Аналіз параметрів приводу здвоєного зчеплення зі зменшеними енерговитратами на керування

Abstract

Світова тенденція покращення трансмісій транспортних та тягових засобів пов’язана з використанням роботизованих преселективних коробок переключення передач, важливим вузлом якої є фрикційне зчеплення. Проведений огляд існуючих конструкцій та аналіз концепцій розвитку зчеплень дозволяє визначитись з напрямками їх вдосконалення, зокрема, вдосконаленням сухих здвоєних зчеплень, що є предметом дослідження у даній роботі. Істотним недоліком існуючих конструкцій здвоєних зчеплень є використання додаткових спеціальних (переважно гідравлічних або комбінованих) систем для включення-виключення в роботу фрикційних пар, що збільшує вартість конструкції, витрати енергії на керування та ускладнює конструкцію, обслуговування та ремонт. Запропонована конструкція приводу керування оригінального сухого здвоєного зчеплення передбачає використання важільного механізму із застосуванням поворотних упорів, які виконані у вигляді пересувних кареток з роликами, що забезпечує перемикання зчеплень за короткий час та практично без розриву потоку потужності і, відповідно, покращує динаміку розгону транспортних засобів, спрощує конструкцію зчеплення та зменшує енерговитрати на його керування як в процесі початку руху машини, так і при переключенні передач. Розроблено математичну модель запропонованого приводу зчеплення, на основі якої змодельоване роботу механізму керування і проаналізовано вплив його окремих конструктивних параметрів на якісні показники роботи приводу зчеплення, зокрема, на кінематичні характеристики приводу, діапазони кінематичних та силових передаточних чисел приводу, силову взаємодію ланок механізму, потужність виконуючого пристрою при включенні кожного зчеплення. Встановлено, що на перемикання зчеплень потрібні менші енерговитрати, що переміщення елементів механізму неоднакове, а сила стиснення фрикційних пар при включенні першого і другого зчеплень відрізняються. З результатами моделювання підтверджено, що запропонована оригінальна важільна конструкція механізму керування зчепленнями є ефективною. Отримані результати дозволяють обґрунтовано визначати параметри зчеплення, проте вибір оптимально-раціональних параметрів механізму його керування потребує проведення подальших досліджень, для проведення яких розроблено відповідні методика, алгоритм пошуку та їх програмна реалізація.The global trend of improving vehicle and traction transmissions is associated with the use of robotic preselector gearboxes, an important component of which is the friction clutch. The review of existing designs and analysis of clutch development concepts allows determining the directionsof their improvement, in particular, the improvement of dry double clutches, which is the subject of research in this paper. A significant disadvantage of existing dual-clutch designs is the use of additional special (mostly hydraulic or combined) systems for on-off friction pairs, so the structural cost and energy costs for control are increased, and the design, maintenance, and repair are complicated. The proposed design of the drive to control the original dry dual-clutch involves a lever mechanism with the use of rotary stops, which are made in the form of mobile carriages with rollers, this provides switching clutches in a short time and actually without interruption of power flow, so the acceleration dynamics of vehicles will be improved, the clutch design will be simplified and energy consumption for its control during the start and gear shifting will be reduced.The mathematical model of the proposed clutchdrive on the basis of which the control mechanism operation is simulated and influence of its design parameters on operational indicators of the clutch drive, in particular,on kinematic characteristics of the drive, ranges of kinematic and power gear ratios, the powerinteraction of the mechanism links, the power of the actuator when each clutch is turning on. It is established that the switching of clutches requires less energy, the movement of the mechanism elements is different, and the compression force of the friction pairs when starting the first and second clutches is different. The simulation results confirm that the proposed original lever design of the clutch control mechanism is effective. The obtained results allow us to reasonably determine the parameters of a clutch, but the choice of optimal-rational parameters of its control mechanism requires further research, for which appropriate methods, search algorithms, and their software implementation have been developed.