Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Колесные и гусеничные машины

Диссертационная работа:

Шеломков Сергей Александрович. Метод управления мощностными потоками в электротрансмиссии полноприводной многоосной колесной машины : дис. ... канд. техн. наук : 05.05.03 Москва, 2007 269 с. РГБ ОД, 61:07-5/2208

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Экспериментальные, теоретические исследования и опыт эксплуатации показывают, что на динамику разгона, подвижность, топливную экономичность колесных машин значительное влияние оказывает схема подвода мощности к ведущим колесам. Особенно это важно для многоосных колесных машин (МКМ).

Улучшение указанных эксплуатационных свойств МКМ связывают с концепцией рационального распределения мощности по колесам в зависимости от условий движения. Для отдельных режимов эксплуатации в коммерческих автомобилях это решают противобуксовочные системы. Однако последнее время возрастает интерес к, так называемым, «гибким» трансмиссиям (электро- (ЭТ) и гидрообъемным (ГОТ)), так как механические не в полной мере удовлетворяют указанным требованиям, поскольку распределяется мощность по колесам в них неоптимальным образом, присутствует «циркуляция» мощности (в блокированных), сложность конструкции не позволяет управлять каждым колесом индивидуально. Этих недостатков лишены ГОТ и ЭТ и позволяют реализовать практически любой способ распределения мощности по колесам. Однако практически у всех созданных в прошлом ЭТ и ГОТ эти положительные качества нивелировались двумя основными недостатками: невысоким КПД, особенно при частичных нагрузках, обусловленным несовершенством конструкций составных частей, и отсутствием специально разработанного способа управления трансмиссией. Поэтому, как показывает опыт, для «гибких» трансмиссий возникает задача разработки оптимального способа распределения мощности по колесам МКМ. Таких способов было предложено немало, но они были либо теоретическими (и их невозможно было реализовать), либо были созданы для устаревших на сегодняшний день конструкций ЭТ, с низким техническим уровнем. Для современных конструкций ЭТ полноприводных МКМ такие способы управления практически отсутствуют.

Похожие задачи - по управлению многоприводной ЭТ возникают и перед разработчиками электровозов и тепловозов, так как на них все чаще применяют двигатели переменного тока, в том числе и асинхронные.

Таким образом, существует и требует своего решения актуальная научная проблема создание метода управления ЭТ МКМ. Важнейшей научной задачей в этой проблеме является разработка метода управления ЭТ с асинхронными тяговыми электродвигателями (ТЭД), управляемыми по угловой скорости колес. Поскольку данный тип ЭТ с этим способом управления ТЭД, по мнению большинства исследователей, является одним из наиболее перспективных.

Цели и задачи. Целью диссертационной работы является обоснование и разработка метода управления ЭТ МКМ с асинхронными ТЭД по угловой скорости колес, позволяющего снизить мощность потерь в многоприводной

/ о

ЭТ и реализовать колесами максимально возможные по сцеплению тяговые силы.

Для достижения намеченной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

  1. Разработан метод управления ЭТ с асинхронными ТЭД, управляемыми по угловой скорости, отличающийся низкими потерями мощности в ЭТ МКМ и реализацией колесами максимально возможных по сцеплению тяговых сил;

  2. Разработана математическая модель движения МКМ с ЭТ, с возможностью управления ЭТ различными разработанными способами, которая позволила обосновать разработанный способ управления ЭТ и является основой предлагаемого метода;

  3. Разработана оригинальная модель взаимодействия колеса с опорной поверхностью;

  4. Экспериментальная проверка адекватности разработанной модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью, работоспособности САУ ЭТ макета 12x12 и составных частей ЭТ.

Методы исследований. Исследования проводились с использованием численных методов моделирования движения МКМ с закрепленным рулем при различных способах управления ЭТ и внешних воздействиях. Экспериментальные исследования основывались на использовании макетного образца МКМ 12x12 с ЭТ, частных экспериментах в стендовых условиях ТЭД мотор-колеса макета и экспериментальной проверки адекватности модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью.

Объектом исследования является ЭТ МКМ с индивидуальным приводом асинхронных ТЭД, управляемых по угловой скорости.

Научная новизна. Новизна полученных результатов работы при решении вышеуказанной научной задачи заключается в том, что в ней:

  1. Обоснован и разработан метод управления ЭТ МКМ с асинхронными ТЭД по угловой скорости колес, позволяющий снизить мощность потерь в многоприводной ЭТ и реализовать колесами максимально возможные по сцеплению тяговые силы;

  2. Создана математическая модель движения МКМ с учетом потерь энергии в ЭТ, позволяющая моделировать различные типы ЭТ для выбора оптимального способа их управления;

  3. Разработана оригинальная модель взаимодействия колеса с опорной поверхностью, для применения в модели движения МКМ с ЭТ. Практическая ценность работы. На основе результатов выполненных

исследований для практического использования при разработке способов управления ЭТ создан комплекс программ для ЭВМ. Использование комплекса позволяет имитировать плоское движение МКМ с ЭТ, управляемой по различным законам и способам, в различных дорожных условиях, и тем самым, позволяет значительно сократить сроки разработки САУ ЭТ.

Реализация результатов работы. Диссертационная работа выполнена в Научно-производственном центре «Специальное машиностроение» (НПЦ СМ) и на кафедре СМ-10 «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана. В основу диссертации положены результаты исследований, полученные автором лично и в соавторстве при выполнении плановой научной тематики НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, в ходе выполнения Гособоронзаказа по договорам с войсковыми частями 93603-Н и 73835 с 2002 г. по 2006 г. в качестве ответственного исполнителя и исполнителя отдельных этапов тем.

Разработанный способ управления ЭТ с асинхронными ТЭД реализован в макете 12x12 полной массой 90 т, созданного в НПЦ СМ.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждались на:

научных семинарах кафедры СМ10 «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана в 2003...2006 гг. (г. Москва);

научно-технической конференции МГТУ секции «Транспортное машиностроение» проходившей в 2002 г. (г. Москва);

14-м симпозиуме: «Проблемы шин и резинокордных композитов» ФГУП «НИИ Шинной промышленности» в 2003 г. (г. Москва);

VI международной научно-практической конференции ЮНЕСКО «Участие молодых ученых, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных технологий» в 2003 г. (г. Москва);

научном семинаре МГТУ МАДИ в 2004 г. (г. Москва);

47-й международной научно-технической конференции «Повышение конкурентоспособности автотранспортных средств» в 2004 г. (г. Минск);

международной научно-технической конференции «Механика-Машиностроение» в 2005 г. (г. Минск);

научном семинаре в ОАО «Инновационная фирма «НАМИ-Сервис»» в 2007 г. (г. Москва).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в семи статьях и изложено в пяти отчетах по НИР.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, результатов и выводов по работе, списка использованных источников ( наименования) и приложения. Работа изложена на 269 листах машинописного текста, в том числе 161 рисунок, 19 таблиц и приложения.

СО/ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы диссертации, определена цель работы, приведено краткое содержание выполненных исследований и отражены основные положения, которые выносятся на защиты.

В первой главе изложены состояние вопроса и обоснование решаемой научной задачи. Исследованы подходы к выбору схем привода автомобилей, в том числе и специальных МКМ. Проведен анализ результатов созданию ЭТ МКМ. Рассмотрены основные преимущества и недостатки известных моделей колеса, применяемых при моделировании плоского движения МКМ с различными типами трансмиссий. Отмечается, что исследования, вошедшие

в диссертацию, опираются на научные разработки Д.А. Антонова, Б.Н. Бело-усова, А.Б. Дика, А.А. Купреянова, Г.А. Смирнова, Ю.В. Пирковского и других, труды научных школ МГТУ им. Н.Э. Баумана, академии БТВ, 21 НИИИ МО РФ и ФГУП ГНЦ «НАМИ».

Необходимо отметить работы в этой области П.В. Аксенова, А.С. Литвинова, В.Н. Наумова, В.Ф. Платонова, В.И. Соловьева, Е.А. Чудакова, СБ. Шухмана, А.И. Яковлева и др.

На основании анализа существующих работ, посвященных схемам привода автомобилей, ЭТ МКМ и моделей колеса, было сделано заключение, что внутренние потери мощности ЭТ при движении по твердым дорогам рациональнее учитывать не по изменению скорости движения, а по изменению мощности затрачиваемой на движение; одни из наиболее перспективных на сегодня ЭТ с асинхронными ТЭД, предусматривающими управление колесами по угловой скорости; для специальных МКМ с ЭТ необходима разработка специальных способов управления этими трансмиссиями, только в этом случае возможно использование всех преимуществ ЭТ, а этих способов управления, для таких ЭТ, пока создано не было; для обоснования способа управления ЭТ необходимо разработать математическую модель МКМ и модель взаимодействия колеса с опорной поверхностью. В связи с вышеизложенным были поставлены цель и задачи, сформулированные выше.

Вторая глава посвящена описанию предложенного автором способа управления ЭТ, методу его создания и математической модели плоского движения МКМ с ЭТ по опорной поверхности с описанием процессов в пятне контакта колеса и учетом его упруго-демпфирующих характеристик. Для модели плоского движения МКМ приняты следующие основные допущения:

  1. Опорная поверхность - твердая и ровная (подъем или косогор);

  2. Колебаниями корпуса МКМ и центра колеса пренебрегаем;

  3. Нормальная нагрузка колеса зависит только от наклона опорной поверхности и перераспределении веса МКМ при движении с ускорением;

  4. Плоскость вращения колеса - вертикальная;

  5. Не учитывается зависимость фрикционных свойств материалов шины и опорной поверхности от температуры при нестационарном качении.

Расчетная схема модели и уравнения движения МКМ в неподвижной системе координат (СК) представлены ниже (рис. 1 и уравнения 1-6):

^.^-[^.^^в + ^Я^-аЫв-Р^-Р^ (1)

м. -Уо, = -(і **)««* + [ *»)-coe* + F., -Рш, (2)

^ё = мщ (3)

MYOi=(RIl„+-+Rx6J-B/2-(RIu+-+K6J,)-B/2-

- (Ryln + RyU )-/^- (Ry2lt + Rfllt )-L2^- {Ry3n +Ry2ll)- Ц-ь - (RyA„ + Ку*л) 4м>

(4) (5) (6)

Рис 1. Расчетная схема модели движения МКМ где хоьуоі - координаты т. d в неподвижной СК; 8 - угол поворота МКМ относительно неподвижной СК; Ма - масса МКМ; J0iTC - момент инерции МКМ вокруг вертикальной оси относительно т. Ой R-хмі, Яхмі (Rym» RyhO - проекции реакций в пятне контакта і-го колеса, на ось Хм (YM) подвижной СК; Fox, Foy -составляющие силы веса действующие на МКМ при движении по косогору; Pwx, ?wy - сила аэродинамического сопротивления движению МКМ; В - колея МКМ; ,..., Ls-e - расстояния между осями 1 и 6,..., 5 и 6 МКМ; L^ - расстояние между центром масс МКМ и осью 6; Jn - момент инерции сектора шины і-го колеса взаимодействующей с опорной поверхностью (см. рис. 2 б); Фы - угловая координата JKi; Jn - момент инерции ротора і-го ТЭД, редуктора, ступицы колеса и оставшейся части шины; фп - угловая координата Jn; Скр -крутильная жесткость шины; Кц, - крутильное демпфирование шины; Rx, -реакция в контакте колеса с опорной поверхностью; Мп - крутящий момент i-го ТЭД; Mr, - момент сопротивления качению і-го колеса; гксі - радиус качения в свободном режиме i-ro колеса.

Модель качения эластичного колеса, нагруженного со стороны МКМ одновременно нормальной нагрузкой PZl) тяговым моментом Мк, и боковой силой Руї взята из апробированной методики А.Б. Дика (рис. 2 а). В ней заложены, действующие со стороны опорной поверхности на колесо, нормальная Rzi, продольная Rx*,, и боковая Ry„, реакции, а также момент сопротивления качению Mfi. Влиянием стабилизирующих моментов пренебрегаем. Где Rx:, - суммарная реакция в пятне контакта; Vj - линейная скорость центра колеса спроецированный на опорную поверхность; V«„ - линейная скорость центра колеса, при свободном качении без увода с угловой скоростью ю; Vs, -линейная скорость проскальзьгоання колеса; 5, - угол увода колеса; ps, - угол между векторами Vsi и VXMi; Pr, - угол между векторами Rxmi и Ri,.

Рис. 2. Силы и скорости катящегося с уводом колеса, разделенного на два

крутильных элемента. Кинематическими параметрами, характеризующими режим качения колеса и его реакции, приняты продольное и боковое проскальзывания колеса:

'Хм,

S, =cosS,—

Syi = sin 8t S.

K^f,

0,=on*|/--

(7)

(8) (9)

(10)

Это позволяет рассчитать RXMi и RyMi с помощью обобщенной «f-S» диаграммы, предложенной Диком, представляющей собой пространственное объединение q>x(S) и (p/S) диаграмм через Rh, следующим образом:

^,=^-/(5,,^) (П)

Диком показано, что не использование значениий S,^ и S^y для задания «f-S» диаграммы дает незначительную ошибку. Построения этих зависимостей по его методике дало значения 8,фХ=0.03...0.05 для льда (срхпих=0.1). Что расходится с данными большинства исследователей, по их данным S^x для шин не бывает меньше 0.10, а обычно 0.15 ... 0.25. В данной работе такая ошибка была признана недопустимой и автором предложено корректировка методики Дика - использование экспериментальных значений SrpX и S^y.

Также модель Дика была уточнена с помощью коррекции максимальных коэффициентов сцепления в продольном и боковом направлениях по методике Д.А. Антонова и с помощью зависимости X=f(Rz, pw), предложенной В.А. Петрушовым. При этом учитывается линейная скорость МКМ, прослойка воды на дороге, изменение нормальной нагрузки, отклонение давления воздуха в шине, износ протектора, изменение характеристик шины от ее температуры.

Разделение колеса на два крутильных элемента было предложено А.А. Купреяновым (рис. 2 б). Это преследует цель заложить в модель податли-

вость шины на кручение и учесть упруго-демпфирующие характеристики колеса в окружном направлении. Это позволяет учесть взаимосвязи силовых и кинематических параметров колеса не только в диапазоне низких частот, как в работе Дика, но и в области высоких (до 40 Гц), что важно при учете переходных процессов обусловленных переменным крутящим моментом или переменным углом увода, как показано А.А. Полунгяном и А.А. Купреяновым. Такие режимы имеют место при работе противобуксовочных систем и т.д.

Крутящий момент ТЭД вычисляется согласно различным схемам ЭТ рассмотренным в данной работе, с помощью модели электродвигателя с преобразователем частоты, взятой из электротехнической литературы (работы Ключева В.И. и Осипова О.И.).

В модель заложено несколько способов управления ЭТ МКМ, в том числе и разработанный автором. Согласно исследованиям, выполненным в НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, наиболее приемлемым является вариант с регулированием по угловым скоростям колес, так как их контроль реализуется простым и надежным способом, а управление ТЭД по частоте вращения на сегодняшний день один из наиболее отработанных и надежных. В предложенном способе водитель управляет МКМ с помощью педали угловой скорости эквивалентного колеса УСЭК (аналог педали «газа»), рулевого колеса и задатчика положения полюса поворота. УСЭК - угловая скорость колеса идеальной геометрии находящегося по середине базы на середине колеи МКМ и его плоскость вращения совпадает с вектором скорости данной точки (т.е. колесо катится по траектории движения МКМ и его плоскость вращения касательная к ней). В движении колеса могут оказаться в разных условиях по сцеплению, и для реализации каждым из них максимальной тяговой силы требуется задать им различное проскальзывание, что водителю сделать невозможно. В способе управления водитель педалью УСЭК задает линейную скорость МКМ (произведением УСЭК на статический радиус колеса).

При криволинейном движении угловые скорости колес корректируются САУ с учетом кривизны их траекторий по углу поворота рулевого колеса и положения полюса поворота, что значительно уменьшает возможность «циркуляции» мощности в этом случае.

САУ облегчает водителю управление МКМ в различных дорожных условиях. Это реализовано, в том числе, и введением 5 зависимостей УСЭК от угла отклонения педали (аналог многоступенчатой трансмиссии).

«Циркуляция» мощности в ЭТ может иметь место и при прямолинейном движении, что часто встречается на практике в МКМ и приводит к значительному расходу топлива, износу шин и неравномерности тяговых сил по колесам. Для исключения этого в способе управления ЭТ предусмотрено:

  1. С заданной точностью при прямолинейном движении угловые скорости всех колес задаются САУ равными.

  2. При переходе ТЭД в тормозной режим, отключать этот ТЭД от питания. При этом угловая скорость этого колеса будет отличаться от скоростей

остальных колес, из-за отличия радиуса качения в свободном режиме.

  1. В зависимости от значений кинематических параметров колеса ему задается большее значение угловой скорости, что переводит колесо в ведущий режим и выравнивает продольные реакции по всем колесам МКМ.

  2. Новое значение угловой скорости поддерживается в течение определенного времени, а потом САУ производит контроль ряда условий и при необходимости устанавливается новое значение угловой скорости колеса.

Кроме того, разработанный способ непрерывно ограничивает величину проскальзывания колес для реализации ими максимальной силы тяги. В способе управления это заложено тремя альтернативными вариантами:

І.По контролю отношения линейного ускорения корпуса МКМ к угловому ускорению каждого колеса: а^/Е^К^. В случае выполнения условия уменьшается угловая скорость этого колеса, пока отношение aje\ не станет > Кк. Этот способ позволяет определить момент начала перехода колеса в буксование, он используется в современных ПБС. Его можно назвать способом регулирования проскальзывания колес по прогнозу возможного буксования.

2. По контролю проскальзывания каждого колеса: S,>SnjxM, и в случае выполнения уменьшает угловую скорость колеса, пока проскальзывание не станет меньше Snpea. Это условие является ограничением угловой скорости колеса по заданному проскальзыванию и позволяет индивидуально регулировать проскальзывание в оптимальных пределах, это способ регулирования непосредственно проскальзывания колес.

З.По крутящему моменту. САУ контролирует проскальзывание каждого колеса на предмет выполнения условия: S^S^^. В случае выполнения значение крутящего момента колеса принимает за предельное. Далее САУ поддерживает крутящий момент колеса не больше этого предельного значения, определенное время. Это ограничение угловой скорости колеса по заданному проскальзыванию с помощью крутящего момента на ТЭД, что позволяет индивидуально регулировать крутящий момент каждого колеса, не допуская превышения предела по сцеплению. Это способ регулирования непосредственно крутящих моментов колес.

Во всех трех вариантах реализуется ограничение проскальзывания колес и поддержания тяговых сил максимально возможными по сцеплению. Фактически этим реализуется ограничение подводимых к колесам мощностей (моментов), в первых двух вариантах косвенно, а третьем напрямую. Выбор из них наиболее рационального варианта для конкретной ЭТ может быть сделан с учетом особенностей эксплуатации МКМ и результатов моделирования этих способов с помощью выше описанной модели. Первые два варианта ограничения проскальзывания колес были реализованы в ЭТ макета 12x12, так как их реализация возможна при регулировании ТЭД мотор-колес по угловой скорости вращения. Третий вариант требует векторного управления ТЭД, что позволяет управлять угловой скоростью и крутящим моментом. Однако этот способ пока не достаточно отработан и надежен для использо-

вания его в ЭТ МКМ, но в будущем ситуация может измениться. Поэтому наличие этого способа ограничения проскальзывания, по мнению автора, вполне оправдано.

Используя модель плоского движения МКМ, можно для ЭТ, управляемой различными способами, оценить мощности потерь в ТЭД, механических приводах между ними и колесами и в самих катящихся колесах и на основе этих мощностей потерь судить о целесообразности применения того или иного способа управления. Для расчета мощности потерь в зависимости от внешнего сопротивления модель плоского движения МКМ была упрощена, так как объем вычислений возрастал, а потребность в моделировании процессов в пятне контакта отсутствовала. Полученная модель позволила рассчитать Ми и Rxi, аналогично модели Смирнова ГЛ. (рис. 3 а). Отличие ее в том, что в расчетах полностью имитировался предложенный способ управления ЭТ: с последовательным отключением ТЭД колес с отрицательными М^ (рис. 3 б), а затем задание им большего значения угловой скорости.

О 0.07 0.14 Oil 0.28 035 0 007 0.14 0.21 ІЛ 035

Кт Кт *-

а б

Рис. 3. Продольные реакции колес

Рассчитанные значения Кж для случая управления ЭТ по принципу равенства угловых скоростей колес представлены на рис. 3 а. Как видно из графиков, отрицательные реакции на колесах, т.е. «циркуляция» мощности сохраняются до значительных значений внешнего сопротивления. Причина этого, как показано Ю.В. Пирковским, ГА. Смирновым и др. - отличие в радиусах качения колес в ведомом режиме, из-за различных размеров колес (допуск на размер, износ), нормальных нагрузок, давления воздуха в шинах, их движением по различным траекториям в поворотах, а также кинематического несоответствия в любой трансмиссии (особенно у МКМ).

Макет 12x12 был оборудован шинами 1600x600-685 В-178 чьи статические радиусы в процессе эксплуатации принимали различные значения, отличаясь от номинального 730 мм на -4,1...+1 % (до -15%). Согласно ГОСТ

17394-79 «Шины широкопрофильные с регулируемым давлением» допуск на статический радиус этих шин 730±12 мм (730 мм ±1,6 %). В процессе испытаний были проведены неоднократные замеры статических радиусов, результаты которых приведены в приложении и были заложены в расчет.

Для сравнения различных вариантов управления ЭТ рассчитывались мощности потерь участка: «ТЭД-редуктор-колесо» (рис. 4). Где К,л - электрическая мощность потребляемая ТЭД (или вырабатываемая им в режиме рекуперации); Nn0T тэд - мощность потерь в ТЭД; N-пэд - механическая мощность ТЭД; Мтэд - крутящий момент ТЭД; шТЭд - угловая скорость ТЭД; NnOT pea - мощность потерь в редукторе; Nk - мощность на выходе редуктора; Мк -крутящий момент на выходе редуктора; сок - угловая скорость выходного вала редуктора; NfK- мощность сопротивления качению шины, где:

Nft = M,

Рис.4

Указанную зависимость мощности сопротивления качению от Rx можно использовать для получения экономии мощности на сопротивление качению. Чтобы обеспечить это предлагается увеличение угловой скорости ведомого колеса на постоянный (а) или переменный (б), от кинематических параметров колеса, коэффициент Кщ. Для оценки мощности, теряемой в ТЭД, используется график его КПД, полученный по результатам стендовых испытаний.

Таким образом, используя в основе равенство угловых скоростей колес можно реализовать семь различных способов управления ЭТ:

  1. Торможением ТЭД противовключением;

  2. Торможением ТЭД на тормозных резисторах;

  3. Торможением ТЭД с рекуперацией электрической энергии;

  4. Отключением ТЭД колес с отрицательными продольными реакциями;

  5. Увеличением угловой скорости ведомого колеса на вариант а);

  6. Увеличением угловой скорости ведомого колеса вариант б);

  7. «Идеальный» режим управления.

«Идеальным» режимом был принят вариант, когда все продольные реакции колес равны (что может быть реализовано, например, при одинаковых статические радиусах), т.е. полностью исключалась «циркуляция» мощности. Реализовать это на практике не возможно, но он будет полезен для сравнения с ним по эффективности всех остальных режимов. КПД участка трансмис-

сии: «ТЭД-редуктор-колесо» рассчитывалась через сумму электрических мощностей, подведенных от силовой установки к ТЭД, и мощности, необходимой на движение МКМ:

(13)

1уч_тр

Ь«иж

В третьей главе приведены результаты расчетов по математической модели из второй главы.

Плоское движение МКМ: Максимально интенсивный разгон на подъеме в 8 по льду (фхшах=0-2) представлен на рис. 5 и 6 (графики для одного колеса). Где 1 - без ограничения угловых скоростей колес, 2 - при регулировании угловых скоростей по проскальзыванию, 3 - при регулировании по отношению ускорений, 4 - при регулировании по крутящему моменту. Максимально интенсивный разгон на подъеме в 0.1 на «миксте» (справа лед фхпшх=0.1, слева асфальт фтшх=0.7) представлен на рис. 7 и 8. Где 1 - без ограничения угловых скоростей колес, 2-е ограничением для максимально возможного разгона и хорошей устойчивости, 3-е ограничением для лучшей устойчивости, 4 - вариант равенства крутящих моментов по всем колесам. Результаты расчета потерь мощности на участке ЭТ: «ТЭД-редуктор-колесо», при управлении различными способами, скорость МКМ 12 м/с приведены на рис. 9. Как видно, предложенные способы управления ЭТ позволяют сэкономить заметную часть мощности силовой установки, что позволит улучшить экономичность МКМ. Особенно это будет заметно при движении по дорогам с усовершенствованным покрытием, а ведь именно в этих условиях от МКМ требуют максимальной экономичности. Кроме этого колесами МКМ реализуются максимально возможные по сцеплению продольные силы, что обеспечивает наилучший разгон, при незначительном влиянии на курсовую устойчивость. При необходимости это воздействие можно еще более снизить, незначительно проиграв в динамике разгона.

I, 4

V,

%.

м/с

—» с

-*- С

Рис. 5. Продольные реакции колеса Рис. 6. Линейная скорость МКМ

О 2 4 б 8 10 12

а е- *

Кт 5*-

Рис. 9. КПД участка ЭТ

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований, полученных в ходе исследовательских испытаний макета 12x12 с ЭТ и всеколесным рулевым управлением, а также эксперименты с датчиком действительной скорости МКМ и по определению параметров математической модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью. Дается описание макетного образца, экспериментального оборудования, контрольно-измерительного комплекса. По результатам представленных экспериментов дается оценка адекватности математической модели и подтверждается положения предложенного во второй главе способов управления ЭТ.

Были проведены эксперименты для принципиальной проверке адекватности модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью. Получены ре-

зультаты на стенде с беговыми барабанами (автомобиль УАЗ-3741 с шинами 8,40-15) при стационарных (рис. 10 и 11) и нестационарных режимах (рис. 12) в которых подтверждено следящее изменение радиуса качения вслед за изменением продольной реакции. Экспериментальная зависимость A.=f(V) не имеет аналогов и можно утверждать, что она получена впервые.

ХІ0-*

м/Н

1 - при 40 км/ч; 2 - при 50 км/ч;

3-60 км/ч; 4 - при 70 км/ч.

Рис. 10

Рис. 11

рад* *

а. Угловые скорости вращения колеса (1) „ _ , „

и барабана (2) б' Радиус кетеши колеса: = ~ !»гес ~ 2

Рис. 12

На местности были получены зависимости изменения угловых скоростей ведущих колес автомобиля УАЗ (рис. 13). Похожие данные были получены расчетным путем по предложенной в работе модели взаимодействия колеса с опорной поверхностью, для механической трансмиссии аналогичного автомобиля с дифференциалом в узловой точке (рис. 14).

Анализ полученных экспериментальных и расчетных данных позволяет говорить о наличии автоколебаний в трансмиссии за счет буксования колес; амплитуда колебаний угловой скорости больше на буксующем колесе, а амплитуда моментов больше на небуксующем колесе; частота и амплитуда колебаний угловой скорости колес зависит от фрикционных свойств опорной поверхности. Как видно из рисунков 13 и 14 амплитуды и частоты характер-

ных колебаний близки друг другу.

раде

б б

Рис. 14 Угловая скорость колес

Рис. 13 Угловая скорость правого колеса (1), левого (2) Были подтверждены параметры асинхронного электродвигателя, используемого в мотор-колесе, во всем диапазоне частот вращения. При этом электродвигатель показал высокую энергетическую эффективность (КПД в основном диапазоне частот вращения не менее 0,92).

Проверена работоспособность датчика линейной скорости МКМ, примененного в САУ макета 12x12, его погрешность измерения не более 3 %.

Приложение содержит подробное описание способа управления ЭТ МКМ, разработанного автором работы, который изложен во второй главе.

Подобные работы
Ларин Василий Васильевич
Методы прогнозирования и повышения опорной проходимости многоосных колесных машин на местности
Гребеньков Дмитрий Васильевич
Метод прогнозирования технического ресурса инерционной гидродифференциальной автоматической передачи мобильных машин
Шакиров Тахир Мухамедович
Разработка методов расчета параметров и нагруженности модульных объемногидромеханических трансмиссий колесных и гусеничных машин двойного назначения
Кравец Владислав Николаевич
Развитие научных методов проектирования и их реализация с целью совершенствования эксплуатационных свойств колесных машин
Болдорев Андрей Григорьевич
Метод оценки энергетических затрат при функционировании всеколесного рулевого управления многоосных колесных машин на стадии проектирования
Рыков Сергей Петрович
Методы моделирования и оценки поглощающей и сглаживающей способности пневматических шин в расчетах подвески и колебаний колесных машин
Котельников Владимир Семенович
Методы диагностирования и риск-анализа металлоконструкций грузоподъемных машин в управлении их безопасностью
Рыбин Владимир Эдуардович
Совершенствование процессов дискретизации льносодержащего волокнистого потока и формирования высококачественной пряжи на пневмомеханических прядильных машинах типа ППМ
Костерин Кирилл Константинович
Исследование и совершенствование функционального взаимодействия рабочих узлов пневмопрядильной машины методами имитационного моделирования
Бирюков Виталий Викторович
Восстановление бронзовых деталей сельскохозяйственных машин методом электроконтактного напекания бронзовых порошков на железистой основе

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net