Juz Bidzińki WPŁYW WŁASOŚCI PRZEKŁADI PRZEŁĄCZAEJ POD OBCIĄśEIE A PRZEBIEG AUTOATYCZEJ ZIAY BIEGÓW W CIĄGIKU ROLICZY Strezczeie. W rcy rzedtwioo wyiki bdń ymulcyjych zmiy biegów w ciągiku roliczym relizowej utomtyczie z omocą rzekłdi rzełączej od obciąŝeiem. Określoo wruki dl rozoczęci zmiy rzełoŝei w ukłdzie ędowym, rmetry oiujące włości rzekłdi orz wkźiki ocey rzebiegu zmiy biegu. Przedtwioo wływ włości rzekłdi rocey rzejściowe odcz utomtyczej zmiy rzełoŝei i wrtości wkźików ocey tej zmiy. Słow kluczowe: ciągik roliczy, ukłd ędowy, utomtyzcj zmiy rzełoŝei, rzekłdi rzełącz o obciąŝeiem. WSTĘP Ukłdy ędowe wółczeych ciągików roliczych zwłzcz o duŝej mocy ilik ą wyoŝe w rzekłdie rzełącze od obciąŝeiem, umoŝliwijące zmię rzełoŝei bez rzerwy w rzekzywiu ędu. Zzwyczj jet to rzekłdi toiow, o iewielkiej roziętości rzełoŝei między ąiedimi biegmi. Zmi rzełoŝei jet relizow z omocą cierych odzeołów rzęgjących włściwych dl biegów, omiędzy którymi tęuje rzełączeie. Jedocze rc rozłączych i włączych elemetów cierych zewi ciągłą trmiję mometu odcz zmiy rzełoŝei. Zobieg to ztrzymywiu ię ciągik w trkcie zmiy biegu rzy duŝych oorch ruchu, towrzyzących cięŝkim rcom grotechiczym. Przekłdie rzełącze od obciąŝeiem twrzją dogode wruki do utomtyzcji roceu zmiy rzełoŝei. Jet o oŝąd ie tylko ze względu zwolieie kierowcy z koieczości odejmowi decyzji o wyborze biegu odowiediego do chwilowego obciąŝei ciągik. Podcz cięŝkich rc grotechiczych zwiękz rówieŝ ich efektywość, oiewŝ zmiy rzełoŝei mogą być dokoywe w chwili jbrdziej korzytej ze względu wydjość rcy. Przebieg zmiy biegów od obciąŝeiem zleŝy od wruków oczątkowych obciąŝei i rędkości jzdy ciągik orz uktu rcy ilik ędowego i od włości rzekłdi. Powiie o chrkteryzowć ię moŝliwie młym dkiem rędko- Dr iŝ. Juz Bidzińki, Itytut Pojzdów Politechiki Wrzwkiej
6 Juz Bidzińki ści jzdy odcz zmiy rzełoŝei, iewielkimi wrtościmi bezwzględymi rzyiezei i jk jwoliejzymi jego zmimi zwymi zrięcimi zczególie dotkliwie odczuwymi rzez kierowcę. ie owiie rzy tym owodowć dmierych obciąŝeń mechiczych i cielych elemetów ukłdu ędowego. WARUKI POCZĄTKOWE AUTOATYCZEJ ZIAY PRZEŁOśEIA Wzrot oorów ruchu i związy z im dek rędkości jzdy ciągik wymg zwiękzei rzełoŝei w ukłdzie ędowym doiero wtedy, kiedy t zmi ie owoduje zmiejzei rędkości jzdy od wrukiem, Ŝe wcześiej ie tąił dek rędkości kątowej ilik do wrtości odowidjącej mometowi mkymlemu. wet w rzydku wyoŝei ciągik w rzekłdię rzełączą od obcią- Ŝeiem jego kierowc obwijąc ię ztrzymi ilik zzwyczj zbyt wcześie odejmuje decyzję o zwiękzeiu rzełoŝei (redukcji), zbyt óźo o jego zmiejzeiu (multilikcji). WydłuŜ to cz rcy biegu zredukowym z obiŝoą rędkością jzdy. Porwę efektywości rcy moŝ uzykć utomtyzując roce zmiy rzełoŝei. Wruki odowiedie dl rozoczęci utomtyczej zmiy biegów zotły określoe odtwie lizy wółrcy ilik z złoem moczyym i regultorem wielozkreowym z rzekłdią toiową. Przebieg mometu ilik w fukcji rędkości kątowej ω w tie utloym, rzy twie regultor włściwej dl mocy omilej, zwier chrkterytycze ukty () i () określjące wółrcę ilik z rzekłdią toiową ry..: 4 3 3 3 ω ω ω ω Ry.. Chrkterytyk (ω ) ilik ZS Fig.. The chrcteritic of (ω ) of ZS egie ω i = =, rzy czym: i > i +, () ω i + gdzie: i + ; i rzełoŝei rzekłdi biegu wyŝzym (+) i iŝzym (). omet obrotowy wle wyjściowym rzekłdi (rzy omiięciu trt mocy) i rędkość kątow ω tego włu ą w utloych wrukch ruchu tkie me, jeŝeli w rzekłdi jet włączoy bieg wyŝzy (+) i ilik rcuje w ukcie () chrkterytyki orz kiedy jet włączoy bieg iŝzy () i ilik rcuje w ukcie ():
WPŁYW WŁASOŚCI PRZEKŁADI PRZEŁĄCZAEJ POD OBCIĄśEIE... 7 = i + = i ; () ω ω = i + ω = i. (3) Przyjęto tęujące zdy utomtyczego terowi rzełącziem biegów: zmi biegu z wyŝzego (+) iŝzy () tzw. redukcj rozoczy ię, gdy: > ω k ω i + i ; (4) r gdzie: k r wółczyik korekcyjy dl redukcji, zmi biegu z iŝzego () wyŝzy (+) tzw. multilikcj rozoczy ię, gdy: gdzie: + i k m 3 i i +, (5) + 3= ;. (6) i k m wółczyik korekcyjy dl multilikcji. W rzydku redukcji, jeŝeli wółczyik k r =, to dl tw regultor odowidjących rędkości kątowej z rzedziłu (ω ω ) ygłem do zmiy biegu iŝzy (o więkzym rzełoŝeiu) jet oiągięcie rzez ilik ędowy tu określoego chrkterytyce zybkościowej uktem. JeŜeli tw regultor odowid twie mocy zmioowej, to o zkończeiu roceów rzejściowych towrzyzących zmiie biegu ilik ędowy oiągie t określoy uktem, tomit rędkość jzdy ciągik ie ulegie zmiie. Przy iych twch regultor z rzedziłu (ω ω ) momet ędowy ilik rówieŝ zmiejzy ię do wrtości, tomit rędkość jzdy obiŝy ię toowie do rędkości kątowej ilik wyikjącej z twy regultor (. w ukcie ry. 5). JeŜeli tw regultor odowid rędkości kątowej miejzej od ω, to ygłem do zmiy biegu iŝzy jet wzrot obciąŝei ilik ędowego do wrtości rówej mometowi mocy zmioowej (. ukt w obzrze obciąŝeń częściowych ilik). Po zmiie biegu i zkończeiu roceów rzejściowych ilik oiągie ukt rcy wyikjący z twy regultor (. ukt ). JeŜeli wółczyik korekcyjy dl multilikcji k m =, to dl wzytkich tw regultor ygłem do zmiy biegu wyŝzy (o miejzym rzełoŝeiu) jet dek mometu efektywego ilik do wrtości 3. W rzydku twy regultor odowidjącej ω jet to ukt 3 odciku regultorowym chrkterytyki. Po zkończeiu roceów rzejściowych momet ędowy ilik oiągie wrtość 4 rówą średiej rytmetyczej z mometów i. St ilik będzie określoy uktem 4. Prędkość jzdy ciągik wzrośie odowiedio do touku rzełoŝeń biegów, omiędzy którymi tęuje rzełączeie i dku rędkości ilik owodowego zwiękzeiem obcią- Ŝei.
8 Juz Bidzińki WŁASOŚCI PRZEKŁADI PRZEŁĄCZAEJ POD OBCIĄśEIE Zdę rcy rzekłdi rzełączej od obciąŝeiem moŝ rzedtwić z omocą chemtu dwubiegowej rzekłdi zębtej o oich tłych, relizującej rzełoŝeie i lub i w wyiku włączei jedego z dwóch rzęgieł cierych S lub S (ry ). z z Wł wejściowy we ω we i =z /z i =z /z i i wy Wł wyjściowy z z Ry.. Schemt rzekłdi rzełączej od obciąŝeiem Fig.. A drft of gerbox witched uder lod Do tkiego ztęczego chemtu moŝ rówieŝ rowdzić rzekłdię zbudową z zębtego zeregu letrego. JeŜeli odcz zmiy rzełoŝei ob rzęgł jedocześie rzeozą momet obrotowy odowiedio i, to w rzekłdi ą relizowe dw tory rzeływu mocy i ie m rzerwy w rzekzywiu ędu. Tki t rcy jet zywy rzekryciem. Wrtość bezwzględ mometu obrotowego rzeozoego rzez rzęgło S ie moŝe być więkz od wrtości 0 wyikjącej z chwilowej wrtości iły zcikjącej trcze i wółczyik trci włściwego dl mteriłów, z których trcze ą wykoe. jwiękzą wrtość bezwzględą mometu 0, jki moŝe rzeieść rzęgło cłkowicie włączoe, oiuje wółczyik dmiru mometu [Bidzińki 998]: β = 0 ; =,, (7) St rozłączi lub włączi rzęgł chrkteryzuje rędkość zmiy wrtości 0 mometu moŝliwego do rzeieiei rzez rzęgło. Prędkość t, rzy odieieiu mometu 0 do mometu omilego ilik, jet zyw w dlzej części rcy rędkością rozłączi r bądź włączi w rzęgł S : d 0 0 r (w) =, gdzie: 0 = ; =,. (8) dt Proce zmiy rzełoŝei zleŝy od rzebiegu mometu moŝliwego do rzeieiei rzez rzekłdię odcz tej zmiy. Poz tem rzekryci momet te wyik z wrtości mometu moŝliwego do rzeieiei rzez rzęgło rozłącze bądź włącze. W tie rzekryci zleŝy od umy wrtości bezwzględych mometów moŝliwych do rzeieiei rzez ob rzęgł, od rędkości rozłączi i włączi rzęgieł orz od czu zwłoki t z, jki ułyął omiędzy chwilmi oczątku rozłączi jedego
WPŁYW WŁASOŚCI PRZEKŁADI PRZEŁĄCZAEJ POD OBCIĄśEIE... 9 rzęgł i oczątku włączi drugiego. Stouek umy wrtości bezwzględych moŝliwych do rzeieiei rzez rzęgł w tie rzekryci do mometu omilego ilik jet dlej zywy wółczyikiem rzekryci : + =. (9) 0 0 = 0 + 0 Jego wrtość oczątkow jet rów wrtości bezwzględej mometu 0 rzęgł rozłączego. Wyik o z wrtości wółczyik dmiru β rzęgł rozłączego, rędkości jego rozłączi r i czu zwłoki t z. Wrtość końcow k wyik z wrtości oczątkowej i rędkości rozłączi i włączi rzęgieł. Szczególy rzydek m miejce, kiedy rędkości rozłączi i włączi ą tłe. Wówcz: = β t ; (0); r r z k ()w = ; (); ()r gdzie: t z cz zwłoki, t r(w) cz rozłączi lub włączi rzęgł S. β r(w) =, () t r(w) Włości rzekłdi oiuje w tym rzydku oiem wielkości: wółczyiki dmiru mometu β orz rędkości rozłączi r i włączi w obu rzęgieł orz czy zwłoki t zr(m) dl redukcji i multilikcji. Bdie wływu wrtości rmetrów określjących włości rzekłdi rzebieg zmiy rzełoŝei w róŝych wrukch ruchu ciągik orz lizę i iterretcję wyików wygodiej jet rowdzić ztęując czy zwłoki wrtościmi oczątkowymi wółczyików rzekryci dl redukcji i multilikcji r, m zgodie z zleŝością (0). WPŁYW WŁASOŚCI PRZEKŁADI A PRZEBIEG ZIAY BIEGÓW Wływ rmetrów określjących włości rzekłdi rzełączej od obciąŝeiem rzebieg utomtyczej zmiy biegów był bdy metodą ymulcji komuterowej. Wykorzyto modele ciągik, wółrcy koł z odłoŝem orz ukłdu ędowego ciągik z ędem obie oie rzedtwioe w rcch Bidzińkiego [998, 999 i b]. Struktur modelu ukłdu ędowego jet okz ry 3.
0 Juz Bidzińki Φ t z t κ t + c d t dt -(Rtr t+qte t) g z z z b J t g Φ m i t - m z t; J Φ J g Φ g i i b i i i κ b b b κ + c + c d dt J b z b z z Φ b J m z d dt -(Rr +Qe ) J Ry. 3. Struktur modelu ukłdu ędowego ciągik z ędem obie oie i rzekłdią rzełączą od obciąŝeiem Fig. 3. A tructure of trctor driig ytem model with two-xle drier d gerbox witchble uder lod Φ Do ocey rzebiegu roceu zmiy rzełoŝei rzyjęto tęujące wkźiki: względy dek rędkości jzdy ciągik odcz zmiy biegu: z mi δ =, (3) gdzie: z rędkość jzdy w chwili rozoczęci zmiy rzełoŝei; mi jmiejz rędkość jzdy odcz zmiy rzełoŝei, z ektremle wrtości rzyiezei odieioe do rzyiezei ziemkiego: = mi o g ; = g, (4) ektremle wrtości zrięć, jko zmi rzyiezei odieioego do rzyiezei ziemkiego: d & mi = ; dt mi gdzie: rędkość jzdy ciągik; & d = dt, gdzie: d =, (5) g dt zczytowe wrtości mocy trci rzęgieł odieioe do mocy omilej ilik: t t =, =,, (6) rce trci rzęgieł rzekłdi w otci ich touku do mocy omilej ilik: L t k t j Lt = = t dt[ ] ; =,, (7) j= t j
WPŁYW WŁASOŚCI PRZEKŁADI PRZEŁĄCZAEJ POD OBCIĄśEIE... gdzie: t t = ; k liczb rzedziłów czu, w których rzęgło S rcuje z oślizgiem, t j ; t j chwil rozoczęci i zkończei oślizgu rzęgł S w rzedzile czu j. & /0 δ & /0 δ mi mi & mi /0 & mi /0 L t 0[] L t 0 [] t L t 0[] t L t 0[] t t ) r = w = 5 [/]. b) r =,5 /]; w = 5 [/]. Ry. 4. Przebiegi wrtości wkźików ocey rzy redukcji biegu w zleŝości od wrtości oczątkowej wółczyik rzekryci r. PrzełoŜei rzekłdi: i =,3; i = Fig. 4. Coure of elutio coefficiet lue t ger reductio deedig o the trtig lue of the coer coefficiet r.. Gerbox witche: i =,3; i = ry. 4 do 7 rzedtwioo wybre wyiki ymulcji. Wółczyiki korekcyje k r i k m dl iicjcji utomtyczej zmiy rzełoŝei rzyjęto rówe jedości. ZłoŜoo, Ŝe rędkości rozłączi i włączi rzęgieł rzekłdi rzełączej od obciąŝeiem ą tłe.
Juz Bidzińki Wzytkie wielkości oiujące t ciągik i jego ukłdu ędowego zotły rzedtwioe w oób bezwymirowy w otci ich touków do wielkości odieiei. Te ottie rzyjęto jko odowidjące rcy ciągik z omilą mocą ilik = 60 kw, rędkością jzdy,94 m/, oślizgiem względym kół ędzych = 0,, wółczyikiem rzyczeości µ = 0,53 i wółczyikiem oorów toczei f = 0,. ω 0 0 F 0 0 & ϕ & t [] ϕ & t [] Ry. 5.Przebieg redukcji dl wybrych wrtości rmetrów terowi rzęgłmi rzekłdi: =,5 / = 5 / ; r = 0,7. PrzełoŜei rzekłdi: i =,3; i = r w Fig. 5. A coure of reductio for the elected gerbox clutche teerig rmeter lue: r. =,5 / w = 5 /; r = 0,7.Gerbox witche: i =,3; i = 0 0 F ω 0 0 ϕ & & ϕ & t [] t [] r = w = 5 [/]. b) r =,5 [/]; w = 5 [/].. Ry. 6. Przebiegi wrtości wkźików ocey dl multilikcji biegu w zleŝości od wrtości oczątkowej wółczyik rzekryci m. PrzełoŜei rzekłdi: i =,3; i =. Fig. 6. Coure of elutio idictor lue for ger multilictio deedig o the trtig lue of the coer coeficiet m. Gerbox witche: i =,3; i =.
WPŁYW WŁASOŚCI PRZEKŁADI PRZEŁĄCZAEJ POD OBCIĄśEIE... 3 L t 0[] L t 0[] t t t L t 0[] L t 0 [] t 0 Ry. 7. Przebieg multilikcji dl wybrych wrtości rmetrów terowi rzęgłmi rzekłdi: r = w = 5 /; m =,0. PrzełoŜei rzekłdi: i =,3; i = Fig. 7. The multilictio coure for the elected lue of the gerbox clutche teerig rmeter lue... r = w = 5 /; m =,0. Gerbox witche: i =,3; i = PODSUOWAIE Przebieg redukcji jet brdziej korzyty, kiedy rędkość rozłączi rzęgł S jet miejz od rędkości włączi rzęgł S. Wytęują wtedy miejze zrięci w orówiu z rzydkiem, kiedy rędkości rozłączi i włączi rzęgieł ą tkie me. Wzrt co rwd obciąŝeie ciele rozłączego rzęgł S wyikjące z rcy i zczytowej wrtości mocy trci, jedkŝe jet oo zczie miejze od obciąŝei tego rzęgł odcz multilikcji (wówcz włączym). ObciąŜeie ciele rzęgł włączego S rzy oczątkowej wrtości wółczyik rzekryci r > 0,6 jet zikome. Podcz multilikcji jet wkze, by rędkości rozłączi i włączi rzęgieł rzekłdi były zbliŝoe. Szrięci dodtie ą wtedy miejze w orówiu z rzydkiem, kiedy rędkość rozłączi jet miejz od rędkości włączi, mimo Ŝe mkyml wrtość rzyiezei ieco wzrt. ObciąŜeie ciele włączego rzęgł S w obu rzydkch jet duŝe. oŝ je zmiejzyć zwiękzjąc rędkość włączi. Wzrtją jedk wtedy zrięci towrzyzące zmiie rzełoŝei. Otymle włości rzekłdi rzełączej od obciąŝeiem dl wruków ruchu odowidjących róŝym rcom ciągik moŝe być ozukiwe drodze wyzczi miimum fukcji celu F r(m) utworzoych dl redukcji i multilikcji ze wkźików rzyjętych do ocey roceu zmiy rzełoŝei. W rzydku tłych wrtości rędkości rozłączi i włączi rzęgieł wkźiki te ą fukcjmi trzech rmetrów: () r, () w, r(m) : gdzie: ( r(m) ) = [ δ,, o, &, & mi, t, t, L t, L t] = [,, ]. x, r(m) ()r ()w r(m) mi F r(m) ( x), (8) x
4 Juz Bidzińki PIŚIEICTWO. Bidzińki J., 998: odelowie i ymulcj roceów rzejściowych w ukłdzie ędowym ciągik roliczego. Prce X Symozjum SPD 0. Symulcj roceów dymiczych. Oficy Wydwicz Politechiki Wrzwkiej,. 3 38.. Bidzińki J., 999: odelowie i ymulcj komuterow zmi rzełoŝei od obcią- Ŝeiem w ukłdzie ędowym ciągik roliczego. otoryzcj i Eergetyk Rolictw cz. I. Wyd. Akdemii Roliczej w Lubliie,. 6 68. 3. Bidzińki J., 999b: odel wółdziłi koł z grutem dl komuterowych bdń ymulcyjych roceów rzejściowych w ukłdzie ędowym ciągik roliczego. otoryzcj i Eergetyk Rolictw cz. I. Wyd. Akdemii Roliczej w Lubliie,. 69 78. 4. Djik H., 985: Ciągiki. Teori ruchu i kotruowie. WKŁ, Wrzw. A EFFECT OF THE GEARBOX SWITCHABLE UDER LOAD PROPERTIES O A AUTOATIC CHAGE OF THE TRASISSIO RATIO PROCESS I A AGRICULTURAL TRACTOR Summry. Reult of comuter imultio of utomtic chge of the trmiio rtio by gerbox witchble uder lod i griculturl trctor re reeted i the er. Coditio to trt chge of the trmiio rtio, rmeter decribig gerbox roertie d qulity coefficiet of the ger hiftig roce re tted. A effect of the gerbox roertie o the tritio rocee tkig lce durig utomtic ger hiftig d the lue of the qulity coefficiet re reeted. Key word: griculturl trctor, driig ytem, trmiio, utomtic ger chge, gerbox witchble uder lod. Recezet: rof. dr hb. Kzimierz Lejd