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1、拖拉机离合器接合过程仿真与寿命设计24拖拉机与农用运输车Tractor&FarmTranspo~er第1期2005年2月拖拉机离合器接合过程仿真与寿命设计田全忠张曙彩王志超范京红王义平(洛阳拖拉机研究所洛阳471039)摘要:建立拖拉机机组,发动机离合器和拖拉机机组外阻力矩的数学模型,进行离合器接合过程仿真,以便准确地计算出滑磨功,并获取相应的仿真曲线,为拖拉机离合器寿命设计提供依据.关键词:拖拉机离合器接合过程仿真寿命设计SimulationofEngagementProcessandLifeDesignforTracto
2、rClutchTianQuanzhong.ZhangShucai,WangZhichao,FangJinghong,WangYiping(LouyangTractorResearchInstitute,Louyang471039,China)Abstract:Thesimulationmethodoftractorclutchengagementprocessisintroduced.Themathematicalmodelsoftractorsystemhavebeenestablished.Thesimulationofclut
3、chengagementprocesshasbeendoneandthesimulationcalvehavebeengotten.Theenergyofshdingintheclutchengagementprocesscouldbecaculatedveryaccurately.Thetruecalcula—fionbasisisprovidedforlifedesignoftractorclutch.Keywords:Tractor,Clutch,Engagementprocess,Simulation,Lifedesign随
4、着车辆传动技术的不断发展,特别是电液控制技术日益广泛的应用,使拖拉机整机技术性能和可靠性指标达到了相当的水平.主离合器,动力换挡变速换挡离合器,动力输出轴装置电液控制离合器等分离接合部件在传动系统中扮演着非常重要的角色.根据目前国际农业装备与设施的发展趋势,农用拖拉机以及相关的设备更新换代周期越来越短,性能更加完善,可靠性更高,因此,国外着名农机产品制造公司对部件的基础研究与开发工作投人了大量的人力和物力,且取得了一些突破性的成果,并应用于实际产品中,值得国内企业借鉴.国内以往的离合器设计还是依据于传统的设计方法,研制周期较长,费用
5、也大,为此欲探求离合器接合过程的仿真技术,并利用其进行寿命设计.这项工作可以在设计中进行,也为保证离合器最佳设计提供一种研究方法.1拖拉机起步过程仿真模型的建立1.1离合器数学模型离合器数学模型,可视为以离合器为中间联系的发动机与拖拉机其它部件相连接的等效双质量系统,如图1所示.TeMmM__{二HH二卜图1离合器系统模型图根据动力学方法,其系统的运动微分方程为:f=—M,tJ=Mm—式中——发动机转矩,N?Ill——离合器摩擦力矩,N?Ill——拖拉机机组工作外阻力矩,N?Ill——发动机转动惯量,kg?Ill——已经折算到离合器
6、从动部件上的系统从动环节的全部转动惯量,kg?Ill——离合器主动件角加速度,rad?s——离合器从动件角加速度,rad?s1.2发动机模型在产品设计中,选配发动机时,设计人员首先得到的是发动机的外特性曲线和其相关联尺寸,它基本上反映了该发动机的动力性,经济性和排放方面的指标.对于离合器设计,仅用到其转矩与转速变化的关系曲线,如图2所示.图2上的n.点为发动机标定点转速,当n.<n时,发动机处于非调速区段,其转矩曲线为二次曲线;当n.>neb时,发动机处于调速区段,其为线性曲线.因此,发动机转矩值与转速变化关系用方程描述
7、如下:『Te=A1n:+A2ne+A3,i:An.+A式中A～A为发动机转矩与转速变化关系曲线拟合田全忠等:拖拉机离合器接合过程仿真与寿命设计因数,为发动机转速.转速nd(rrain.00图2发动机转矩与转速变化关系曲线1.3离合器摩擦力矩变化模型离合器接合过程中,其摩擦力矩是逐渐增加的,其增长情况与离合器压盘完全压紧时间r有密切的关系,在压盘完全压紧时间这点上,摩擦力矩增长到最大值M一.其增长规律可用下式表示:M=(1一e)…(N?m)(3)式中一离合器设计转矩储备系数A——常数,一般取4～6——发动机标定转矩值,N?mt——接合
8、过程中所需的总~,-Jl司,S——离合器从动件开始滑磨到滑磨结束所需时间,S1.4拖拉机机组工作外阻力矩模型拖拉机机组工作外阻力矩M,实质上可以认为是机组工作阻力矩M,折算到离合器从动件上的阻力矩.拖拉机农田工作时一般在低中速挡,此时
