Устройство определения характеристики двигателя механической трансмиссии в процессе движения мобильной машины

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ В ПРОЦЕССЕ ДВИЖЕНИЯ МОБИЛЬНОЙ МАШИНЫ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Басалаев Владимир Николаевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство определения характеристики двигателя механической трансмиссии в процессе движения мобильной машины, содержащее датчики угловой скорости и нагрузки двигателя контроллер, входы которого подключены к выходам указанных датчиков, отличающееся тем, что оно снабжено датчиком ускорения машины, выход которого подключен ко входу контроллера. 74942011.08.30 Предлагаемая полезная модель относится к транспортной технике и может быть использована в устройствах автоматического управления механическими трансмиссиями мобильных машин, содержащих фрикционные муфты для переключения передач. Для работы ряда устройств автоматического управления трансмиссиями мобильных машин нередко используется крутящий момент двигателя, определяемый по заданной скоростной характеристике двигателя в управляющем устройстве. Известно, что существует разброс скоростных характеристик выпускаемых двигателей, а также в процессе эксплуатации мобильной машины снижается их мощность. Мощность двигателя в процессе эксплуатации может снижаться до 20 . Это приводит к несоответствию заданной в управляющем устройстве скоростной характеристики двигателя его реальной характеристике. В результате снижается точность вычисления крутящего момента двигателя, что вносит погрешности при выборе параметров автоматического управления трансмиссией. Иногда это является сдерживающим фактором использования автоматических устройств управления. Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является устройство определения характеристики двигателя механической трансмиссии в процессе движения мобильной машины, содержащее микропроцессорный контроллер, входы которого подключены к датчикам угловых скоростей двигателя, входного и выходного валов коробки передач с фрикционными муфтами, а также к датчику нагрузки двигателя причем оно снабжено аналоговым датчиком давления рабочей жидкости, установленным на входе в гидроцилиндр одной из фрикционных муфт коробки передач, при этом выход указанного датчика подключен ко входу контроллера, а выход контроллера подключен к электрогидравлическому клапану включения упомянутой фрикционной муфты 1. Данное устройство принято в качестве прототипа. Для работы этого устройства в контроллере задаются скоростная характеристика двигателя, а также массо-инерционные и конструктивные параметры мобильной машины. Устройство работает следующим образом. Во время движения мобильной машины реальные крутящий момент и характеристика двигателя определяются при вычислении момента трения выключаемой муфты во время снижения давления в ее гидроцилиндре в процессе выключения передачи. При снижении давления в выключаемой муфте в определенной точке происходит пробуксовка ее фрикционных дисков. Эта точка является точкой перехода от статического коэффициента трения фрикционных дисков замкнутой муфты к динамическому коэффициенту трения фрикционных дисков буксующей муфты. В данной точке коэффициент трения фрикционных дисков выключаемой муфты равен максимальному динамическому коэффициенту трения. Давление в муфте в момент ее пробуксовки определяется в контроллере при опросе им аналогового датчика давления. При известных величинах коэффициента трения и давления в муфте в контроллере вычисляется ее момент треният,д где- давление рабочей жидкости в данной точке- величина противодавления в гидроцилиндре муфты, определяемая усилием отжимных пружин- коэффициент, определяющий конструктивные параметры муфты. Реальный крутящий момент д двигателя в точке пробуксовки муфты находится из уравнения движения инерционных масс ведущих частей трансмиссии ддт,где д - момент инерции ведущих частей трансмиссии, включая ведущие фрикционные диски муфты, приведенный к валу двигателя- угловое ускорение двигателя в точке начала пробуксовки муфты, определяемое при опросе датчика угловой скорости двигателя т - момент трения муфты, приведенный к валу двигателя. 2 74942011.08.30 В зависимости от угловой скорости д и нагрузкидвигателя находится крутящий моментдвигателя по его скоростной характеристике, заданной в контроллере(,). Полученный реальный крутящий момент д двигателя сравнивается с крутящим моментом , заданным в контроллере, и определяется коэффициентизменения крутящих моментов двигателя Все значения крутящих моментов скоростной характеристики двигателя, заданной в контроллере, в случае их изменения корректируются путем умножения на коэффициент. Недостатком рассматриваемого устройства является низкая точность определения характеристики двигателя вследствие того, что точка перехода от статического коэффициента трения к динамическому коэффициенту трения фрикционных дисков муфты может колебаться в зависимости от ряда факторов. К этим факторам следует отнести изменение поверхностей трения фрикционных дисков выключаемой муфты вследствие их износа в процессе эксплуатации, накопление продуктов износа этих дисков и зубчатых колес в рабочей жидкости системы управления, изменение состава и температуры рабочей жидкости и другие факторы. Это не позволяет таким способом корректно определять коэффициент и момент трения фрикционной муфты, что вносит погрешности при вычислении реальной характеристики двигателя. Задачей предлагаемого технического решения является повышение точности определения реальной характеристики двигателя в процессе эксплуатации мобильной машины. Поставленная задача решается в устройстве определения характеристики двигателя механической трансмиссии в процессе движения мобильной машины, содержащем датчики угловой скорости и нагрузки двигателя контроллер, входы которого подключены к выходам указанных датчиков, причем, согласно техническому решению, оно снабжено датчиком ускорения машины, выход которого подключен ко входу контроллера. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность определения характеристики двигателя за счет сравнения расчетного ускорения движения машины с ее фактическим ускорением. На фигуре дана схема устройства определения характеристики двигателя механической трансмиссии в процессе движения мобильной машины. Устройство содержит датчик 1 угловой скорости двигателя 2 датчик нагрузки 3 двигателя 2, задаваемой положением педали 4 подачи топлива датчик 5 продольного ускорения машины контроллер 6, входы которого подключены к выходам указанных датчиков,а выходы контроллера 6 подключены к электрогидравлическим клапанам 7 включения фрикционных муфт 8 низшей передачи и 9 высшей передачи, содержащихся в узле 10 переключения передач при этом выходы клапанов 7 подключены к гидроцилиндрам 11 упомянутых фрикционных муфт. Для работы устройства в контроллере 6 задается скоростная характеристика д(д,) двигателя 2,где д - крутящий момент двигателя 2 д - угловая скорость двигателя 2- нагрузка двигателя 2, задаваемая положением педали 4 подачи топлива. В контроллере 6 также задаются массоинерционные и конструктивные параметры мобильной машины. Устройство работает следующим образом. Во время движения мобильной машины при поступлении сигнала на включение высшей передачи контроллер 6 производит опрос датчика 5 ускорения. Если ускорение 0, то в контроллере 6 вычисляется момент Мс со 3 74942011.08.30 противления движению машины, который в этом случае равен приведенному крутящему моменту д двигателя 2, определяемому из уравнениядтртр,где тр - передаточное число трансмиссии тр - КПД трансмиссии. Крутящий момент д двигателя 2 определяется в контроллере 6 по заданной в нем скоростной его характеристике в зависимости от угловой скорости д и нагрузкидвигателя 2, задаваемой положением педали 4 подачи топлива. После определения моментаконтроллер 6 выключает электрогидравлический клапан 7 низшей передачи и одновременно включает клапан 7 высшей передачи. Гидроцилиндр 11 муфты 8 низшей передачи подключается через клапан 7 к сливной магистрали. В результате прекращается передача крутящего момента от двигателя 2 через муфту 8 низшей передачи. При включении клапана 7 муфты 9 высшей передачи ее гидроцилиндр 11 подключается к напорной магистрали и рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр 11 этой муфты, обеспечивая сжатие ее фрикционных дисков. При сжатии указанных дисков в муфте 9 в процессе переключения передач возникает момент трения т, который нагружает двигатель 2 и снижает угловую скорость его выходного вала. Момент трения т муфты 9 в процессе переключения на высшую передачу вычисляется в контроллере 6 из уравнения движения инерционных масс ведущих частей трансмиссии тд - дд,где т - момент трения муфты 9, приведенный к валу двигателя 2 д - момент инерции двигателя 2 и ведущих частей трансмиссии, приведенный к валу двигателя 2 д - угловое ускорение двигателя 2, вычисляемое в контроллере 6 дифференцированием его угловой скорости, определяемой при опросе контроллером 6 датчика 1. Расчетное угловое ускорение р ведомых инерционных масс трансмиссии в процессе переключения на высшую передачу вычисляется в контроллере 6 из уравнения движения инерционных масс ведомых частей трансмиссиит, вмак где т - момент трения муфты 9, приведенный к ведущим колесам машины вм - момент инерции ведомых вращающихся частей трансмиссии, приведенный к ведущим колесам- момент инерции маховика, эквивалентного поступательно движущейся массе машины к - момент инерции колес машины. Расчетное продольное ускорение р машины в процессе переключения на высшую передачу определяется в контроллере 6 из уравнениярк,где к - радиус качения ведущих колес машины. Фактическое продольное ускорение ф машины в процессе переключения на высшую передачу вычисляется в контроллере 6 при опросе датчика 5 продольного ускорения. Коэффициентизменения крутящих моментов двигателя 2 вычисляется в контроллере 6 из уравнения ф. Все значения крутящих моментов скоростной характеристики двигателя 2, заданной в контроллере 6, в случае их изменения корректируются путем умножения на коэффициент . 74942011.08.30 В процессе эксплуатации машины рассмотренная процедура корректировки скоростной характеристики двигателя 2 периодически повторяется. Это дает возможность независимо от времени эксплуатации машины формировать в контроллере 6 реальную скоростную характеристику двигателя 2, что в дальнейшем повышает достоверность определения параметров автоматического управления трансмиссией. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.