатые передачи / А. А. Благонравов. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. 202 с.

2. Благонравов, А. А. Повышение энергоэффективности транспортных машин при использовании механических бесступенчатых передач с регулируемыми силовыми функциями / А. А. Благонравов, А. В. Юркевич // Журнал автомобильных инженеров. 2017. Т. 103, № 2. С. 18–21.

3. Hailemariam, N. H. Design and Development of Power Transmission System for Green and Light Weight Vehicles: a Review / N. H. Hailemariam, T. D. Redda // The Open Mechanical Engineering Journal. 2018. Vol. 12, No 1. Р. 81–94. https://doi.org/10.2174/1874155X01812010081.

4. Ehsani, M. Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell Vehicles: Fundamentals, Theory and Design / M. Ehsani, Y. Gao, A. Emadi. CRCpress, 2017. https://doi.org/10.1201/9781420054002/.

5. Экономика современных и перспективных конструкций автомобилей в их полном жизненном цикле / В. К. Азаров [и др.] // Журнал автомобильных инженеров. 2013. Т. 78, № 1. С. 46–48.

6. Сушкевич, П. П. Трансформация мировой автомобильной промышленности / П. П. Сушкевич // Наука и техника. 2018. Т. 17, № 5. С. 432–439. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2018-17-5-432-439.

7. Куликов, И. А. Сравнительное исследование энергетической эффективности комбинированных энергоустановок, предназначенных для транспортных средств / И. А. Куликов, Л. Ю. Лежнев, С. В. Бахмутов // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2019. № 1. С. 15–25. https://doi.org/10.1134/S0235711919010103.

8. Куликов, И. А. Поиск оптимального управления гибридной силовой установкой автомобиля по критерию баланса его экологических и топливно-экономических свойств / И. А. Куликов, В. В. Селифонов, А. И. Филонов // Известия МГТУ МАМИ. 2010. Т. 10, № 2. С. 44–51.

9. Кузнецов, А. Г. Анализ возможности работы двигателя с минимальным расходом топлива / А. Г. Кузнецов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2015. Т. 664, № 7. С. 52–58.

10. Петров, В. А. Автоматическое управление бесступенчатых передач самоходных машин / В. А. Петров. М.: Машиностроение, 1986. 248 с.

11. Павловская, О. О. Формирование идеальной тяговой характеристики колесной машины и экономичной характеристики двигателя внутреннего сгорания регулированием электромеханической трансмиссии / О. О. Павловская, С. В. Кондаков, Л. С. Носенко // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. 2013. Т. 3, № 2. С. 64–73.

12. Бахмутов, С. В. Исследование возможностей оптимизации объемной гидропередачи по показателям динамики разгона и топливной экономичности / С. В. Бахмутов, Д. Н. Гусаков // Известия МГТУ МАМИ. 2007. Т. 4, № 2. С. 11–14.

13. Modeling, Kinematics and Traction Performance of No-Spin Mechanism Based on Roller-Disk Type of Traction Drive Continuously Variable Transmission / С. Li [et al.] // Mechanism and Machine Theory. 2019. Vol. 133. Р. 278–294. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2018.11.017.

14. Bertini, L. Analytical Model for the Power Losses in Rubber V-Belt Continuously Variable Transmission (CVT) / L. Bertini, L. Carmignani, F. Frendo // Mechanism and Machine Theory. 2014. Vol. 78. Р. 289–306. https://doi. org/10.1016/j.mechmachtheory.2014.03.016.

15. Design and Analysis of a Novel Wheel Type Continuously Variable Transmission / Х. Chen [et al.] // Mechanism and Machine Theory. 2017. Vol. 107. Р. 13–26. https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2016.08.012.

16. Гулиа, Н. В. Адаптивный вариатор и его возможности. Результаты экспериментальной проверки / Н. В. Гулиа, С. А. Юрков // Автомобильная промышленность. 2002. № 3. С. 17–20.

17. Гируцкий, О. И. Создание электронных систем управления и диагностирования гидромеханических передач мобильных машин: этапы, пути и перспективы / О. И. Гируцкий, В. П. Тарасик // Журнал автомобильных инженеров. 2013. № 4. С. 18–23.

18. Леонов, А. И. Механические бесступенчатые нефрикционные передачи непрерывного действия / А. И. Леонов, А. Ф. Дубровский. М.: Машиностроение, 1984. 192 с.

19. Благонравов, А. А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа / А. А. Благонравов. М.: Машиностроение, 1977. 143 с.

20. Благонравов, А. А. Регулируемая внутренняя автоматичность механического бесступенчатого трансформатора / А. А. Благонравов, А. В. Юркевич, А. В. Терешин // Вестник машиностроения. 2014. № 2. С. 3–7.

21. Мальцев, В. Ф. Механические импульсные передачи / В. Ф. Мальцев. М.: Машиностроение, 1978. 367 с.

22. Энергетические характеристики механического выпрямителя бесступенчатых передач с регулируемой внутренней автоматичностью / А. А. Благонравов [и др.] // Журнал автомобильных инженеров. 2015. Т. 93, № 4. С. 26–31.

23. Blagonravov, A. A. Automatic Control of a Stepless Mechanical Transmission with an Internal Force Function / A. A. Blagonravov, A. V. Yurkevich, A. А. Yurkevich // Russian Engineering Research. 2017. Vol. 37, No 3. Р. 185–188. https://doi.org/10.3103/s1068798x17030054.

24. Косов, В. П. Стенд для экспериментальных исследований механического бесступенчатого трансформатора момента / В. П. Косов, А. В. Терешин // Символ науки. 2015. Ч. 1, № 9. С. 74–76.

25. Yurkevich, A. V. Modular Measuring and Computing System Performance / A. V. Yurkevich, A. V. Tereshin, V. A. Soldatkin // Инновационная наука. 2015. Ч. 1, № 10. С. 41–44.

26. Солдаткин, В. А. Методика экспериментального определения частоты вращения валов механического бесступенчатого трансформатора момента / В. А. Солдаткин, А. В. Терешин, И. А. Юркевич // Инновационная наука. 2016. Ч. 2, № 10. С. 114–116.

27. Тензоусилитель телеметрический ТТ01: руководство по эксплуатации. Минск, 2014. 15 с.

28. Солдаткин, В. А. Оценка погрешности передачи результатов измерений тензоусилителя телеметрического ТТ01 / В. А. Солдаткин // Инновационная наука. 2015. Ч. 2, № 11. С. 120–121.

29. Ревняков, Е. Н. Уточнение расчета внешней характеристики механической бесступенчатой передачи / Е. Н. Ревняков, А. А. Воронцов, М. В. Вязников // Вестник машиностроения. 2007. № 10. С. 9–12.

30. Экспериментальное исследование нагруженности основных элементов механического бесступенчатого трансформатора момента, обоснование выбора диапазона изменения внутренней силовой функции: отчет о НИОКТР (заключ.); рук. А. А. Благонравов, исп. А. В. Юркевич [и др.]. Курган, 2016. 156 с. № РН 01201368139. ИКРБС АААА-Б16-216032150071-4.

31. Проектирование трансмиссий автомобилей: справочник / под общ. ред. А. И. Гришкевича. М.: Машиностроение, 1984. 272 c.