Volumetric hydraulic drive modelling in transmissions of tractors and self-propelled machines

Abstract

Розробка математичного опису окремих вузлів об'єкта дослідження робить математичні моделі нелінійними, з використанням як детермінованих, так і імовірнісних характеристик. При цьому отримати рішення в загальному вигляді для таких математичних моделей без істотних спрощень не представляється можливими. Сучасна обчислювальна техніка дозволяє перейти до модульного методу складання математичних моделей, коли розроблено банк моделей окремих вузлів і агрегатів, комбінація яких дає можливість в короткий термін збирати необхідну узагальнену математичну модель або доповнювати її новоствореними модулями. Основні елементи агрегатів, які в сукупності визначають характер перехідних процесів і динамічні навантаження в трансмісії на різних режимах роботи, будуть розглядатися як деякі модулі, з числа яких можна побудувати необхідну для дослідження математичну модель. Одним з таких модулів є об'ємний гідропривід (ОГП), який все більше знаходить застосування в трансмісіях сучасних тракторів і самохідних сільськогосподарських машин. У представленій статті розглядається математичний опис аксіально-поршневих гідромашин, у яких силове і кінематичне передавальне відношення в ОГП може регулюватися як у насоса, так і у гідромотора. Враховано динамічні характеристики гідромашин, витоку рідини і її пружні властивості, а також змінні значення ККД гідроприводу. Результати моделювання були зіставлені з експериментальними дослідження. Розбіжність між ними знаходилося в діапазоні (5-8)%. Як об'єкти дослідження розглядалися: макет гусеничного трактора Т-150Е з незалежними повно потоковими ОГП лівого і правого бортів; коренезбиральна машина КС-6Б з ОГП на задній ведучий міст; коренезбиральна машина КС-6В з незалежними ОГП на задній і передній провідні мости; макет коренезбиральний комбайна з незалежними ОГП лівого і правого бортів задніх ведучих коліс.The development of a mathematical description of the individual nodes of the object of study makes the mathematical models non-linear, using both deterministic and probabilistic characteristics. Moreover, it is not possible to obtain a solution in general form for such mathematical models without significant simplifications. Modern computer technology allows you to move on to the modular method of compiling mathematical models when a bank of models of individual units and assemblies is developed, the combination of which makes it possible in a short time to collect the required generalized mathematical model or supplement it with newly created modules. The main elements of the aggregates together determine the nature of the transient processes and dynamic loads in the transmission at various operating modes, and will be considered as some modules from which you can build the mathematical model necessary for the study. One of these modules is a volumetric hydraulic drive (GCP), which are increasingly being used in the transmissions of modern tractors and self-propelled agricultural machines. In the presented article, a mathematical description of axial piston hydraulic machines is considered, in which the power and kinematic gear ratios in the GCP can be adjusted both at the pump and at the hydraulic motor. The dynamic characteristics of hydraulic machines, fluid leakage and its elastic properties, as well as variable values of hydraulic drive efficiency are taken into account. The simulation results were compared with experimental studies. The discrepancy between them was in the range (5-8)%. As the objects of study were used: a model of the T-150E caterpillar tractor with independent full-threaded UCP of the left and right sides; harvesting machine KS-6B with OGP on the rear drive axle; harvesting machine KS-6V with independent UCP on the rear and front drive axles; layout of a combine harvester with independent UCP of the left and right sides of the rear drive wheels.