Синтез параметрів електромеханічної трансмісії для колісного трактора

Abstract

Розглянуто актуальні питання проєктування та синтезу параметрів електромеханічної (гібридної) трансмісії колісного трактора в умовах зростаючих вимог до енергоефективності та зниження екологічного навантаження. Показано, що впровадження гібридних та електромеханічних трансмісій у сільськогосподарську техніку є перспективним напрямом розвитку сучасного тракторобудування, оскільки дозволяє забезпечити плавне регулювання швидкості та крутного моменту без розриву потоку потужності, а також узгодити характеристики силового агрегату й навантаження. Метою дослідження є обґрунтування вибору схеми електромеханічної трансмісії на основі принципу суматора потоків енергії та виконання її кінематичного і силового аналізу. Обґрунтовано схему трансмісії з двома планетарними механізмами, у якій один з елементів першого механізму є заблокованим, а другий виконує функцію суматора потоків потужності.

The paper addresses topical issues of design and parameter synthesis of an electromechanical transmission for a wheeled tractor under increasing requirements for energy efficiency and reduction of environmental impact. It is shown that the implementation of hybrid and electromechanical transmissions in agricultural machinery is a promising direction in the development of modern tractor engineering, as it enables smooth control of speed and torque without interruption of the power flow and ensures proper matching between the power unit characteristics and the load. The results of domestic and international studies devoted to tractor electrification, selection of electric drive architectures, parameters of electric machines and transmission components, as well as methods for modeling and optimization of power flows, are analyzed. It is established that most existing works consider the electromechanical transmission as a part of the electric drive system as a whole, which limits the possibility of its targeted parameter synthesis with regard to the specific operating conditions of a wheeled tractor. The aim of the study is to substantiate the selection of an electromechanical transmission layout based on the power-flow summation principle and to perform its kinematic and force analysis. A transmission scheme with two planetary gear sets is proposed, in which one element of the first gear set is locked, while the second gear set functions as a power-flow summator. It is shown that transmitting the power flow from the internal combustion engine through the sun gear of the second planetary gear set ensures a well-defined distribution of energy flows and creates prerequisites for improving transmission efficiency. The obtained results can be used as a basis for further synthesis of parameters of electromechanical transmissions for wheeled tractors.