Влияние алгоритма включения блокировочного фрикциона на управляемость быстроходной гусеничной машины при повороте на месте

Быстроходные гусеничные машины (БГМ), в том числе БМП-3, оснащаются гидрообъемны-ми передачами (ГОП), которые предназначены для совершения бесступенчатого поворота с различными радиусами. При попытке разворота на месте БГМ возникает перегрузка ГОП, что значительно ограничивает возможности маневрирования и приводит к потере управляемости; к замедлению входа в поворот на месте; к низкой средней скорости установившегося поворота; к невозможности совершения полного разворота на месте; к ограничению разворота на месте в зависимости от типа грунта [1].

Эти ограничения связаны с мощностью ГОП, реализация которой по полнопоточной схеме приводит к росту массы и габаритов, что невозможно в имеющихся габаритах моторнотрансмиссионного отделения БМП-3. По этой причине необходимо найти такие схемные решения, которые бы обеспечили высокие характеристики всех показателей: диапазона непрерывного изменения передаточных отношений, КПД, массы и объема. Авторами в работе [2] предложен метод снятия ограничений применением блокировочного фрикциона (БФ), работающего параллельно ГОП. Работа БФ основывается на показаниях четырех датчиков – скорости поворота штурвала управления поворотом; интенсивности нарастания давления в магистралях нагнетания и всасывания; углового ускорения корпуса машины. Показания датчиков в безразмерной форме суммируются и при превышении полученной суммой определенного заранее предела формируется сигнал на включение БФ.

В качестве объекта исследований выбрана БМП-3, кинематическая схема которой приведена на рис. 1. Выбор БМП-3 обусловлен тем, что в ней реализована наиболее современная схема с ГОП в механизме поворота (МП) и для нее остро стоит вопрос модернизации и повышения управляемости.

Для разрешения сложившихся ограничений управляемости разработана новая кинематическая схема (рис. 2), где в качестве помощника ГОП использован БФ МП.

На рис. 2 изображена кинематическая схема с БФ, помогающим ГОП. Для оценки новой схемы проведено исследование управляемости БГМ при различных алгоритмах управления БФ или бортовым тормозом (БТ) механизма поворота [2, 3].

Как известно, изменение направления движения влияет на распределение нагрузки в ГОП и БФ и, следовательно, на все агрегаты трансмиссии.

Расчетные исследования проведены методом имитационного моделирования поворота на месте с помощью пакета программ в среде программирования VisSim.

Проведение имитационных испытаний работоспособности новых алгоритмов включения БФ или БТ, приведенных в работе авторов [2], предполагает выполнение последовательности следующих этапов:

• •    определение коэффициентов усиления по каждому из 4 фиксированных параметров в безразмерной форме и предельного значения суммы этих параметров;

• •    определение параметров МП при входе в поворот на месте и движении по радиусу, равному колее машины, как без помощи БФ или БТ, так и при их совместной работе;

• •    проведение анализа графиков давления ГОП и времени входа в поворот с целью оценки управляемости БГМ.

Рис. 1. Кинематическая схема БМП-3: ДВС – двигатель внутреннего сгорания, З.Х. – задний ход, П.Х. – передний ход, Н – насос ГОП, М – мотор ГОП

Рис. 2. Кинематическая схема БМП-3 с БФ в МП: БФ – блокировочный фрикцион

Краткие сообщения

Исследования показали, что без помощи вспомогательных систем ГОП за все время своей работы перегружается как при входе в поворот, так и в движении по заданной траектории. Расчет схемы со штатной трансмиссией БМП-3 при повороте на месте показал, что ГОП перегружается в течение 6,5 с (рис. 3, а). Это влияет на радиус траектории движения, который не равен колее машины и не обеспечивает заданный радиус. Время разворота на 360° в поворот соста-вило10,5 с.

а)

Рис. 3: а – относительное давление ГОП; б – траектория движения

б)

Влияние нового алгоритма на поворот БГМ на месте представлено на рис. 4: снижается продолжительность работы ГОП на клапане до 0,2 с, (а в некоторых случаях и вовсе удается избежать перегрузки по давлению). Время разворота на 360° снижается до 9,6 с. Характер и значение давления в установившемся повороте при этом не изменяются. Обеспечивается заданный штурвалом радиус траектории движения, равный колее машины – 1,3 м (см. рис. 4, б).

Рис. 4: а – относительное давление ГОП; б – траектория движения

Предлагаемые схемные технические решения и алгоритмы управления позволяют обеспечить адекватное поведение БГМ при повороте на месте и в более тяжелых дорожных условиях (при увеличении сопротивления грунта).

Выводы

• 1.    БМП-3 имеет ряд ограничений возможности разворота на месте: превышение давления в нагнетательной магистрали ГОП, как следствие, невозможность безусловного совершения заданного маневра; длительное время входа в поворот; невозможность маневра в тяжелых дорожногрунтовых условиях.

• 2.    Применение схемы трансмиссии с ГОП и БФ в МП, а также разработанный алгоритм управления БФ по сумме показаний четырёх датчиков позволяют избежать ограничений управляемости.

• 3.    Введение управляемых БФ дает возможность оптимизации режимов работы трансмиссии совместно с ГОП при маневрировании БГМ.

• 4.    В результате математического моделирования и проведения расчетных исследований удалось доказать, что время работы ГОП при перегрузке по давлению снижается с 6,5 до 0,2 с, а время входа в поворот на месте с 10,5 до 9,6 с.