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:

Хамидуллин Радик Планетович. Совершенствование конструкции гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.03.- Набережные Челны, 2007.- 140 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/3878

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. В настоящее время основными потребителями моторных топлив являются транспортные средства, которые при работе выбрасывают в атмосферу вместе с отработавшими газами большое количество окиси углерода и других вредных составляющих. Особенно это проявляется в крупных городах, где загрязнение воздушного бассейна, серьезно влияющее на здоровье горожан, становится самой острой экологической проблемой.

Количество транспортных средств в ближайшей перспективе будет непрерывно увеличиваться. В соответствии с концепцией развития автомобильной промышленности России (Распоряжение правительства РФ от 16 июля 2002 года № 978-р) парк легковых автомобилей возрастет к 2010 году с 21,2 до 30-33 млн. штук, в том числе иностранного производства (большая часть из которых не новые) с 4,6 до 7-8 млн. штук. При этом число легковых автомобилей на 1 тыс. жителей увеличится со 140 до 245 штук. Это приведет к дальнейшему возрастанию выбросов токсичных веществ и потреблению невосполнимого углеводородного топлива.

Известно, что одним из направлений решения проблем топливной экономичности и экологии крупных городов является применение в конструкциях автомобилей гибридных (комбинированных) энергосиловых установок (КЭСУ), состоящих из теплового (карбюраторный, дизельный и др.) и электрического двигателей. В таких энергосиловых установках более эффективно используется электрическая (электродвигатель (ЭД)) и тепловая (тепловой двигатель (ТД)) энергия в процессе движения, что в результате позволяет улучшить топливную экономичность на 30-50 %, уменьшить уровень шума, существенно повысить экологическую безопасность транспортных потоков.

В настоящее время в мире разработаны различные конструктивные варианты КЭСУ, которые обычно подразделяются в зависимости от взаимодействия потоков энергии от ТД и ЭД на КЭСУ с последовательной и параллельной компоновочными схемами. Исследования показали, что при параллельной компоновочной схеме можно получить более высокие показатели топливной экономичности. При этом конструкции КЭСУ, обеспечивающие параллельную компоновочную схему, могут существенно отличаться друг от друга.

Возможными направлениями повышения эффективности работы КЭСУ и улучшения тягово-скоростных свойств гибридного автомобиля являются, во-первых, обеспечение трогания с места гибридного автомобиля с нулевых частот вращения вала ЭД, что возможно реализовать за счет устранения жесткой кинематической связи между ТД и ЭД, во-вторых, рациональный выбор передаточного числа редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля, что существенно влияет на характер изменения и численные значения внешней скоростной характеристики вращающего момента КЭСУ. Исследования по указанным направлениям совершенствования КЭСУ в настоящее время практически отсутствуют.

Вышесказанное подтверждает важность проблемы создания гибридных автомобилей в целом и актуальность исследований настоящей диссертацион-

ной работы в частности, направленной на разработку новых методик исследований КЭСУ и совершенствование разработанных на настоящее время конструкций КЭСУ параллельной компоновочной схемы ТД и ЭД.

Цель диссертационной работы. Исходя из состояния вопросов разработки КЭСУ для транспортных машин, тенденций и перспектив их развития для легковых автомобилей в диссертационной работе исследуются наименее изученные проблемы, связанные с разработкой новых теоретических и расчетных методов исследования КЭСУ и совершенствованием разработанных на настоящее время конструкций КЭСУ параллельной компоновочной схемы ТД и ЭД. Кратко основную цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: совершенствование конструкции комбинированной (гибридной) энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы легкового автомобиля за счет устранения жесткой кинематической связи между тепловым и электрическим двигателями путем введения в конструкцию центробежной муфты двойного действия.

Задачи исследований. Сформулированная цель и проведенный анализ нерешенных проблем по теме диссертации позволили определить следующие основные задачи исследований диссертационной работы:

  1. Разработать структурную схему и обосновать перспективность совершенствования КЭСУ параллельной компоновочной схемы путем устранения жесткой кинематической связи между ДВС и ЭД введением в конструкцию центробежной муфты двойного действия.

  2. Разработать методику расчета и обоснования основных конструктивных параметров КЭСУ при соединении ДВС и ЭД центробежной муфтой двойного действия.

  3. Выполнить расчетные исследования центробежной муфты и обоснование конструктивных параметров трансмиссии для усовершенствованной конструкции КЭСУ легкового автомобиля.

  4. Разработать конструкцию и изготовить экспериментальный образец КЭСУ.

  5. Провести комплекс экспериментальных исследований для доказательства работоспособности конструкции и эффективности усовершенствованной КЭСУ.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД автомобилей малого класса. Предмет исследования - центробежная муфта двойного действия, соединяющая ДВС и ЭД в составе КЭСУ, и редуктор, соединяющий ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля.

Методы исследований. Теоретические методы исследования базируются на теориях движения и эксплуатационных свойств транспортных машин, математического моделирования, анализа и синтеза сложных технических систем, численных методах вычислений. Расчетные исследования проведены на основе разработанной автором диссертации методики. Экспериментальные исследования выполнены с помощью специализированной контрольно-измерительной

аппаратуры в соответствии с нормативными документами на проведение экспериментальных исследований тягово-скоростных свойств и топливной экономичности автомобилей.

Достоверность и обоснованность. Достоверность исследований обеспечена обоснованностью теоретических положений, реализацией их в конструкции экспериментального образца легкового автомобиля ИЖ-21261, оборудованного КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, экспериментальной проверкой в лабораторных и дорожных условиях.

На защиту выносятся результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследований КЭСУ параллельной компоновочной схемы ДВС и ЭД легкового автомобиля малого класса, включающие: структурную схему усовершенствованной КЭСУ; методику расчета и обоснования основных конструктивных параметров КЭСУ при соединении ДВС и ЭД центробежной муфтой двойного действия; результаты расчетов центробежной муфты и конструктивных параметров трансмиссии гибридного автомобиля; конструкцию экспериментального образца КЭСУ; результаты экспериментальных исследований гибридного автомобиля малого класса.

Научная новизна. Научная новизна выполненной диссертации заключается в следующем:

  1. Разработана конструкция КЭСУ, отличающаяся от известных на настоящее время КЭСУ параллельной компоновочной схемы отсутствием жесткой кинематической связи между ДВС и ЭД и позволяющая повысить эффективности работы КЭСУ за счет обеспечения трогания с места гибридного автомобиля с нулевых частот вращения вала ЭД.

  2. Разработана методика расчета передаточного числа редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля, позволяющая обосновать внешнюю скоростную характеристику вращающего момента КЭСУ, обеспечивающую наилучшие тягово-скоростные свойства гибридному автомобилю.

  3. Разработана методика расчета конструктивных параметров центробежной муфты двойного действия, соединяющей ДВС и ЭД в составе КЭСУ.

  4. Впервые представлены результаты экспериментальных данных разработанного гибридного легкового автомобиля с КЭСУ, в конструкции которой применена центробежной муфты двойного действия.

  5. Разработаны научно-обоснованные рекомендации по созданию КЭСУ с центробежной муфты двойного действия при параллельном соединении ДВС и ЭД.

Практическая полезность. Внедрение в практику проектирования разработанных методик позволяет, во-первых, обоснованно выбирать базовые параметры центробежной муфты двойного действия и передаточное число редуктора, соединяющего ЭД с трансмиссией гибридного автомобиля, при создании КЭСУ параллельной компоновочной схемы. Во-вторых, возможность проведения исследований влияния различных конструктивных и мощностных параметров и характеристик КЭСУ на эксплуатационные свойства автомобиля позволяет существенно сокращать сроки разработки новых конструкций и объем до-

водочных испытаний за счет выбора наиболее эффективных конструктивных решений при создании КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, причем возможно сделать это еще на ранней стадии проектирования. Применение разработанного нового принципа соединения ДВС и ЭД в составе КЭСУ позволяет существенно повысить тягово-скоростные свойства гибридного автомобиля без изменения мощностных параметров и характеристик ДВС и ЭД.

Реализация результатов. Разработанные теоретические положения диссертационной работы внедрены в практику проектирования и применяются при разработке новых экспериментальных конструкций гибридных автомобилей, создаваемых в ГОУ ВПО ИжГТУ, использованы в экспериментальном образце КЭСУ с центробежной муфтой двойного действия, а также в учебном процессе при подготовке дипломированных инженеров и магистров в ГОУ ВПО ИжГТУ по специальностям автомобилестроения и в учебном процессе филиала научно-образовательного центра ГОУ ВПО МГТУ "МАМИ" "Автомобильный транспорт с гибридными силовыми установками" при ГОУ ВПО ИжГТУ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на конференции с международным участием "Современные наукоемкие технологии" (Египет, г. Хургада); на VI Международной научно-практической конференции "Методы и алгоритмы прикладной математики в технике, медицине и экономике" (г. Новочеркасск); на IX Всероссийской научно-технической конференции "Новые информационные технологии" (г. Москва); на Международной научно-практической конференции "Наука и образование - 2006" (г. Мурманск); на 53-й Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров (г. Ижевск); на Международной научной конференции "Статистические методы в естественных, гуманитарных и технических науках" (г. Таганрог); на Международной научно-технической конференции "Новые материалы и технологии в машиностроении" (г. Брянск); на заочных электронных конференциях "Автомобиле- и тракторостроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства", "Фундаментальные исследования" и "Прикладные исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники" (г. Москва); на Международной научно-технической конференции "Современные информационные технологии" (г. Пенза); на Международной конференции "Информационные технологии в образовании, технике и медицине" (г. Волгоград); на Всероссийских научно-технических конференциях: VI ВНТК "Современные промышленные технологии" и XV ВНТК "Методы и средства измерений физических величин" (г. Нижний Новгород); на Всероссийских научно-технических конференциях: XVIII ВНТК "Информационные технологии в науке, проектировании и производстве" и XV ВНТК "Современные проблемы математики и естествознания" (г. Нижний Новгород).

Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедрах "Автомобили и металлообрабатывающее оборудование" Ижевского государственного технического университета, "Дизайн промышленных изделий" Удмуртского государственного университета и "Эксплуатация автомобильного

транспорта" Камской государственной инженерно-экономической академии (г. Набережные Челны).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных статей, 1 учебное пособие с грифом Учебно-методического объединения вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов и 3 научно-технических отчета.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы (102 наименования) и приложения. Общее количество страниц в диссертационной работе 140. Основная часть содержит 115 страниц текста, в том числе 31 рисунок и 12 таблиц.

Подобные работы
Галиев Радик Мирзашаехович
Обоснование и выбор параметров конструкции комбинированной энергосиловой установки легкового автомобиля
Лазарева Анна Николаевна
Разработка методики расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля
Васильев Владимир Андреевич
Снижение потерь энергии в гибридном приводе автомобиля за счет уменьшения влияния пульсационной составляющей крутящего момента ДВС и применения рациональной схемы
Вэй Дунбо
Разработка и совершенствование методов неразрушающего контроля конструкций тепловых двигателей
Козадеров Андрей Викторович
Влияние упругих механических связей на устойчивость работы синхронных двигателей малой мощности
Юдин Виктор Михайлович
Повышение ресурса отремонтированных автотракторных двигателей совершенствованием технологии восстановления шатуна
Салмин Владимир Васильевич
Улучшение эксплуатационных показателей автотракторных двигателей совершенствованием трибохимических и гидро- термодинамических процессов в смазочных системах
Полищук Светлана Дмитриевна
Технологии повышения надежности деталей и систем автотракторных двигателей совершенствованием электрохимических процессов
Полищук Светлана Дмитриевна
Технологии повышения надежности деталей и систем автотракторных двигателей совершенствованием электрохимических процессов
Петренко Михаил Викторович
Повышение эффективности технической эксплуатации судового среднеоборотного двигателя путем совершенствования системы воздухоснабжения

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