RU2728584C1 - Method of excluding resonant modes in frictional discs of hydromechanical transmission of transport vehicle - Google Patents
Method of excluding resonant modes in frictional discs of hydromechanical transmission of transport vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2728584C1 RU2728584C1 RU2019117501A RU2019117501A RU2728584C1 RU 2728584 C1 RU2728584 C1 RU 2728584C1 RU 2019117501 A RU2019117501 A RU 2019117501A RU 2019117501 A RU2019117501 A RU 2019117501A RU 2728584 C1 RU2728584 C1 RU 2728584C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spectrum
- oscillations
- drum
- frequency
- frequencies
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/10—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system
- F16F15/12—Suppression of vibrations in rotating systems by making use of members moving with the system using elastic members or friction-damping members, e.g. between a rotating shaft and a gyratory mass mounted thereon
Abstract
Description
Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано при разработке и модернизации транспортных машин, оснащенных гидромеханическими трансмиссиями с фрикционами управления переключением передач.The invention relates to transport engineering and can be used in the development and modernization of transport vehicles equipped with hydromechanical transmissions with clutches to control gear shifting.
В процессе испытаний опытных гидромеханических трансмиссий (ГМТ) и эксплуатации некоторых серийных наблюдается малоизученное явление - разрыв фрикционных дисков элементов управления после ограниченного срока эксплуатации. Металлографический анализ разрушенных дисков показывает, что трещины носят усталостный характер. Это является следствием резонансных режимов работы, возникающих при совпадении одной из собственных частот фрикционных дисков с частотой возмущающего воздействия, формируемого двигателем, гидродинамическими процессами в гидротрансформаторе, пульсацией давления рабочей жидкости в системе его подпитки или нелинейностью характеристики упругого взаимодействия фрикционных дисков с ведущим барабаном. Для исследования динамической нагруженности фрикционных дисков и определения путей исключения резонансных режимов необходимо определить спектр их собственных частот. Аналитически определить значения частот можно по приближенным формулам, справедливым для кругового кольца, выполненного из однородного материала. В волновой теории колебания кругового кольца описываются дифференциальными уравнениями в частных производных, решением которых является равенство [Тимошенко, Янг Д.Х., Уивер У. Колебания в инженерном деле. Изд-во: М.: Машиностроение, 1985, с. 435]:In the process of testing experimental hydromechanical transmissions (HMT) and the operation of some serial ones, a little-studied phenomenon is observed - rupture of friction discs of control elements after a limited service life. Metallographic analysis of fractured discs shows that cracks are fatigue in nature. This is a consequence of the resonance modes of operation that occur when one of the natural frequencies of the friction discs coincides with the frequency of the disturbing effect generated by the engine, hydrodynamic processes in the torque converter, the pressure pulsation of the working fluid in the system of its replenishment, or the nonlinearity of the characteristics of the elastic interaction of the friction discs with the driving drum. To study the dynamic loading of friction discs and determine the ways to exclude resonance modes, it is necessary to determine the spectrum of their natural frequencies. The frequency values can be analytically determined by approximate formulas that are valid for a circular ring made of a homogeneous material. In the wave theory, oscillations of a circular ring are described by partial differential equations, the solution of which is the equality [Timoshenko, Yang D.H., Weaver W. Oscillations in engineering. Publishing house: M .: mechanical engineering, 1985, p. 435]:
где K - целое число, определяющее количество волн z длиной λ, укладывающихся на длине кольца 2πR (K=1, 2, …N, 
Однако конструкция фрикционных дисков может быть многокомпонентной, сочетающей в себе металлический диск, металлокерамические или целлюлозные накладки, адгезионные слои, то есть разнородные материалы с различными нелинейными физико-механическими свойствами. Кроме того, на одной из торцевых поверхностей фрикционных дисков выполняется зубчатый венец. Собственные частоты дисков, состоящих из неоднородных материалов и имеющих сложную форму, могут быть рассчитаны на основе определения реакции конечно-разностной модели фрикционного диска на гармоническое воздействие регулируемой частоты при численном моделировании, например, в программном пакете NASTRAN (аналог - Басов К.А., Мовчан Д.А. ANSYS. Справочник пользователя / Издательство: ДМК-Пресс, 2011 г., 640 с.). Однако достоверность построения модели ограничивается точностью описания нелинейного адгезионного взаимодействия между элементами фрикционного диска (стальным кольцом и металлокерамическими или целлюлозными накладками). В связи с этим, результаты численной оценки собственных частот фрикционных дисков необходимо корректировать с учетом экспериментальных данных, полученных при испытаниях на специальном стенде с использованием метода неразрушающего контроля - по реакции диска на гармонический сигнал регулируемой частоты [Патент РФ на ПМ №122171 от 20.11.2012 «Стенд для определения спектра собственных частот металлокерамических дисков гидромеханических трансмиссий», патент РФ на ПМ №157159 от 30.10.2015 «Стенд для определения пространственных модальных характеристик фрикционных дисков гидромеханических трансмиссий»]. Вероятность возбуждения резонансных режимов определяется по равенству частот возмущения и собственных кольца. Исключение резонанса в литературе предлагается обеспечить варьированием собственных частот металлокерамического диска в соответствии с приведенным уравнением. Однако физико-механические свойства (модуль упругости F, плотность материала ρ определяющая погонную массу m0, соответственно и скорость звука в материале Е/ρ) для используемых материалов диска стабильны, а варьирование геометрическими параметрами (J,R) ограничено условиями компоновки фрикционных дисков в картере трансмиссии.However, the design of the friction discs can be multicomponent, combining a metal disc, cermet or cellulose pads, adhesion layers, that is, dissimilar materials with different nonlinear physical and mechanical properties. In addition, a toothed ring is made on one of the end surfaces of the friction discs. The natural frequencies of disks, consisting of heterogeneous materials and having a complex shape, can be calculated based on the determination of the reaction of the finite-difference model of a friction disk to the harmonic effect of an adjustable frequency in numerical modeling, for example, in the NASTRAN software package (analogue - K.A. Basov, Movchan DA ANSYS. User's Guide / Publisher: DMK-Press, 2011, 640 p.). However, the reliability of the model construction is limited by the accuracy of describing the nonlinear adhesive interaction between the elements of the friction disc (steel ring and cermet or cellulose linings). In this regard, the results of the numerical assessment of the natural frequencies of the friction discs must be corrected taking into account the experimental data obtained during tests on a special stand using the method of non-destructive testing - according to the reaction of the disc to a harmonic signal of an adjustable frequency [RF Patent for PM No. 122171 dated 20.11.2012 "Stand for determining the spectrum of natural frequencies of sintered discs of hydromechanical transmissions", RF patent for PM No. 157159 dated 30.10.2015 "Stand for determining the spatial modal characteristics of friction discs of hydromechanical transmissions"]. The probability of excitation of resonance modes is determined by the equality of the frequencies of the disturbance and the eigen rings. It is proposed to eliminate resonance in the literature by varying the natural frequencies of the cermet disc in accordance with the above equation. However, the physicomechanical properties (elastic modulus F, material density ρ determining the linear mass m 0 , respectively, and the speed of sound in the material E / ρ) for the disc materials used are stable, and the variation in the geometric parameters (J, R) is limited by the conditions of the arrangement of the friction discs in transmission case.
Известен способ исключения резонансных режимов во фрикционных дисках гидромеханических трансмиссий заключающийся в аналитическом или экспериментальном определении спектра частот возмущения двигателя и спектра собственных частот металлокерамического диска, а также вероятности возбуждения резонансных режимов при равенстве частот возмущения и собственных (Зайцев В.А., Жучков М.Г., Крюков А.П. Виброударные процессы в дисковых фрикционных муфтах // Вестник бронетанковой техники. - 1968. - №6. - с. 33-36, аналог). Спектр частот возмущений двигателя определяется аналитически на основе расчета полигармонической функции момента двигателя по индикаторной диаграмме одного цилиндра с учетом порядка работы и особенностей конструкции, на основе спектрального анализа полученной функции. Другим способом определения частот возмущения двигателя является спектральный анализ момента двигателя по данным завода изготовителя и определения основных моторных гармоник.There is a known method for eliminating resonance modes in friction discs of hydromechanical transmissions, which consists in analytical or experimental determination of the spectrum of engine disturbance frequencies and the spectrum of natural frequencies of a sintered disc, as well as the probability of excitation of resonance modes with equal disturbance and natural frequencies (Zaitsev V.A., Zhuchkov M.G. ., Kryukov A.P. Vibro-impact processes in disc friction clutches // Bulletin of armored technology. - 1968. - No. 6. - pp. 33-36, analogue). The frequency spectrum of engine disturbances is determined analytically on the basis of calculating the polyharmonic function of the engine torque using the indicator diagram of one cylinder, taking into account the order of operation and design features, based on the spectral analysis of the obtained function. Another way to determine the motor disturbance frequencies is spectral analysis of the motor torque according to the manufacturer's data and the determination of the fundamental motor harmonics.
Суть известного метода заключается в следующем:The essence of the known method is as follows:
1. Определение спектра собственных частот фрикционных дисков по аналитической зависимости.1. Determination of the spectrum of natural frequencies of friction discs by analytical dependence.
2. Расчет функции полигармонического возмущения момента двигателя по индикаторной диаграмме одного цилиндра с учетом порядка работы и особенностей конструкции; на основе спектрального анализа полученной функции определяются моторные гармоники.2. Calculation of the function of polyharmonic disturbance of the engine torque according to the indicator diagram of one cylinder, taking into account the order of work and design features; based on the spectral analysis of the obtained function, motor harmonics are determined.
3. Определение вероятности возбуждения резонансного режима по равенству собственных частот диска и моторных гармоник двигателя.3. Determination of the probability of excitation of the resonant mode by the equality of natural frequencies of the disk and motor harmonics of the engine.
При выполнении условий возбуждения резонансных режимов из-за ограниченных возможностей корректировки частот возмущения двигателя или собственных частот диска предусматривается снижение концентрации напряжения в основании зубьев дисков и повышение несущей способности конструкторско-технологическими мероприятиями (упрочнение поверхностной твердости у основания зуба на основе нанотехнологий, лазерное насыщение карбидами тугоплавких металлов - WC, TiC и др.). Однако при этом резонансный режим не исключается, происходит разрушение сложных элементов трансмиссии, взаимодействующих с дисками.When the conditions for the excitation of resonance modes are fulfilled due to the limited possibilities for adjusting the engine disturbance frequencies or the natural frequencies of the disc, it is planned to reduce the stress concentration at the base of the disc teeth and increase the bearing capacity by design and technological measures (strengthening the surface hardness at the base of the tooth on the basis of nanotechnology, laser saturation with refractory carbides metals - WC, TiC, etc.). However, this does not exclude the resonance mode, the destruction of complex transmission elements interacting with the discs occurs.
Следует отметить, что в рассмотренном способе при прогнозировании резонансных режимов не учитывается генерация частот возмущения гидродинамическими процессами в межлопаточном пространстве и пульсацией давления рабочей жидкости в системе подпитки гидротрансформатора.It should be noted that in the considered method, when predicting the resonance modes, the generation of disturbance frequencies by hydrodynamic processes in the blade space and the pressure pulsation of the working fluid in the torque converter makeup system is not taken into account.
Выполненными авторами исследованиями установлено, что возбуждение резонанса в не рассматриваемом ранее частотном диапазоне происходит при работе гидротрансформатора (ГТ) в режиме гидромуфты при незначительном, 10…15%, проскальзывании турбины относительно насоса. При блокировке гидротрансформатора спектральная плотность является «белым шумом», т.е. колебания происходят в широком спектре частот без резонансов. На основе имитации гидродинамических потоков в межлопаточном пространстве при относительном движении рабочих колес широко применяемого и энергоемкого гидротрансформатора ГТК-XV с числом лопаток рабочих колес насосного kн=28, турбинного km=22 установлено, что в переходе насос-турбина при относительном проскальзывании 30…200 об/мин происходит одновременное взаимодействие двух пар лопаток насосного и турбинного колес. При этом формируются гидродинамические импульсы с частотой 703 Гц, что соответствует частоте колебаний, фиксируемых в ходе экспериментальных исследований ГМТ (700-730 Гц).The studies carried out by the authors have established that the excitation of resonance in a previously unconsidered frequency range occurs when the torque converter (GT) operates in the fluid coupling mode with insignificant, 10 ... 15%, slippage of the turbine relative to the pump. When the converter is locked up, the spectral density is "white noise", i.e. vibrations occur in a wide range of frequencies without resonances. Based on the imitation of hydrodynamic flows in the interscapular space with the relative motion of the impellers of the widely used and energy-intensive hydrotransformer GTK-XV with the number of blades of the pump impellers k n = 28, turbine k m = 22, it was found that in the pump-turbine transition with a relative slip of 30 ... 200 rpm there is a simultaneous interaction of two pairs of blades of the pump and turbine wheels. In this case, hydrodynamic impulses are formed with a frequency of 703 Hz, which corresponds to the frequency of oscillations recorded in the course of experimental studies of the HMT (700-730 Hz).
Эффективным способом коррекции спектра собственных частот колебаний диска является «разрушение» числа волн, длина которых соответствует длине окружности среднего радиуса диска. Однако в анализируемых источниках это не реализуется. Таким образом, известные способы исключения резонансных режимов колебаний фрикционных дисков обладают следующими недостатками:An effective way to correct the spectrum of natural frequencies of the disk vibrations is to "destroy" the number of waves, the length of which corresponds to the circumference of the average radius of the disk. However, this is not implemented in the analyzed sources. Thus, the known methods of eliminating resonance modes of vibration of friction discs have the following disadvantages:
1. При прогнозировании резонансного режима не учитывается генерация частот возмущения, формируемая гидродинамическими процессами в межлопаточном пространстве и пульсацией давления рабочей жидкости в системе подпитки гидротрансформатора.1. When predicting the resonance mode, the generation of disturbance frequencies generated by hydrodynamic processes in the interscapular space and the pressure pulsation of the working fluid in the torque converter make-up system is not taken into account.
2. Способы коррекции спектра собственных частот фрикционных дисков имеют ограниченные возможности, снижают прочность конструкции, кроме того, диск теряет упругую устойчивость, когда скорость распространения волны по диску становится равной скорости вращения.2. Methods for correcting the spectrum of natural frequencies of friction discs have limited capabilities, reduce the strength of the structure, in addition, the disc loses elastic stability when the speed of wave propagation along the disc becomes equal to the rotation speed.
Из-за приведенных недостатков существующий способ прогнозирования и исключения резонансных режимов колебаний фрикционных дисков обладает ограниченными возможностями.Due to the above disadvantages, the existing method for predicting and excluding resonant vibration modes of friction discs has limited capabilities.
Наиболее близким по технической сути является способ исключения резонансных режимов колебаний фрикционных дисков гидромеханической трансмиссии транспортной машины, заключающийся в аналитическом или экспериментальном определении спектра частот возмущений двигателя и спектра собственных частот фрикционных дисков, оценке возможности возбуждения резонансных режимов по равенству частот возмущений и собственных (патент на изобретение RU №2012136760 от 23.07.2013 г. «Способ исключения резонансных режимов колебаний металлокерамических дисков гидромеханической трансмиссии транспортной машины»). В этом способе дополнительно определяют и сравнивают со спектром собственных частот металлокерамического диска спектр частот возмущений, формируемый гидродинамическими процессами в межлопаточном пространстве гидротрансформатора и пульсациями давления рабочей жидкости в системе его подпитки, определяют возможность резонансного режима по равенству собственных частот фрикционного диска и частот возмущений двигателя, частот возмущений, формируемых гидродинамическими процессами в межлопаточном пространстве гидротрансформатора и пульсациями давления рабочей жидкости в системе его подпитки. При выполнении условия возбуждения резонанса осуществляют корректировку спектра собственных частот фрикционного диска разрушением кратности числа волн, сумма длин которых соответствует длине окружности среднего радиуса фрикционного диска, выполнением на этой окружности пар симметрично расположенных отверстий, изменяющих спектр частот фрикционного диска.The closest in technical essence is a method of eliminating resonance modes of vibration of friction discs of a hydromechanical transmission of a transport machine, which consists in analytical or experimental determination of the spectrum of frequencies of engine disturbances and a spectrum of natural frequencies of friction discs, assessing the possibility of exciting resonance modes by the equality of frequencies of disturbances and natural frequencies (patent for invention RU No. 2012136760 dated July 23, 2013 "A method for excluding resonant vibration modes of sintered discs of a hydromechanical transmission of a transport machine"). In this method, the spectrum of disturbance frequencies formed by hydrodynamic processes in the interscapular space of the hydrotransformer and fluctuations in the pressure of the working fluid in the system of its replenishment is additionally determined and compared with the spectrum of natural frequencies of the sintered disc, the possibility of the resonance mode is determined by the equality of the natural frequencies of the friction disk and the frequencies of engine disturbances, frequencies disturbances generated by hydrodynamic processes in the inter-blade space of the torque converter and pressure pulsations of the working fluid in the system of its make-up. When the resonance excitation condition is fulfilled, the spectrum of the natural frequencies of the friction disk is corrected by breaking the multiplicity of the number of waves, the sum of the lengths of which corresponds to the circumference of the average radius of the friction disk, by making pairs of symmetrically located holes on this circle that change the frequency spectrum of the friction disk.
Известный способ (прототип) осуществляется выполнением следующих операций:The known method (prototype) is carried out by performing the following operations:
1. Определяют спектр собственных частот фрикционных дисков по аналитической зависимости, численным моделированием по твердотельным чертежам или по результатам экспериментального исследования при облучении диска звуковой волной регулируемой частоты.1. Determine the spectrum of the natural frequencies of the friction discs by analytical dependence, numerical modeling according to solid drawings or the results of an experimental study when the disc is irradiated with a sound wave of an adjustable frequency.
2. Определяют функцию полигармонического возмущения момента двигателя по индикаторной диаграмме одного цилиндра с учетом порядка работы и особенностей конструкции; на основе спектрального анализа полученной функции определяют моторные гармоники.2. Determine the function of the polyharmonic disturbance of the engine torque according to the indicator diagram of one cylinder, taking into account the order of operation and design features; motor harmonics are determined based on spectral analysis of the obtained function.
3. Рассчитывают спектр частот, возбуждаемых гидродинамическими процессами в гидротрансформаторе при формировании парных импульсов по известным значениям числа лопаток колес.3. Calculate the spectrum of frequencies excited by hydrodynamic processes in the torque converter during the formation of paired impulses from the known values of the number of wheel blades.
4. Определяют экспериментально или рассчитывают по зависимости ωп=F(zш, C, mп) спектр частот, возбуждаемых системой подпитки гидротрансформатора и зависящий от числа зубьев шестеренчатого насоса zш, жесткости пружины С, массы mп поршня золотника.4. Determine experimentally or calculate according to the dependence ω p = F (z w , C, m p ) the spectrum of frequencies excited by the feed system of the torque converter and depending on the number of teeth of the gear pump z w , spring rate C, mass m p of the valve piston.
5. Определяют возможность возбуждения резонансного режима по равенству собственных частот фрикционных дисков и частот моторных гармоник двигателя, частот возмущений, возбуждаемых гидродинамическими процессами гидротрансформатора или системой его подпитки.5. The possibility of excitation of the resonance mode is determined by the equality of the natural frequencies of the friction discs and the frequencies of the motor harmonics of the engine, the frequencies of disturbances excited by the hydrodynamic processes of the hydrodynamic converter or its feeding system.
6. При выполнении условия возбуждения резонанса осуществляют корректировку спектра собственных частот диска разрушением кратности числа волн, сумма длин которых соответствует длине окружности среднего радиуса диска. Для этого выполняют на окружности среднего радиуса диска пары симметричных расположенных отверстий, изменяющих спектр его частот. Число пар отверстий определяют в зависимости от требуемого смещения спектра собственных частот диска.6. When the resonance excitation condition is fulfilled, the spectrum of the natural frequencies of the disk is corrected by destroying the multiplicity of the number of waves, the sum of the lengths of which corresponds to the circumference of the average radius of the disk. For this purpose, pairs of symmetrical located holes are performed on the circumference of the average radius of the disk, which change the spectrum of its frequencies. The number of pairs of holes is determined depending on the required displacement of the spectrum of natural frequencies of the disk.
Основной недостаток известного способа состоит в том, что он применим для механических систем, упругая характеристика которых является линейной. В реальных конструкциях ведущий барабан элементов планетарных рядов (эпицикл, солнечная шестерня или водило) трансмиссии соединяется с дисками по подвижной посадке, обеспечивающей осевое перемещение дисков в процессе включения-выключения фрикционов. Раскрытие зазора в зубчатом соединении приводит к нелинейности характеристики упругого взаимодействия ведущего барабана с диском. Исследованием установлено, что высокочастотное ударное взаимодействие диска с барабаном порождает колебания в широком спектре частот (от 0 до 6000 Гц) со значительной мощностью. Этот спектр частот перекрывает диапазон собственных частот колебаний диска как системы с распределенной массой. При этом возрастает вероятность возникновения параметрических колебаний диска и резонансов. Параметрический резонанс отличается от обычного тем, что происходит не на определенных частотах, а в области частот. Известный способ не позволяет исключать параметрические резонансы. В связи с эти предлагается способ исключения параметрических резонансов в дисках гидромеханических трансмиссий транспортных машин. Новизна способа состоит в том, что в нелинейной системе «барабан - диск» прогнозируются условия возбуждения параметрических резонансов, определяется область устойчивости и синтезируется низкочастотный фильтр, обеспечивающий отстройку высокочастотных резонансов и расширение области устойчивости.The main disadvantage of the known method is that it is applicable to mechanical systems, the elastic characteristic of which is linear. In real structures, the driving drum of the planetary gear elements (epicycle, sun gear or carrier) of the transmission is connected to the disks along a movable fit, which provides axial displacement of the disks during the on / off clutches. Opening the gap in the toothed joint leads to nonlinearity of the characteristics of the elastic interaction of the driving drum with the disk. The study found that the high-frequency impact interaction of the disc with the drum generates vibrations in a wide range of frequencies (from 0 to 6000 Hz) with significant power. This frequency spectrum covers the range of natural frequencies of the disk as a distributed mass system. This increases the likelihood of parametric oscillations of the disk and resonances. Parametric resonance differs from normal resonance in that it occurs not at certain frequencies, but in the frequency range. The known method does not allow to exclude parametric resonances. In this regard, a method is proposed to exclude parametric resonances in the disks of hydromechanical transmissions of transport machines. The novelty of the method lies in the fact that in the nonlinear system "drum - disk", the conditions for the excitation of parametric resonances are predicted, the stability region is determined and a low-frequency filter is synthesized, which ensures the detuning of high-frequency resonances and the expansion of the stability region.
Ниже приведена блок-схема алгоритма последовательности действий, реализующей предлагаемый способ, а на фиг. 1, 2, 3, 4, 5 приведены поясняющие графики. (Фиг. 1 - вид нелинейной функции зависимости момента от угловой координаты (нелинейность с зазором); фиг. 2 - расчетная схема системы; фиг. 3 - результаты моделирования и спектральная плотность процесса генерируемых колебаний; фиг. 4 -диаграмма Айнса-Стретта, определение зоны устойчивости и требуемых параметров системы, исключающих резонанс, а фиг. 5 - результаты моделирования и спектральная плотность возмущения после отстройки параметрического резонанса, т.е. эффективность предлагаемого способа).Below is a block diagram of the sequence of actions that implements the proposed method, and Fig. 1, 2, 3, 4, 5 are explanatory graphs. (Fig. 1 is a view of the nonlinear function of the dependence of the moment on the angular coordinate (nonlinearity with a gap); Fig. 2 is a design diagram of the system; Fig. 3 is the simulation results and the spectral density of the process of generated oscillations; Fig. 4 is the Ains-Strett diagram, definition stability zones and the required parameters of the system, excluding resonance, and Fig. 5 - the results of modeling and the spectral density of the disturbance after detuning the parametric resonance, ie the effectiveness of the proposed method).
Предлагаемый способ исключения и параметрических резонансов в фрикционных дисках гидромеханической трансмиссии транспортной машины осуществляется выполнением следующих операций:The proposed method for excluding parametric resonances in the friction discs of a hydromechanical transmission of a transport machine is carried out by performing the following operations:
1. Определение спектра собственных частот фрикционных дисков по аналитической зависимости, численным моделированием по твердотельным чертежам или по результатам экспериментального исследования при облучении диска звуковой волной регулируемой частоты.1. Determination of the spectrum of natural frequencies of friction discs according to analytical dependence, numerical modeling according to solid-state drawings or according to the results of experimental research when the disc is irradiated with a sound wave of controlled frequency.
2. Дополнительное определение параметров нелинейной функции упругого взаимодействия «барабан - диск» (величин зазора δ и угловой жесткости с, фиг. 1), входящих в зависимость момента от угловой координаты М(ϕ):2. Additional determination of the parameters of the nonlinear function of elastic interaction "drum - disk" (values of the gap δ and angular stiffness c, Fig. 1) included in the dependence of the moment on the angular coordinate М (ϕ):
3. Идентификация параметров расчетной схемы системы «двигатель-гидротрансформатор-барабан-диск» - матриц моментов инерции J; коэффициентов диссипации b; характеристик жесткости упругого взаимодействия элементов с(ϕ) и внешних моментов M(t) (расчетная динамическая схема системы приведена на фиг. 2).3. Identification of the parameters of the calculation scheme of the system "engine-torque converter-drum-disk" - matrices of moments of inertia J; dissipation coefficients b; characteristics of stiffness of elastic interaction of elements with (ϕ) and external moments M (t) (the calculated dynamic diagram of the system is shown in Fig. 2).
4. Выполнение имитационного моделирования динамики нелинейной системы 
5. Математическая модель относительного движения двухмассовой нелинейной системы «барабан - диск» 
Определяются глубина модуляции жесткости 
6. Вычисляются координаты диаграммы Айнса-Стретта (фиг. 4) и анализируются область устойчивости параметрических колебаний6. The coordinates of the Aynes-Strett diagram (Fig. 4) are calculated and the region of stability of parametric oscillations is analyzed
Вводя параметры глубину модуляции жесткости μ и частоту ее изменения р, уравнение Матье без учета диссипации (как показал выполненный расчет это несущественно сужает область неустойчивости) приводится к видуIntroducing the parameters, the modulation depth μ of the stiffness and the frequency of its change p, the Mathieu equation without taking into account the dissipation (as shown by the calculation performed, this insignificantly narrows the instability region) is reduced to the form
В этом уравнении а и h параметры (абсцисса и ордината) диаграммы Айнса-Стретта 
7. Устанавливаются требуемые значение параметра глубины модуляции и коэффициента отстройки системы, обеспечивающие расширение области устойчивости. Для рассматриваемой системы снижение параметра глубины модуляции μ до значения 0,1 (график 2 на фиг. 4) позволяет существенно сузить диапазон частот возникновения параметрических резонансных колебаний. Вариация параметра глубины модуляции μ реализуется введением фильтра низкочастотных колебаний, который осуществляет фильтрацию высокочастотных возмущений, генерируемых в системе и виброзащиту барабана.7. The required values of the modulation depth parameter and the system detuning factor are set, which ensure the expansion of the stability region. For the system under consideration, a decrease in the modulation depth parameter μ to a value of 0.1 (
8. Синтезируется низкочастотный фильтр, обеспечивающий гашение (непрохождение) колебаний с частотами выше установленного порога.8. A low-frequency filter is synthesized, providing damping (non-passage) of oscillations with frequencies above the set threshold.
9. Результаты синтеза реализуются в зависимости от требуемого снижения угла наклона линии 1 до линии 2 (фиг. 4), например, в виде разработки упруго-фрикционного гасителя (пружинный демпфер, торсионный вал, эластичная муфта и др.), устанавливаемого на участке между турбинным колесом гидротрансформатора и барабаном, на который устанавливается пакет фрикционных дисков.9. The results of the synthesis are realized depending on the required decrease in the angle of inclination of line 1 to line 2 (Fig. 4), for example, in the form of developing an elastic-friction damper (spring damper, torsion shaft, elastic coupling, etc.), installed in the section between a turbine wheel of a torque converter and a drum on which a pack of friction discs is installed.
На фиг. 5 приведены результаты моделирования динамики нелинейной системы «двигатель - гидротрансформатор - барабан - диск», после выполнения мероприятий по отстройке параметрических резонансных колебаний в соответствии с предлагаемым способом. Из сопоставления результатов моделирования (фиг. 3 и фиг. 5) видно, что мощность спектральной плотности возмущения генерируемого нелинейной системой сокращается по сравнению с исходной в 2,5 раза, а амплитуда момента снижается до 3 раз.FIG. 5 shows the results of modeling the dynamics of the nonlinear system "engine - torque converter - drum - disk", after taking measures to tune parametric resonant oscillations in accordance with the proposed method. From a comparison of the simulation results (Fig. 3 and Fig. 5), it can be seen that the power of the spectral density of the disturbance generated by the nonlinear system is reduced in comparison with the initial one by 2.5 times, and the torque amplitude is reduced by up to 3 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019117501A RU2728584C1 (en) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | Method of excluding resonant modes in frictional discs of hydromechanical transmission of transport vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019117501A RU2728584C1 (en) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | Method of excluding resonant modes in frictional discs of hydromechanical transmission of transport vehicle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2728584C1 true RU2728584C1 (en) | 2020-07-30 |
Family
ID=72085681
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019117501A RU2728584C1 (en) | 2019-06-05 | 2019-06-05 | Method of excluding resonant modes in frictional discs of hydromechanical transmission of transport vehicle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2728584C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767210C1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук | Method for calculation and experimental determination of dynamic moment in power unit of transport machine |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1252570A1 (en) * | 1985-03-12 | 1986-08-23 | Тольяттинский политехнический институт | Damper of rotary vibrations |
| DE10024191A1 (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Luk Lamellen & Kupplungsbau | Torque transmission unit, especially for motor vehicle with fluid coupling, has torsional vibration damper in power flux between drive shaft and pump wheel, and pump wheel is rotatable relative to casing |
| WO2013125050A1 (en) * | 2012-02-26 | 2013-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | Torsional vibration damping device |
| RU2499927C1 (en) * | 2012-08-27 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт "Мехмаш" | Method for exclusion of resonant modes of ceramic-metal plates oscillations of hydromechanical transmission of transport vehicle |
-
2019
- 2019-06-05 RU RU2019117501A patent/RU2728584C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1252570A1 (en) * | 1985-03-12 | 1986-08-23 | Тольяттинский политехнический институт | Damper of rotary vibrations |
| DE10024191A1 (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | Luk Lamellen & Kupplungsbau | Torque transmission unit, especially for motor vehicle with fluid coupling, has torsional vibration damper in power flux between drive shaft and pump wheel, and pump wheel is rotatable relative to casing |
| WO2013125050A1 (en) * | 2012-02-26 | 2013-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | Torsional vibration damping device |
| RU2499927C1 (en) * | 2012-08-27 | 2013-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт "Мехмаш" | Method for exclusion of resonant modes of ceramic-metal plates oscillations of hydromechanical transmission of transport vehicle |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767210C1 (en) * | 2021-05-11 | 2022-03-16 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук | Method for calculation and experimental determination of dynamic moment in power unit of transport machine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wachel et al. | Analysis of torsional vibrations in rotating machinery. | |
| US7082371B2 (en) | Fundamental mistuning model for determining system properties and predicting vibratory response of bladed disks | |
| Chowdhury et al. | Dynamics of belt-pulley-shaft systems | |
| RU2728584C1 (en) | Method of excluding resonant modes in frictional discs of hydromechanical transmission of transport vehicle | |
| Sever et al. | Experimental and numerical investigation of rotating bladed disk forced response using underplatform friction dampers | |
| Pilipchuk et al. | Creep—slip capture as a possible source of squeal during decelerated sliding | |
| Cao et al. | A multi-stable nonlinear energy sink for torsional vibration of the rotor system | |
| Doshi et al. | A review on vibrations in various turbomachines such as fans, compressors, turbines and pumps | |
| Taratorkin et al. | Decrease in dynamic loading of transmission elements of the vehicle | |
| She et al. | Nonlinear vibration analysis of a rotating disk-beam system subjected to dry friction | |
| RU2499927C1 (en) | Method for exclusion of resonant modes of ceramic-metal plates oscillations of hydromechanical transmission of transport vehicle | |
| Nikitin et al. | Damage and Fatigue Fracture of Structural Elements in Various Cyclic Loading Modes | |
| Chen et al. | Decomposition of noise sources of synchronous belt drives | |
| Li et al. | The dynamics of a parallel-misaligned and unbalanced rotor system under the action of non-linear oil film forces | |
| Heuer et al. | An analytical approach to support high cycle fatigue validation for turbocharger turbine stages | |
| Szwedowicz et al. | Damping performance of axial turbine stages with loosely assembled friction bolts: The nonlinear dynamic assessment | |
| Bashmal et al. | Experimental and numerical study of the vibration of stationary and rotating annular disks | |
| Ahmad et al. | Structural integrity analysis and life estimation of a gas turbine bladed-disc | |
| Hussein et al. | Correlation of tuned free vibration characteristics with mistuning sensitivity for a bladed disk | |
| Ahmedov et al. | FINITE ELEMENT OF ROTATING WHEELSET AND ITS NATURAL FREQUENCIES DETERMINATION. | |
| Feiner et al. | System identification of mistuned bladed disks from traveling wave response measurements | |
| Go¨ tting et al. | Systematic mistuning of bladed disk assemblies with friction contacts | |
| Kim et al. | Reduction of the squeal noise from an automotive water pump | |
| Xu et al. | Special-shape ring dampers for thin-walled gears subjected to traveling-wave vibration | |
| Srivastava et al. | Non-linear flutter in fan stator vanes with time dependent fixity |