WWW.NET.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Интернет ресурсы
 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

«ISSN 2074-0530 2 (12) 2011 2 (12) н ау ч н ы й р е ц е н з и р у е м ы й ж у р н а л адрес университета: 107023, г. Москва, ул. Б. ...»

-- [ Страница 1 ] --

ISSN 2074-0530

2 (12) 2011

2 (12)

н ау ч н ы й р е ц е н з и р у е м ы й ж у р н а л

адрес университета:

107023, г. Москва, ул. Б. Семёновская, 38

тел./факс: (495) 223-05-28

http://www.mami.ru • e-mail: unir@mami.ru

Лаборатория инжиниринга и прототипирования

Учебники и монографии создана в 2010 году

новые издания 2011 г.

Укомплектованность оборудованием:

УДК 744.4/.5 (075.8) ББК30.11я73 3Д-принтеры от компании 3D-Systems – Ф165 Инженерная графика: учебник для студ. учреждений высш. проф.

позволяют реализовать завершенный цикл образования / З.М.Фазлулин, В.А.Халдинов. – 4-е изд., перераб. – М.:

Издательский центр «Академия», 2011. – 432 с. – (Сер. Бакалавриат). производства от «идеи» до прототипа (макета) ISBN 978-5-7695-7984-4 Представлены сведения об основах проекционного отображения и практических приемах по чтению чертежа детали.

Рассмотрены нормативно-технические поло- Лаборатория обеспечивает образовательный процесс и выполняет коммерческие жения по выполнению чертежей машиностроительных деталей и их соединений, а заказы субъектов малого предпринимательства и крупных предприятий:

также уделено внимание оформлению конструкторской и проектной документации на основе требований и правил стандартов ЕСКД. Даны основы компьютерного конструирования в системе AutoCAD. создани

–  –  –

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования



МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МАМИ»

–  –  –

Учредитель ГОУ ВПО Московский государственный технический университет «МАМИ»

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-29694 от 27 сентября 2007г. выдано Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия.

Редакционный совет А.В. Николаенко (председатель), С.В. Бахмутов (зам. председателя, главный редактор журнала), С.А. Зайцев, И.И. Колтунов, В.В. Серебряков, Ю.В. Максимов, В.С. Бондарь, Ю.П. Филякин, А.В. Лепёшкин (зам. главного редактора журнала), А.А. Ахмедов (ответственный секретарь совета).

–  –  –

Общий тираж – 500 экз.

Цена свободная.

Подписной индекс в каталоге агентства «Роспечать» 81936.

Отпечатано в типографии МГТУ «МАМИ» по адресу: 107023, Москва, Б. Семеновская, 38.

–  –  –

Уважаемые читатели!

Информирую Вас о том, что 28-29 марта 2012 года в Московском государственном техническом университете «МАМИ» будет проводиться 77-я Международная научно-техническая конференция ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров».

Организаторами конференции выступают: Министерство образования и наук

и РФ, International Federation of Automotive Engineering Societies (FISITA), Ассоциация автомобильных инженеров России (ААИ) и Московский государственный технический университет «МАМИ».

Редакционный совет журнала Известия МГТУ «МАМИ» планирует в следующих номерах опубликовать избранные доклады участников конференции, а также принятые решения.

По нашему мнению результаты работы конференции должны оказать заметное влияние на процесс подготовки и переподготовки инженерных и научных кадров для предприятий автомобильной, тракторной и смежных отраслей, развитие инновационной деятельности в машиностроении, сфере автомобильного сервиса и технического обслуживания.

С уважением, С.В. Бахмутов

СОДЕРЖАНИЕ ЖУРНАЛА

стр.

Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

1. Бахмутов С.В., Ахмедов А.А., Орлов А.Б. Оптимизация законов регулирования конструктивных параметров подвески двухосного автомобиля с использованием прикладного программного комплекса STABCON 2.0 …………………… 7

2. Глейзер А.И., Емельянов С.Р., Лата В.Н., Ермолин А.В. Влияние гироскопичности колес на вынужденные колебания автомобиля ………………………………. 11

3. Комаров В.В., Гараган С.А. О функциональных требованиях к комплексу автоматической идентификации факта аварии автотранспортного средства …… 15

4. Костюков А.В., Дементьев А.А. Высокотемпературный роторный теплообменник для газотурбинных и героторных двигателей ………………………………… 23

5. Лепешкин А.В. Математическая модель установившегося движения автопоезда с активизированным прицепным звеном, позволяющая оценить потери в трансмиссии ……………………………………………………………………………. 27

6. Овсянников Е.М., Нгуен Куанг Тхиеу Методика синтеза системы прямого управления моментом тяговых асинхронных электроприводов ……………….. 41 Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 3 Содержание журнала.

7. Прокопьев М.В., Петунин В.П., Куевда А.В., Турапин М.К., Маслов С.Н. Режимометрирование нагруженности трансмиссии легкового автомобиля при движении в городских условиях с использованием ЭСУД ……………………………… 46

8. Селифонов В.В., Нгуен Хак Туан Метод моделирования динамики механических трансмиссий автомобилей с фрикционными сцеплениями.……………… 51

9. Соломатин Н.С., Зотов Е.М., Симонов Д.В. О размещении демпфера крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля ………………………………………… 56

10. Сугробов А.М., Чернов А.Е. Сравнительный анализ энергетических возможностей роторов автотракторных генераторов с различными системами возбуждения …………………………………………………………………………………….. 61

11. Владыко В.Б., Назаров А.В., Еремин Б.Г., Мартынов С.В., Андрух Модель электродугового разряда для плазмотронов малой мощности ……………………….. 69

12. Акимов А.В., Чернов А.Е. Методика проектирования основных компонентов систем электроснабжения и пуска автотранспортных средств, учитывающая реальные условия эксплуатации, события и алгоритм ………………………….. 72

13. Труханов К.А. Гидропривод вентилятора для системы охлаждения автомобильного двигателя ……………………………………………………………………. 78

14. Фомин В.М., Платунов А.С. Метод совершенствования показателей работы бензинового двигателя с внутренним смесеобразованием ……………………….. 84

15. Кулаков Н.А., Лепешкин А.В., Черанёв С.В. Разработка и исследование математической модели полноприводного четырехосного автомобиля с электротрансмиссией …………………………………………………………………………… 95 Раздел 2. Технология машиностроения и материалы.

16. Анкин А.В., Кузьминский Д.Л. Разработка программного обеспечения для расчета пространственной размерной цепи …………………………………………… 106

17. Ветрова Е.А. Анализ процесса образования погрешности обработки в технологической системе комбинированной обработки резанием и поверхностным пластическим деформированием нежестких деталей типа полый цилиндр …. 110

18. Гайсин С.Н., д.т.н. проф. Цвик Л.Б., Мухин С. В., Травин Д.В. Исследования кинематики процесса микрорезания при проектировании шлифовальных головок, предназначенных для формирования уплотнительных поверхностей на деталях трубопроводной арматуры ………………………………………………… 116

19. Еремеева Ж.В., Ниткин Н.М., Шарипзянова Г.Х. Особенности применения наноразмерных порошков углерода и хрома на процессы подготовки шихты и прессования порошковых сталей ………………………………………………… 123

20. Зинина И.Н., Пиманов М.В. Влияние поверхностной энергии металлических образцов на прочность клеевых соединений ……………………………………… 127

21. Иванников С.Н., Шандов М.М. Влияние неравномерности припуска обрабатываемых заготовок на выходные параметры технологического оборудования.. 130

22. Исаков В.В. Оптимизация технологического процесса лазерной обработки с позиций системно-синергетического анализа …………………………………….. 134

23. Коликов А.П., Лютцау А.В., Лисунец Н.Л., Гладков В.И., Шпунькин Н.Ф. Влияние остаточных напряжений на качество изделий при холодной обработке давлением листовых заготовок ……………………………………………………… 139

24. Кузнецов В.А., Сазонов Д.А., Смирнов А.В. Моделирование контакта инструмента с деталью при обработке выглаживанием в программной среде Компас 3D ………………………………………………………………………………………… 144 Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Содержание журнала.

25. Мерзликин В.Г., Сутугин В.Г., Стифеев Л.К., Худяков С.В. Методика регистрации оптических и терморадиационных характеристик с компенсацией влияния индикатрисы отражения теплоизолирующих и теплозащитных материалов и покрытий камер сгорания быстроходных дизелей ……………………….. 150





26. Петухов Ю.Е., Домнин П.В. Компьютерное моделирование обработки винтовой канавки на заготовке концевой фрезы ……………………………………….. 156

27. Рамазанов К. Н., Агзамов Р.Д. Технология упрочнения поверхности путем создания неоднородной структуры при азотировании в тлеющем разряде …… 164

28. Сулимцев И.И. Связь дендритной структуры сплава, затвердевающего в условиях двухфазной зоны с диффузионным переохлаждением в ней в модели ячеистой двухфазной зоны …………………………………………………………… 167

29. Суслин В.П., Джунковский А.В. Метод измерения малых сегментов цилиндрических поверхностей ………………………………………………………………...... 173

30. Тимирязев В.А., Хостикоев М.З., Чертов Ф.Н. Технология накатывания резьб большой длины ………………………………………………………………………... 177

31. Оленин Л.Д. К анализу механики резания цилиндрическим сверлом с перемычкой …………………………………………………………………………………. 180 Раздел 3. Естественные науки.

32. Михайлова В.Л., Сухомлинов Л.Г., Мазин В.А. Численное решение задачи о концентрации напряжений для случая трехслойной упругой плоскости с двумя одинаковыми вертикально расположенными круговыми отверстиями при продольном растяжении ……………………………………………………………… 189

33. Темис Ю.М., Азметов Х.Х. Математическое моделирование циклического деформирования …………..……………………………………………………………… 195

34. Темис Ю.М., Факеев А.И. Моделирование кривых деформирования и ресурса конструкционного материала при циклическом неизотермическом нагружении ………………………………………………………………………………………. 202 Раздел 4. Гуманитарные и социально-экономические науки.

35. Дмитриев А.Е., Журавлёва Л.В., Федорченко С.Н. Проблема классификации политических консультантов в современной России ………………………………. 208

36. Филякин Ю.П. О характере общественно-экономической системы в условиях недокапиталистического развития России ………………………………………… 212

37. Платко А.Ю. Исследование перспектив высокотехнологичного развития российской федерации в контексте глобальных геополитических преобразований ….…………………………………………………………………………………… 217

38. Мокридин Р.Ю. Риски процесса коммерциализации инноваций ……………….. 225

39. Сорокина Г.П., Гранкина В.Л. Неосязаемый капитал как конкурентное преимущество организации ………………………………………………………………. 231

40. Кравцова В.И., Аленина Е.Э., Тришкин А.Г. Обеспечение устойчивого роста конкурентоспособности в результате модернизации России на инновационной основе ………………………………………………………………………………. 239

41. Яковенко Г.В., Полякова Н.С., Волкова Я.А., Яковенко А.Г. Конкурентоспособность российского автопрома как важный аспект реализации стратегии развития автомобильной промышленности Российской Федерации ……………… 246

42. Козлова А.А. Влияние системы расселения российской федерации на региональную экономику …………………………………………………………………… 253

43. Змазнева О.А. Но панталоны, фрак, жилет – всех этих слов по-русски нет …… 259 Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 5 Содержание журнала.

44. Удовик В.Е., Селютин А.В. Информационная революция и становление информационного общества ……………………………………………………………. 263

45. Боронников Д.А., Первунин С.Н., Яковенко А.Г. Анализ основных проблем формирования современной системы придорожного сервиса на территории Российской Федерации ……………………………………………………………….. 267

46. Пискун А.В. Методологические проблемы точности научной терминологии … 273

47. Калугина Г.А., Милоданова Ю.А., Тихонов А.И., Рузаков М.А Организационное проектирование стратегии адаптации авиационно-промышленных предприятий к внешней среде …………………………………………………………………. 276

48. Павельев В.П., Колтунов А.И. Оценка эффективности финансовых вложений в реорганизацию производства ………………………………………………………... 282

49. Катанаев Н.Т., Ларина Е.В. Монетарные проблемы в российской экономике … 288 Раздел 5. Теоретические и прикладные аспекты высшего профессионального образования.

50. Волков Г.М., Маневский С.Е. Адаптация методики преподавания курса «Материаловедение» к современным условиям ……………………………………… 294

51. Фролов В.Г., Чернов Ю.И. Значение зачетных нормативов в физической подготовке студентов ……………………………………………………………………. 297

52. Артамонова И.В., Забенькина Е.О., Русакова С.М., Годунов Е.Б. Интеграция научно-исследовательской деятельности студентов и учебного процесса с целью формирования инновационной среды на кафедре «Химия» ……………… 298

53. Кузнецов В.А., Черепахин А.А., Шлыкова А.В. Новые направления подготовки бакалавров на кафедре «Технология конструкционных материалов» ……….. 302

54. Кочанова Е.Н., Кочанов Н.П. О некоторых аспектах интеграции российского высшего образования в общеевропейское образовательное пространство ….. 305

55. Чулкова О.О. Конкурентные преимущества вуза, их классификация ………… 310

56. Аленина Е.Э., Пасхина А.В. Формирование элементов опережающей подготовки студентов высших учебных заведений на основе инновационного подхода ……………………………………………………………………………………... 316

57. Анохина Т.Я., Анкин А.В. Лингводидактические принципы проведения промежуточной аттестации с учетом требований академической мобильности и ФГОС 3-его поколения ……………………………………………………………… 323

58. Воронков В.И., Петров П.А., Сапрыкин Б.Ю., Прокопов Ф.Б., Таранов А.В. Информатизация лабораторного практикума в области обработки металлов давлением ……………………………………………………………………………… 329 Аннотации статей, опубликованных в данном номере журнала ……………………..... 339 Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

РАЗДЕЛ 1. НАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА, ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ

УСТАНОВКИ И ДВИГАТЕЛИ

Оптимизация законов регулирования конструктивных параметров подвески двухосного автомобиля с использованием прикладного программного комплекса STABCON 2.0 д.т.н. проф. Бахмутов С.В., к.т.н. доц. Ахмедов А.А., Орлов А.Б.

МГТУ «МАМИ»

akhm@mami.ru, 8 (495) 223-05-23, доб. 15-08 Аннотация. Приведены краткие сведения по прикладному программному комплексу Stabcon 2.0 (далее Stabcon). С использованием Stabcon выполнена постановка и решение задачи оптимизации рабочих характеристик подвески двухосного автомобиля в различных дорожных условиях. Получены характеристики регулирования конструктивных параметров подвески двухосного автомобиля.

Ключевые слова: многокритериальная параметрическая оптимизация, автомобильная техника, управляемость и устойчивость, подвеска автомобиля, неровная дорога.

В помощь конструктору, занимающемуся вопросами разработки и доводки автомобильной техники, создан прикладной программный комплекс Stabcon 2.0 (далее Stabcon). В предыдущей публикации вкратце были описаны возможности Stabcon [1]. В настоящее время доработан интерфейс и успешно прошло тестирование Stabcon на примере решения задачи оптимизации двухосного автомобиля.

Рассмотрим процесс постановки и решения задачи на примере двухосного легкового автомобиля класса В (далее автомобиль). Изначально ставилась задачи найти оптимальные законы регулирования величин жесткости и демпфирования подвески в зависимости от условий эксплуатации. Математическая модель автомобиля [2] была доработана c целью адаптации процесса постановки и решения оптимизационной задачи в Stabcon.

Stabcon представляет возможность решения нескольких основных задач [1]:

• расчет параметров движения автомобиля (его кинематических и силовых реакций) как на установившихся, так и на переходных режимах;

• расчет кинематических и силовых характеристик автомобиля при движении в различных условиях;

• оценка показателей управляемости и устойчивости автомобиля;

• определение степени влияния различных конструктивных параметров автомобиля на его управляемость и устойчивость;

• постановка и решение задач многокритериальной оптимизации конструкции автомобиля, его отдельных систем и узлов по выбранному блоку критериев управляемости и устойчивости (с возможностью параллельного решения задачи в компьютерной сети).

На рисунке 1 представлен процесс анализа одного испытания, представляющего собой расчет выходных параметров автомобиля-прототипа. Иллюстрируются результаты одного испытания, содержащего три маневра («Спираль», «Рывок руля» и «Синусоида») для заездов в условиях трех дорожных условий (ровный асфальт, асфальт с выбоинами, «Бельгийская мостовая»).

В Stabcon используется оптимизационный модуль известного универсального программного комплекса MOVI [3], в котором реализован метод исследования пространства параметров [4]. После выполнения подготовительных процедур создается проект MOVI, который передается в оптимизационный модуль.

Оптимизация выполняется в два этапа [2]: на первом – оптимизируются рабочие характеристики автомобиля, а на втором – конструктивные параметры автомобиля. В качестве Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 7 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

прототипа использовался набор параметров автомобиля, оптимизированный без учета дорожных условий, т.е. в условиях ровной дороги. При этом были найдены конструктивные параметры узлов и агрегатов автомобиля, представленные рабочими характеристиками первого этапа.

Рисунок 1 – Диаграммы испытания модели в Stabcon Критерии вычислялись по результатам обработки трех маневров (20 критериев) [2], а также один критерий – среднеквадратическое ускорение центра масс при вертикальном перемещении кузова; таким образом, для трех дорожных условий вычислялось 63 критерия.

При оптимизации в условиях неровной дороги в качестве параметров выбраны характеристики жесткости и демпфирования автомобиля, описывающие рабочие характеристики:

Cz – коэффициент линейной жесткости при вертикальном перемещении центра масс автомобиля;

Сpf1, Сpr1 – коэффициенты угловой жесткости при боковом крене передней и задней подвески;

Сqf1, Сqr1 – коэффициенты угловой жесткости при продольном крене передней и задней подвески;

KW – коэффициент демпфирования при вертикальном перемещении центра масс автомобиля;

Kpf, Kpr – коэффициенты демпфирования при продольном крене передней и задней подвески.

По результатам оптимизации в каждой из трех выбранных дорожных условий будут найдены свои решения. Затем будет построена характеристика регулирования конструктивных параметров в зависимости от дорожных условий.

В процессе решения оптимизационной задачи пространство параметров было зондировано 2048 пробными точками Lp-последовательности. Таблица испытаний представлена на рисунке 2.

В представленной таблице все критерии отсортированы по их значениям в порядке улучшения. После назначения критериальных ограничений в исследуемых дорожных условиях были найдены 4 варианта автомобиля (парето-оптимальные решения), превосходящие Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

прототип по эксплуатационным показателям в данных дорожных условиях.

Рисунок 2 – Таблицы испытаний MOVI По результатам анализа парето-оптимальных решений в различных дорожных условиях построены характеристики регулирования конструктивных параметров (рисунки 3, 4, и 5) Коэффициент жесткости [Н/м]

–  –  –

Рисунок 4 – Характеристики регулирования жесткости при боковом крене передней Cрf и задней Cрr подвески при продольном крене передней Cqf и задней Cqr подвески в условиях микропрофиля дороги

–  –  –

Рисунок 5 – Характеристики регулирования демпфирования при боковом крене передней Кpf и задней Кpr подвески и при продольном крене передней Кqf и задней Кqr подвески в условиях микропрофиля дороги Выводы Создана новая версия программного комплекса StabСon 2.0, предназначенного для исследования динамики движения автотранспортных средств и решения многокритериальных параметрических оптимизационных задач по улучшению эксплуатационных показателей автомобильной техники. При этом в программе имеется возможность создания новых или использование созданных ранее моделей, хранящихся в базе данных.

Методика постановки и решения многокритериальных параметрических задач первого этапа с регулируемыми параметрами опробована с использованием нового программного комплекса Stabсon 2.0 на примере легкового автомобиля класса В. Ставились задачи с регулируемыми параметрами подвески.

Для легкового автомобиля класса В получены характеристики регулирования значений линейной и угловой жесткости и демпфирования передней и задней подвески в зависимости от дорожных условий.

Литература

1. Бахмутов С.В., Ахмедов А.А., Орлов А.Б., Мальцев П.А. Прикладной программный комплекс для проектирования и доводки автомобильной техники методами многокритериальной параметрической оптимизации. //«Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. – М., МГТУ «МАМИ», № 2 (10) 2010 г.

2. Бахмутов С.В., Ахмедов А.А. Многокритериальная параметрическая оптимизация в задаИзвестия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

чах совершенствования характеристик управляемости и устойчивости автотранспортных средств. //«Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. – М., МГТУ «МАМИ», № 2 (4) 2007 г.

3. http://www.psi-movi.com/

4. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями – М.: Дрофа, 2006. с. 175.

Влияние гироскопичности колес на вынужденные колебания автомобиля д.т.н. проф. Глейзер А.И., Емельянов С.Р., к.т.н. доц. Лата В.Н., Ермолин А.В.

Тольяттинский государственный университет akhm@mami.ru, 8 (495) 223-05-23, доб. 15-08 Аннотация. Статья посвящена исследованию влияния гироскопичности колес на вынужденные колебания легкового автомобиля, возбуждаемые статическим и моментным дисбалансом колес.

Ключевые слова: вынужденные колебания легкового автомобиля, гироскопичность колес Конструкция автомобиля является одной из наиболее сложных колебательных систем, встречаемых в инженерном деле. Вибрация автомобиля представляет собой результат суперпозиции множества различных колебательных процессов, охватывающих весь спектр задач теории колебаний.

В работах [1, 2] рассматривались колебания автомобиля и его управляемых колес, возбуждаемые соответственно статическим и моментным дисбалансами колес. Эти две задачи описывались независимыми друг от друга системами дифференциальных уравнений. Однако если учесть влияние гироскопичности колес, то эти разрозненные задачи можно объединить в рамках единого колебательно процесса.

На рисунке 1 представлена подвеска переднеприводного автомобиля МакФерсон.

Рисунок 1 Рисунок 2 В режиме малых вертикальных колебаний такая подвеска обеспечивает практически неизменное угловое положение осей поворота управляемых колес относительно кузова, но при этом угловые колебания самого кузова относительно его продольной оси сопровождаются такими же угловыми перемещениями указанных осей. Таким образом, в указанном режиИзвестия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 11 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

ме положение колеса в неподвижном пространстве характеризуется углом, т.е. его вращением вокруг оси поворота, и углом – поворотом вокруг продольной оси автомобиля, т.е.

углом поперечного крена. Понятно, что указанные повороты сопровождаются гироскопическими моментами, определяемыми по теоремам Резаля и Н.Е. Жуковского.

Исследуемая колебательная система, представленная на рисунке 2, задается следующими обобщенными координатами: z1, z 2 – вертикальными перемещениями переднего и заднего колес; z 3 – вертикальным перемещением центра подрессоренных масс; – углом поворота кузова в продольной вертикальной плоскости; – углом поворота управляемого колес; – углом поперечного крена. Используется также правая Декартова система координат CXYZ, где: C – центр подрессоренных масс, x и z – продольно и вертикально направленные оси, y – поперечная ось.

Система дифференциальных уравнений, описывающих вынужденные колебания автомобиля, имеет следующий вид:

ii i i i i i m1 z1 + 1 z1 + 3 ( z1 z3 + a B) + c1 z1 + c3 ( z1 z3 + a B) = U1 2 sin t;

ii i i i i i m z + z + ( z z b B) + c z + c ( z z b B) = U 2 sin t;

–  –  –

Влияние гироскопического момента, создаваемого статическим дисбалансом на левом переднем колесе при воздействии в направлении оси CZ представляется крайне незначительным по сравнению с влиянием моментного дисбаланса и кинематического возбуждения, идущего со стороны дорожного полотна. Наибольшего внимания заслуживает моментный дисбаланс.

–  –  –

Рисунок 3 – Амплитуды колебаний, возбуждаемых статическим дисбалансом на левом переднем колесе, действующим в направлении оси CZ Рисунок 4 – Амплитуды колебаний, возбуждаемых моментным дисбалансом на левом переднем колесе Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

В условиях резонанса амплитуды угловых колебаний управляемых колес при заданном уровне демпфирования в системе, возбуждаемых моментным дисбалансом колес, достигают значений 0,08...0,09 радиан, а это соответствует угловой вибрации рулевого колеса с амплитудой 0,8...0,9 рад. Высоких значений (более 3мм) достигает амплитуда колебаний центра масс автомобиля в поперечном направлении.

Выводы Получены дифференциальные уравнения, позволяющие в рамках единой математической модели рассмотреть колебания автомобиля, возбуждаемые статическим и моментным дисбалансами колес, а при необходимости и колебания, возбуждаемые при торможении.

Гироскопический момент, создаваемый статическим дисбалансом на левом переднем колесе при воздействии вдоль оси CZ, крайне незначительно влияет на угловые колебания управляемых колес автомобиля.

Вибрация, возбуждаемая моментным дисбалансом, не отвечает современным требованиям виброкомфорта и безопасности движения, что указывает на необходимость применения конструкционных методов гашения вибрации, в частности динамического гашения и (или) демпфирования.

Литература

1. Вибрация автомобиля, возбуждаемая статическим дисбалансом колес. (Глейзер А.И., Бабий П.В., Емельянов С.Р.)- Автоматизация технологических процессов и производственный контроль, Сборник докладов Международно-технической конференции 23-25 мая, часть 1, Тольятти 2006.

2. Колебания управляемых колес. (А.И. Глейзер, С.Р. Емельянов)- ELPIT 2007, СБОРНИК ТРУДОВ Первого международного экологического конгресса (Третьей международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT 2007, 20-23 September, 2007 TOGLIATTI CITY, RUSSIA, Россия, Самарская область, г. Тольятти 20-23 сентября 2007г., Том 2.

О функциональных требованиях к комплексу автоматической идентификации факта аварии автотранспортного средства к.т.н. Комаров В.В., д.т.н. Гараган С.А.

ОАО «НИИАТ»

(495) 496-53-83, e-mail: komarov@niiat.ru, garagan@ niiat.ru Аннотация. Показана необходимость разработки функциональных требований к комплексу автоматической идентификации факта аварии автотранспортного средства в автоматизированных системах экстренного реагирования на аварии. Обоснован перечень видов аварий, подлежащих автоматической идентификации. Представлены предложения по конструкции и использованию некоторых датчиков, в частности, датчиков деформации элементов конструкции транспортного средства.

Ключевые слова: автоматизированные системы экстренного реагирования на аварии автотранспортных средств; виды аварий, подлежащие автоматической идентификации; датчики различных видов аварий; оснащение датчиками аварии транспортных средств различных категорий.

В настоящее время ведется разработка ряда автоматизированных систем экстренного реагирования на аварии автотранспортных средств. В США такая система входит в состав системы Next Generation 9-1-1 (NG9-1-1), предназначенной для вызова аварийных служб с использованием любых проводных и беспроводных коммуникационных устройств, в том числе через Интернет [1]. Разработка системы финансируется Министерством транспорта США.

В рамках Европейского союза создается система eCall [2], ориентированная только на Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 15 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

автотранспортные средства и предполагающая использование европейской спутниковой навигационной системы Galileo. В России разрабатывается система «ЭРА ГЛОНАСС» аналогичного назначения.

В ходе этих проектов проведен большой объем работ по анализу возможностей использования различных средств связи, разработке протоколов взаимодействия, архитектуры систем и т. д. Однако пока не выработаны подходы к решению некоторых ключевых задач, в значительной степени определяющих эффективность указанных систем. К таким задачам относится определение перечня аварийных ситуаций, на которые должно обеспечиваться экстренное реагирование в автоматическом режиме, а также категорий транспортных средств (ТС), подлежащих оснащению соответствующей аппаратурой.

Находящийся в стадии утверждения проект европейского стандарта, устанавливающий требования к функционированию европейской системы eCall (Intelligent transport systems.

ESafety. Pan European eCall-Operating requirements) [3] определяет, что эта система должна обеспечивать реакцию на столь много различных видов аварий, насколько это возможно.

Однако конкретного перечня этих видов в доступных материалах по проекту не приводится.

Указанный стандарт не делает никаких различий между ТС различных категорий в части требований к автоматическому определению факта аварии, т. е. автоматическая идентификация факта аварии должна обеспечиваться на ТС всех категорий. В соответствии с этим подходом проект стандарта [4] предусматривает возможность передачи минимального набора данных об аварии для всех ТС категорий М, N и L.

Однако Европейская ассоциация автопроизводителей (ACEA) в официальном документе [5] заявила, что «eCall рассматривается в настоящее время только для легковых автомобилей полной массой до 3.5 т. Любые другие заявления вводят в заблуждение и не могут быть поддержаны промышленностью 1.» Ассоциация отмечает, что причины исключения грузовых автомобилей и автобусов связаны с размером и сложностью этих транспортных средств, низким уровнем оснащенности подушками безопасности, сомнительной эффективностью других потенциальных систем датчиков столкновения, необходимостью трудоемких обширных исследований, и т.д.

В качестве довода, обосновывающего принятое решение, АСЕА использует наличие систем управления перевозками. Они контролируют движение грузовых автомобилей и автобусов по маршруту, устанавливают его местоположение. В таких условиях предполагается возможность экстренного вызова из пункта управления перевозками или по обычному мобильному телефону (почти 100%-ый охват).

Отсюда следует, что существуют технические проблемы в оснащении грузовых автомобилей и автобусов средствами экстренного вызова, которые сдерживают их реализацию.

Разработчики отечественной системы ЭРА ГЛОНАСС еще более сузили совокупность транспортных средств, подлежащих оснащению средствами автоматического реагирования на аварии. Так, в [6] определено, что механизм определения момента аварии должен быть в обязательном порядке разработан только для легковых автомобилей, имеющих полную массу до 1500 кг, выпускаемых в обращение на территории Российской Федерации по состоянию на 1 августа 2011 г. следующими компаниями: АвтоВАЗ, Chevrolet, Ford, Hyundai, Renault, KIA, Toyota, Nissan, Daewoo, Volkswagen, Mitsubishi, Opel, Skoda, Mazda, Peugeot, Suzuki, Honda, Fiat, BMW, Audi, Mercedes-Benz, Citroen, TagAZ, Subaru, Land Rover, SsangYong, Geely, Volvo, Luxus, Chery.

Тем самым исключается возможность оснащения средствами системы «ЭРАГЛОНАСС» следующих транспортных средств:

• грузовых автомобилей и автобусов;

• легковых автомобилей, полная масса которых превышает 1500 кг (к ним относятся, в частности, такие массовые модели, как Лада Приора, Лада Калина, Ford Focus, Chevrolet Lacetti и др.);

Выделено в оригинале.

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

• легковых автомобилей более ранних выпусков, продажа которых в настоящее время уже не производится;

• автомобилей, выпускаемых компаниями, не включенными в вышеприведенный список (ГАЗ, УАЗ, КамАЗ и др.);

• автомобилей новых марок, которые поступят на рынок после указанной даты.

В результате возможность автоматического вызова оперативных служб в случае аварии будет обеспечиваться лишь для относительно небольшой доли автотранспортных средств, а именно для наиболее легких автомобилей последних лет производства, тогда как самые тяжелые последствия имеют аварии с участием грузовых автомобилей, перевозящих опасные грузы, и автобусов. Отказ от возможности оснащения указанными средствами автомобилей прошлых лет выпуска, надежность которых в ходе эксплуатации снижается, также представляется нерациональным решением.

Перечень видов аварий, подлежащих автоматическому определению в системе ЭРА ГЛОНАСС, ограничен следующими видами: фронтальное столкновение, боковое столкновение, удар сзади, переворот транспортного средства, а также комбинация указанных событий.

Таким образом, в отличие от системы eCall, которая имеет открытый перечень видов аварий, ограниченный только технической возможностью организации реагирования, ЭРА ГЛОНАСС без достаточно взвешенного обоснования таким перечнем задается. Необходимо подчеркнуть, что такое решение противоречит ГОСТ Р 22.0.05-94 [7].

В сложившихся условиях нельзя признать, что принципиальная исходная задача разработки функциональных требований к бортовым средствам автоматической идентификации факта аварии и в первую очередь определения рационального перечня видов аварий, которые должны автоматически идентифицироваться бортовой аппаратурой всех типов автотранспортных средств, как минимум категорий М и N, решена. В настоящей работе авторы предлагают метод ее решения. Целесообразность обеспечения такой возможности для ТС категории L, по нашему мнению, требует специальных исследований.

Структура бортового автомобильного навигационно-информационного комплекса (БАНИК), которым должны оснащаться все ТС, обслуживаемые системой экстренного реагирования на аварии, показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Общая структура бортового автомобильного навигационноинформационного комплекса (БАНИК) Она включает приемное устройство глобальных спутниковых навигационных систем (ГНСС), вычислительное устройство, устройство связи с внешними абонентами, пользовательский интерфейс и комплекс автоматической идентификации факта аварии (КАИФА). В случае аварии КАИФА выдает в вычислительное устройство сигнал о факте, типе аварии и, Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 17 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

возможно, данные, характеризующие аварию (например, профиль ускорения либо его пиковое значение). Вычислительное устройство формирует сообщение, включающее информацию об аварии, координаты и, возможно, составляющие вектора скорости ТС, а также идентификационные данные транспортного средства. Сформированное сообщение через устройство связи с внешними абонентами передается в центр экстренного реагирования, который выдает информацию соответствующим службам для принятия необходимых мер. БАНИК через пользовательский интерфейс обеспечивает возможность установления голосовой связи между водителем (пассажирами) ТС и оператором центра экстренного реагирования. Связь может устанавливаться как автоматически по факту аварии, так и по инициативе водителя (пассажира).

Комплекс автоматической идентификации факта аварии состоит из набора датчиков, обеспечивающих установление факта всех типов аварий, предусмотренных при разработке системы, а также элементов, обеспечивающих преобразование выходных сигналов датчиков в форму, пригодную для восприятия вычислительным устройством. Таким образом, состав необходимых датчиков определяется перечнем типов аварий, которые должны автоматически идентифицироваться бортовыми средствами.

Некоторые разработчики систем экстренного реагирования ориентируются на использование только тех датчиков, которыми оснащаются ТС для обеспечения ввода в действие средств пассивной безопасности (подушки безопасности, преднатяжители ремней безопасности). Тем самым происходит ограничение видов аварий только столкновениями и, возможно, опрокидываниями ТС.

В работе [8] рассматривается более широкий круг дорожно-транспортных происшествий (ДТП), ликвидация последствий которых требует проведения аварийно-спасательных работ.

К таким ДТП относятся:

• столкновения, опрокидывание автомобилей и наезды;

• ДТП на железнодорожных переездах;

• ДТП в ходе перевозки опасных грузов;

• пожары на автомобильном транспорте;

• падение автомобилей с крутых склонов;

• попадание автомобилей под лавины и сели;

• падение автомобилей в водоемы.

Данный перечень является более полным, чем используемый разработчиками ЭРА ГЛОНАСС, однако оба эти перечня ориентированы на решение иных задач, чем автоматическая идентификация возможно более полного круга видов аварий. В первом случае в перечень включаются только те из них, на которые может быть обеспечена достаточно эффективная реакция средств пассивной безопасности. Во втором классификация построена исходя из особенностей организации аварийно-спасательных работ. Нам же для формирования предложений о составе датчиков в КАИФА необходимо определить возможно более полный круг возможных типов аварий, которые могут фиксироваться бортовыми средствами в автоматическом режиме.

Заметим, что использование термина «авария» вместо «ДТП» в рассматриваемом контексте представляется авторам более корректным. В соответствии с Правилами дорожного движения [9] дорожно-транспортное происшествие — это событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при котором погибли или ранены люди, повреждены транспортные средства, сооружения, грузы либо причинен иной материальный ущерб. Однако не все события из числа приведенных, например, в [8], подпадают под данное определение. Так, попадание автомобилей под лавины и сели, а также многие подобные события (например, падение на ТС дерева либо элемента какой-либо конструкции вследствие сильного ветра или иных причин) не являются ДТП, но являются авариями.

Можно привести и другие примеры – пожар ТС либо авария опасного груза по причине неисправности ТС и т. д. В то же время повреждение транспортных средств, сооружений, грузов либо причинение иного материального ущерба может быть основанием для экстренного Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

реагирования оперативных служб лишь тогда, когда указанные обстоятельства влекут за собой существенную угрозу жизни и здоровью людей, например, при таких авариях опасных грузов, как разлив горючих либо ядовитых жидкостей и т. п. Исходя из этого применительно к рассматриваемой проблеме целесообразно использовать термины «авария» и «транспортная авария» по ГОСТ Р 22.0.05-94: транспортная авария – авария на транспорте, повлекшая за собой гибель людей, причинение пострадавшим тяжелых телесных повреждений, уничтожение и повреждение транспортных сооружений и средств или ущерб окружающей природной среде. Дорожно-транспортное происшествие является видом транспортной аварии, возникшей в процессе дорожного движения, т.е. заведомо более узкое понятие.

С учетом изложенного, в круг аварий, подлежащих автоматической идентификации, по мнению авторов, необходимо включить следующие.

1. Соударение при свободном положении ТС.

2. Наезд на ТС, имеющее ограниченные возможности движения, другого ТС.

3. Падение на ТС тяжелых предметов.

4. Потеря продольной либо поперечной устойчивости, в частности, опрокидывание ТС.

5. Пожар.

6. Взрыв.

7. Затопление.

8. Разрыв состава ТС (для сочлененных автобусов и грузовых автомобилей с прицепом/полуприцепом, перевозящих опасные грузы).

9. Авария опасного груза.

Поясним некоторые из предложенных положений.

Наезд на ТС, имеющее ограниченные возможности движения, другого ТС, может иметь место в случае, когда автомобиль находится вблизи препятствия, а наезд происходит со стороны, противоположной препятствию. Препятствием может быть какое-либо неподвижное сооружение (рисунок 2а) либо гораздо более тяжелое или малоподвижное ТС (например, на гусеничном ходу), существенного изменения параметров движения которого в результате столкновения не происходит (рисунок 2б).

Рисунок 2 – Возможные схемы наезда на ТС, имеющее ограниченные возможности движения, другим ТС Необходимость выделения таких аварий в отдельный тип обусловлена следующим.

При соударении ТС, находящегося в свободном положении, т. е. не имеющего ограничений возможности движения в направлении удара, одна часть энергии соударения расходуется на деформацию ТС и, возможно, препятствия (ТС), с которым произошло соударение, а другая часть – на изменение вектора скорости ТС. В результате возникает ускорение, которое может быть измерено акселерометром либо зафиксировано датчиком удара. Показания этих датчиков могут быть использованы для фиксации факта аварии.

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 19 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Если же ТС имеет ограниченные возможности движения, то вся энергия, переданная ТС, подвергнувшемуся наезду, расходуется на деформацию данного ТС. В этом случае акселерометр (датчик удара) может выдать информацию об ускорении (ударе) лишь тогда, когда деформация распространится до места его размещения, а этого может и не произойти. И даже тогда, когда датчик подвергнется ускорению вследствие деформации конструкции, на которой он закреплен, величина этого ускорения может быть существенно ниже, чем установленная для фиксации аварии при свободном положении ТС. Следовательно, для идентификации подобных аварий необходимо использовать датчики иного класса, обеспечивающие фиксацию деформации элементов ТС, при которой возникает угроза жизни и здоровью находящихся внутри ТС людей либо аварийной ситуации с опасным грузом.

Один из возможных вариантов конструкции датчика деформации показан на рисунке 3.

Датчик представляет собой полосу из полимерного материала с низкой эластичностью. На полосе через определенные промежутки формируются зоны пониженной устойчивости к разрушению в виде участков, толщина которых существенно меньше, чем толщина полосы.

Рисунок 3 – Возможная конструкция датчика деформации кузова (кабины) ТС Вдоль полосы в ее толще размещаются 2 параллельных проводника, которые соединены через резисторы, которые находятся на каждом из участков между вышеуказанными зонами. Окончания проводников с каждой из сторон полосы соединяются с измерителями сопротивления цепи, которые могут подключаться одновременно либо поочередно.

Датчики могут размещаться в наиболее подверженных деформации зонах внутренней поверхности стенки, крыши кузова (кабины), в стойках ТС, а также в салоне легкового автомобиля (рисунок 4). Фиксируются сопротивления, измеренные для каждого датчика в исходном положении. В случае деформации элемента конструкции ТС, на котором размещен датчик, происходит разрушение одной либо нескольких зон пониженной устойчивости с разрывом проводников в этих зонах. Измерение сопротивлений участков цепи, сохранивших связь с омметрами, позволяет оценить протяженность деформированной области элемента конструкции и в случае, когда она превышает заданный для данного элемента предел, подать сигнал об аварии. Следует отметить, что датчики могут выдавать информацию при различных видах аварий, например, потере устойчивости ТС с деформацией кузова (кабины), падении на ТС тяжелых предметов либо аварии опасного груза. Такая информация позволяет более точно оценить ущерб, нанесенный ТС и находящимся в нем людям. Это подтверждает целесообразность оснащения ими всех категорий ТС.

Потеря продольной либо поперечной устойчивости – это отклонение ТС соответственно в продольной или поперечной плоскости от нормального (горизонтального) положения на угол, больший допустимого значения.

Допустимые углы отклонения должны определяться отдельно для различных категорий ТС, например, для автобусов, в которых возможна перевозка пассажиров стоя, либо для грузовых ТС, перевозящих опасные грузы, исходя из характера груза, его размещения и возможного поведения в условиях потери устойчивости ТС. Фиксация потери устойчивости может производиться датчиками, контролирующими углы отклонения ТС от нормального Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

положения в продольной и поперечной плоскостях.

–  –  –

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 23 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

расчетном комплексе ANSYS CFX, а эксперимент – на регенеративном газотурбинном двигателе Горьковского автозавода.

Ключевые слова: газотурбинные и героторные двигатели, высокотемпературный роторный теплообменник В настоящее время в мире активно развиваются работы по энергетическим микротурбинам с электрическим кпд 28-34%. Столь высокую для малоразмерных газотурбинных двигателей эффективность обеспечивает введенный в их схему теплообменник.

Весьма интересны появившиеся сравнительно недавно работы по высокоэффективным героторным двигателям. Заявлено, что эффективность этих двигателей может достигать 55% [1]. Героторные двигатели работают по регенеративному циклу Брайтона и включают в себя теплообменники аналогичные газотурбинным.

Из опыта работ по регенеративным газотурбинным двигателям хорошо известно, что теплообменник является одним из наиболее сложных и проблемных элементов.

В 80-90-х годах прошлого столетия на Горьковском автозаводе (ГАЗ) был разработан оригинальный высокоэффективный роторный дисковый теплообменник [2]. По сравнению с применяемыми в настоящее время на микротурбинах неподвижными пластинчатыми рекуператорами теплообменник имеет в разы меньшие массу и габариты и более чем на порядок меньшую стоимость. Утечки воздуха высокого давления, являющиеся основной проблемой роторных теплообменников, не превышают в теплообменнике ГАЗ 1.5-2%. Одной из причин высокой эффективности работы уплотнений является то, что уплотнения работают не по пористой теплопередающей матрице, а по плоским металлическим дискам - щекам каркаса.

Кроме того, каркас теплообменника эффективно охлаждается, что обеспечивает его малые тепловые деформации. Охлаждение каркаса осуществляется посредством выполнения теплопередающих элементов коническими. В результате (см. рисунок) основная часть каркаса омывается только холодным воздухом и охлажденным (прошедшим через матрицу) газом.

Выполнение теплопередающих элементов коническими приводит к необходимости пустых объемов (коллекторов) в ячейках каркаса и, как следствие, к сверхкомпактной матрице теплопередающих пакетов. Сверхкомпактность матрицы делает ее легко засоряемой. Действительно, гидравлическое сопротивление теплообменника ГАЗ через 100 часов работы растет примерно на 1% (абсолютный). Периодический прожиг теплообменника выполняемый непосредственно на двигателе ГАЗ снижает остроту проблемы. Тем не менее, ресурс теплопередающих элементов теплообменника ГАЗ ограничивается 800-1000 часами работы именно изза его засорения. Кроме того, коническая форма пакетов приводит также к неравномерности распределения теплоносителей по поверхности теплопередающего элемента и снижению тепловой эффективности теплообменника.

Исходя из сказанного выше, представляется весьма перспективным рассмотрение в качестве теплопередающих элементов, полностью заполняющих ячейки каркаса. Например, цилиндрических теплопередающих элементов со щелевыми каналами, образованными намоткой металлической ленты в рулон. В отличие от конического, цилиндрический элемент будет иметь практически равномерное распределение расходов теплоносителей по фронту теплопередающего элемента, а также существенно больший гидравлический диаметр каналов теплообмена цилиндрического пакета по сравнению с коническим, что вместе с прямолинейным характером течения теплоносителей в цилиндрическом элементе должно обеспечивать его существенно более низкую засоряемость, а упрощение конструкции и формы исходного материала позволит снизить стоимость теплообменника.

Основной проблемой перехода к цилиндрическим пакетам является проблема разработки новой системы охлаждения каркаса теплообменника, с эффективностью по крайней мере не уступающей системе охлаждения, имеющей место в случае установки конических пакетов. Принципиальное решение этой задачи показано на рисунке 1 [2].

Для анализа эффективности системы охлаждения было выполнено математическое моделирование теплогидравлических процессов в теплообменнике с системой охлаждения каркаса в расчетном комплексе ANSYS CFX.

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Рисунок 1 – Роторный теплообменник с щелевыми цилиндрическими теплопередающими элементами и системой охлаждения каркаса: 1- каркас теплообменника; 2- каналы теплопередающей цилиндрической матрицы; 3- каналы системы охлаждения; 4- каналы теплопередающей матрицы системы охлаждения;

5-дефлектор системы охлаждения

Используемые допущения:

• постоянные давления и температуры воздуха и газа на входе в теплообменник;

• постоянные расходы воздуха и газа через расчетную модель.

Расчетная модель – осесимметричная (рисунок 2).

Рисунок 2 – Расчетная модель теплообменника с цилиндрическими теплопередающими элементами и предлагаемой системой охлаждения каркаса теплообменника В нее входят: ячейка каркаса, цилиндрический ленточный теплопередающий элемент и элементы охлаждения ячейки каркаса. Режим течения в модели – ламинарный. Используемые при расчете уравнения: Навье-Стокса, энергии, неразрывности состояния. Граничные условия: на входе в теплообменник – расход и полная температура; на выходе теплообменника – статическое давление.

Результаты расчетов на различных режимах работы двигателя в таблице 1.

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 25 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Таблица 1 Зависимость максимальной температуры горячей щеки каркаса от режима работы двигателя Расход Давление Температура Частота вращения Средняя темвоздуха че- воздуха за газа на входе в турбокомпрессора/ пература рез двига- компрессором. теплообмен- Частота вращения горячей «щетель. [Па] ника. теплообменника. ки»

[кг/сек] [°С] [об/мин]/ [об/мин] каркаса.

[°С] 2,1 391300 697 33000/25,3 482 1,7 316100 547 30000/23 419 1,53 259900 427 27000/20,7 388 1,28 217800 402 24000/18,4 351 0,85 157000 327 18000/13,8 305 Для сравнения разработанной системы охлаждения каркаса теплообменника с системой охлаждения теплообменника газотурбинных двигателей ГАЗ, а также для апробации используемого расчетного комплекса ANSYS CFX и используемой расчетной модели были проведены экспериментальные исследования теплового состояния каркаса теплообменника ГАЗ.

Исследования проводились на газотурбинном двигателе ГАЗ-99Д.

В качестве объекта исследования использовался роторный теплообменник этого двигателя, имеющий сетчатые конические теплопередающие элементы.

В процессе испытаний проводились измерения:

• расхода воздуха через двигатель;

• статических давлений воздуха и газа на входе и выходе теплообменника;

• температуры воздуха на входе в теплообменник;

• температурного поля каркаса теплообменника в 6-ти точках.

Регистрирующая аппаратура измерений температурного поля каркаса совместно с приемо-передающей аппаратурой и источниками тока (аккумуляторами) устанавливалась на платформе, жестко связанной с диском теплообменника, и вращается вместе с ним. К регистрирующей аппаратуре подключаются провода термопар измеряющих температуры каркаса теплообменника. Приемо-передающая аппаратура передавала сигналы от регистрирующей аппаратуры по радиоканалу на компьютер.

Результаты проведенного экспериментального исследования – значения максимальных температур горячей «щеки» каркаса теплообменника приведены на рисунке 3. Здесь же приведены расчетные значения температуры горячей «щеки» каркаса теплообменника ГАЗ c коническими теплопередающими элементами, рассчитанные в программном комплексе ANSYS CFX.

Сетчатые конические теплопередающие элементы задавались как пористые тела с пористостью равной 0.69.

Течение в каркасе, так же как и в расчетах теплообменника с цилиндрическими теплопередающими элементами и предлагаемой системой охлаждения каркаса, принималось ламинарное.

Граничные условия – температуры, давления и расход газа и воздуха брались из результатов эксперимента.

Как видно из рисунка, экспериментальные значения максимальной температуры горячей «щеки» каркаса теплообменника достаточно близко совпадает с расчетными. Это косвенным образом подтверждает приведенные выше результаты расчетов теплового состояния каркаса теплообменника (таблица 1) с предлагаемой системой охлаждения каркаса теплообменника и цилиндрическими теплопередающими элементами, выполненными с использованием тех же уравнений в программном комплексе ANSYS CFX.

–  –  –

Рисунок 3 – Средние и максимальные температуры газа за тяговой турбиной (перед теплообменником) и поверхности горячей «щеки» каркаса теплообменника ГАЗ соответственно Сравнение максимальных температур горячей «щеки» каркаса теплообменника ГАЗ (рисунок 3) и теплообменника с разработанной системой охлаждения (таблица 1) показывает существенно большую эффективность последней. Так при работе двигателя на номинале (расход воздуха равен 2.1 кг/с) максимальная температура горячей «щеки» каркаса теплообменника с системой охлаждения ГАЗ составила 552 0С, а с разработанной системой - 4820С.

Выводы Разработанная система охлаждения обеспечивает существенно меньшую температурную неравномерность и соответственно меньшие деформации каркаса теплообменника, чем система охлаждения каркаса теплообменника ГАЗ с коническими теплопередающими элементами.

Проведенное расчетно-экспериментальное исследование теплового состояния каркаса теплообменника ГАЗ косвенным образом подтвердило результаты расчетов теплового состояния каркаса теплообменника с предлагаемой системой охлаждения каркаса теплообменника и цилиндрическими теплопередающими элементами.

Литература

1. Костюков В.М. Автомобильные газотурбинные двигатели Горьковского автозавода. Доклад на соиск. уч. ст. к.т.н. Горький, 1971.

2. Костюков А.В., Крутов М.А. и др.. Способ охлаждения каркаса вращающегося теплообменника и устройство для его осуществления. Патент № 2296930, 2007.

Математическая модель установившегося движения автопоезда с активизированным прицепным звеном, позволяющая оценить потери в трансмиссии к.т.н. проф. Лепешкин А.В.

МГТУ «МАМИ»

тел.: (495) 223-05-23 доб. 1426, e-mail: lep@mami.ru Аннотация. В статье приведена разработанная математическая модель установившегося прямолинейного движения автопоезда с активизированным прицепным звеном, позволяющая оценить потери в трансмиссии, а также результаты ее анализа с точки зрения возможности повышения энергоэффективности такого автопоезда.

Ключевые слова: многоприводные колесные машины, автопоезд с активизиИзвестия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 27 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

рованным прицепным звеном, комбинированная трансмиссия, критерий оценки энергоэффективности.

В данной статье приведены данные научных исследований, полученные автором при выполнении Государственного контракта № П1131 от 02.06.2010 на поисковые научноисследовательские работы для государственных нужд по заданию Министерства образования и науки РФ на 2010 – 2012 г.г. в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы.

Рассмотрим наиболее перспективный и чаще всего встречающийся на практике вариант многоприводной колесной машины с комбинированной трансмиссией, а именно: автопоезд, у которого тягач имеет традиционную механическую трансмиссию со ступенчатым переключением передач, а активизированное прицепное звено – бесступенчатую гидрообъемную трансмиссию (ГОТ).

Известно, что основной проблемой, которую необходимо решать при создании таких транспортных машин повышенной проходимости, является обеспечение согласованной работы ведущих колес тягача и прицепа в разных условиях эксплуатации автопоезда. Для этой цели должна быть разработана специальная система автоматического адаптивного управления (СААУ) бесступенчатым гидрообъемным приводом ведущих колес прицепного звена.

Данное исследование посвящено теоретическому обоснованию и разработке методики создания такой СААУ.

В качестве объекта исследований принят автопоезд-лесовоз (рисунок 1) марки КрАЗсостоящий из тягача и прицепа-роспуска марки ГКБ-9362, который при анализе рассматривается в варианте с гидрообъемным приводом колес задней тележки. При этом предполагается, что передние колеса тягача ведомые, его задние колеса – ведущие и приводятся традиционной механической трансмиссией со ступенчатым переключением передач от двигателя тягача, режимом работы которых управляет водитель, а мощность к ведущим колесам прицепного звена подводится при помощи ГОТ от дополнительного двигателя, имеющего специальную систему управления, обеспечивающую его валу постоянную частоту вращения. Управление режимом работы ГОТ, а значит, и согласование работы ведущих колес тягача и прицепа осуществляет разрабатываемая СААУ.

Рисунок 1 – Автопоезд-лесовоз марки КрАЗ-643701 66.2 С целью проведения запланированных исследований была разработана математическая модель установившегося прямолинейного движения указанного автопоезда по недеформируемой опорной поверхности. Принятая расчетная схема рассматриваемого автопоезда приведена на рисунке 2. При этом на расчетной схеме каждая из пар сдвоенных осей: вторая и третья оси у тягача, а также четвертая и пятая у прицепа – условно заменены одной осью.

Из рисунка 2 видно, что при моделировании рассматривается общий случай движения автопоезда по деформируемому основанию. При этом узел сцепки представлен как шарнир, 28 Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

не передающий момент в вертикальной плоскости.

–  –  –

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 29 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

l2, h2 – координаты центра тяжести тягача относительно условной оси его заднего движителя,

hРср – изменение вертикальной координаты центра тяжести тягача из-за деформации передней и задней рессор, определяется по формуле:

h р 1 l 2 + h р 2 ( l1 l 2 ) hР ср =, l1 hР1, hР2 – величины деформаций рессор переднего и заднего движителей тягача.

При составлении этих уравнений горизонтальная ось «X» выбранной основной системы координат лежит на недеформированной опорной поверхности дороги по направлению движения, а ось «Z» ей перпендикулярна и направлена вверх. В свою очередь недеформированная опорная поверхность дороги в общем случае расположена под некоторым углом «» к горизонту.

Кроме основной системы координат при составлении уравнений использовались еще две вспомогательные:

• для прицепного звена – с началом координат в шарнире узла сцепки и осями, совпадающими с конструктивными направлениями горизонтали и вертикали остова прицепного звена,

• для тягача – с началом координат в точке условной оси заднего движителя тягача и осями, совпадающими с конструктивными направлениями горизонтали и вертикали остова тягача.

Каждая из вспомогательных систем координат повернута в пространстве относительно основной системы координат соответственно на углы п и т, которые зависят от величин деформации шин hZi, рессор hРi, и опорной поверхности дороги hГi под колесными движителями.

Углы п и т определяются из анализа размерных цепей по следующим формулам:

hп sin п =, (7) lп + lт h sin т = т, (8) l1 )( ) )( ) ( ( где: hп = h z 3 h z 2 + h р 3 h р 2 + hг 3, а h т = h z 2 h z1 + h р 2 h р1 + hг 2.

При составлении уравнений моментов используются условные точки: условная ось заднего колесного движителя тягача и условная ось колесного движителя прицепного звена.

В случае, когда у автопоезда соответствующими движителями являются сдвоенные колеса с балансирной подвеской, под условной точкой понимается точка с координатами на уровне оси колес в геометрической середине отрезка, соединяющего оси сдвоенных колес. При этом считается, что оба колеса движителя одинаково нагружены и имеют одни и те же конструктивные параметры.

Приведенные уравнения совместно с уравнениями, описывающими работу трансмиссий тягача и прицепа, а также работу эластичного колеса в соответствующих условиях, образуют систему уравнений, которая используется при разработке математической модели движения автопоезда в установившемся режиме. При этом делается допущение о том, что двигатели, установленные на тягаче и на прицепе, обеспечивают необходимый момент на валу при неизменной его частоте вращения.

На данном этапе исследований из-за того, что в настоящее время не существует надежного математического описания работы эластичного колеса с деформируемой опорной поверхностью, в модели используется математическое описание установившегося качения эластичного колеса по недеформируемому основанию. Это описание получено на основании анализа опубликованных данных исследований различных авторов [1, 11, 13, 15, и др.]. Следует отметить, что математическое описание качения колеса составлено так, чтобы в резульИзвестия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

тате расчета из него при известных нормальной к опорной поверхности составляющей нагрузки Rz на ось колеса, продольной скорости движения этой оси V и величины буксования колеса можно было определить продольную составляющую нагрузки Rx на ось колеса и реализуемый на его валу крутящий момент Mк в ведущем режиме качения.

При создании математического описания работы трансмиссии тягача учитывалось, что известных описаний, которые могут быть использованы при решении поставленных задач в запланированных исследованиях рассматриваемого автопоезда, позволяющих оценить величину потерь энергии в механической трансмиссии и их зависимость от режима работы, нет.

В литературе имеются сведения либо о результатах исследований, посвященных изучению механических приводов конкретных машин, либо о качественных зависимостях потерь в них. При этом, как правило, указывается, что эти зависимости имеют существенную сложность, а на практике значительную нестабильность, что объясняется во многом случайным характером изменения параметров, описывающих контактное или, как его называют, сухое трение в элементах механических приводов. Дополнительную сложность при математическом описании вносят также процессы вязкого трения, обусловленные смазкой.

В самом общем виде (по данным изученных публикаций) зависимость изменения коэффициента трения f от интегрального параметра Cr, характеризующего режим работы трущейся пары с наличием смазки, может быть представлен в виде графика, приведенного на рисунке 3.

Под интегральным параметром Cr понимается безразмерная величина, обратная так называемому коэффициенту нагруженности, вычисляемому по формуле:

2 p 2 =, (9) где: p – среднее удельное давление на рабочей поверхности;

– относительная величина конструктивного зазора;

– динамическая вязкость смазывающей жидкости;

– угловая скорость.

На графике (рисунок 3), как видно, выделены три основные области: I – область полусухого трения, II – область полужидкостного трения, III – область жидкостного трения, а также указана зона рабочей характеристики (IV) подшипника скольжения. Исходя из того, что, как отмечается в публикациях, такая зависимость характерна практически для всех пар трения, работающих в условиях смазки, было сделано предположение, что она применима и для элементов механических трансмиссий мобильных машин.

Рисунок 3 – Характеристика трения в зазоре подшипника скольжения при наличии смазки Очевидно, что в правильно спроектированных элементах механических трансмиссий Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 31 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

мобильных машин конструкторы стремятся обеспечить работу трущихся пар в рекомендуемой IV области, но на практике это обеспечить не всегда возможно, особенно в тяжелых условиях эксплуатации этих машин, которые, как известно, характеризуются невысокими скоростями движения при больших преодолеваемых нагрузках. Еще более вероятны I и II области в режимах работы пар трения механических трансмиссий в условиях трогания машины. Так как данные исследования в основном относятся именно к таким тяжелым режимам эксплуатации рассматриваемой машины, пренебрегать этими процессами было бы неправильно. Поэтому, учитывая сложность их математического описания, в исследовании используется эмпирические зависимости, полученные на основании результатов полевых испытаний полноприводного трехосного автомобиля «Гидроход-49061» с гидрообъемной трансмиссией ведущих колес.

По данным этих испытаний установлено, что зависимость момента трения M 2!, возникающего в механических элементах, обеспечивающих передачу энергии в этом автомобиле от вала гидромотора к соответствующему ведущему колесу автомобиля, и приведенного к оси колеса, от условий работы привода с достаточной точностью может оцениваться аналитическим выражением следующего вида:

M тр = M тр 0 + k тр к, (10) где: M 2! 0 - момент трения при частоте вращения колеса близкой к нулю, приведенный к оси колеса, по данным испытаний M 2! 0 = 0,09 кНм;

k 2! - коэффициент, характеризующий степень возрастания момента трения с увеличением частоты вращения колеса, по данным испытаний k 2! = 0,06 кНмс;

* - угловая скорость вращения колеса.

Следует отметить, что особенностью аналитической зависимости (10) является то, что в ней не учитывается влияние на значение момента трения изменение силовых факторов (реализуемый на колесе момент, радиальная нагрузка на ось колеса). Объясняется это тем, что по данным, полученным на основании проведенных полевых испытаний автомобиля «Гидроход-49061», выявить влияние этих факторов не удалось.

В то же время сравнение данных математического моделирования движения автомобиля «Гидроход-49061», где использовалось выражение (10), с данными его испытаний в аналогичных условиях показали, что среднеквадратические отклонения контролируемых параметров не превышали 10%. Исходя из этого был сделан вывод о том, что выражение (10) при моделировании позволяет получить необходимую точность, а значит, оно может быть рекомендовано для использования в математических моделях движения колесных машин с целью оценки потерь в элементах их механических трансмиссий.

Принимая во внимание то, что в рассматриваемом автопоезде приводы ведущих колес тягача и прицепа предназначены для передачи механической энергии, по своим параметрам схожей с теми, для передачи которых служит трансмиссия автомобиля «Гидроход-49061», можно предположить, что элементы этих механических трансмиссий принципиально похожи и с точки зрения возникающих в них потерь.

Исходя из этого, в разработанной математической модели установившегося движения рассматриваемого автопоезда для оценки потерь на трение в элементах механических приводов ведущих колес тягача и прицепа, включающих главную передачу и колесные согласующие редукторы, используется выражение (10). При этом учитывая то, что эти элементы привода колес всех осей машины имеют практически одинаковую конструкцию, в математической модели при описании приводов ведущих колес всех четырех осей используется выражение (10) с приведенными выше значениями M 2! 0 и k 2!.

Что касается оценки потерь в других элементах механической трансмиссии тягача (коробка перемены передач, раздаточная коробка, карданная передача и др.), то для этого используется известная рекомендация о том, что в механических элементах при изменении ре

–  –  –

Рисунок 5 – Принятая зависимость коэффициента продольной силы тяги x ведущего колеса от величины его буксования Кроме этого условия эксплуатации автопоезда задавались также номером передачи, характеризующей скорость его продольного движения. При моделировании проводился расчет для четырех значений передаточных отношений коробки перемены передач тягача: 5.26, 2.9,

1.52 и 1.0.

Проведенные расчеты показали, что при передаточном отношении раздаточной коробки тягача равной 2.28 указанные выше передачи в трансмиссии тягача в принятых условиях движения приблизительно соответствуют следующим значениям продольной скорости автопоезда: 1.3, 2.67, 4.52 и 6.87 м/с, или соответственно: 4.68, 9.6, 16.2 и 24,5 км/час.

При математическом моделировании использовался следующий алгоритм расчета:

• Вначале проводится анализ возможности движения автопоезда в данных условиях при наличии у него только одного ведущего моста: либо заднего моста тягача, либо прицепа.

• Если в данных условиях движение автопоезда с одним ведущим мостом невозможно, то определяется минимальная необходимая для этого тяга второго ведущего моста.

• На основании полученных данных определяется диапазон изменения относительного передаточного отношения привода ведущих колес прицепа ix в данных условиях движения автопоезда. Очевидно, что в пределах этого диапазона между ведущими осями автопоезда не возникает циркуляции мощности, то есть ни один из ведущих мостов не попадает в тормозной режим.

• Из полученного диапазона выбирается ряд значений ix, для каждого из которых определяИзвестия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

ются параметры, характеризующие работу ведущих колес автопоезда при этом.

200,0 180,0 160,0 140,0

–  –  –

Рисунок 6 – Характер изменения мощностей, реализуемых при движении автопоезда, в зависимости от относительного передаточного отношения привода ведущих колес прицепа ix На рисунке 6 в качестве примера приведены графики зависимостей реализуемых мощностей при движении рассматриваемого автопоезда в 10-ти градусный подъем с грузом 300 кН со скоростью 1,3 м/с в зависимости от относительного передаточного отношения привода ведущих колес прицепа i x = к 3 к 2.

На этом графике используются следующие обозначения:

PMV0 – мощность, необходимая для буксирования рассматриваемого автопоезда с отключенными от трансмиссий колесами в данных условиях с данной скоростью (эта мощность в исследовании рассматривается как полезная при работе автопоезда);

PMOVE – мощность, которая подводится через трансмиссии автопоезда к его ведущим колесам для обеспечения его движения в тех же условиях, с той же скоростью (превышает мощность PMV0 на величину потерь, возникающих при взаимодействии колесных движителей автопоезда с опорной поверхностью);

PDS – суммарная мощность, потребляемая автопоездом у двигателей тягача и прицепа для обеспечения движения в тех же условиях, с той же скоростью (превышает мощность PMOVE на величину суммарных потерь в трансмиссиях тягача и прицепа);

POLM – мощность, реализуемая на входном валу привода ведущей тележки тягача при движении автопоезда в тех же условиях, с той же скоростью;

PD1 – мощность, потребляемая у двигателя тягача при движении автопоезда в тех же условиях, с той же скоростью (превышает мощность POLM на величину суммарных потерь в коробке перемены передач, раздаточной коробке и карданной передаче тягача);

POLG – мощность, реализуемая на валу сдвоенного гидромотора при движении автопоезда в тех же условиях, с той же скоростью;

PDVG – мощность, потребляемая насосом у двигателя прицепа при движении автопоезда в тех же условиях, с той же скоростью (превышает мощность POLG на величину потерь в ГОТ ведущих колес прицепного звена автопоезда).

Для более обоснованного анализа на основании полученных результатов была проведена оценка величин, характеризующих эффективность преобразования передаваемой мощности трансмиссией автопоезда при его движении. В качестве этих величин рассматриваются Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 37 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

критерии, предложенные в работе [4]:

• показатель, характеризующий энергоэффективность работы колесного движителя автопоезда (коэффициент эффективности преобразования мощности колесным движителем машины), определяющийся по формуле:

F Vд K кд =, (17) M к i к i где: F – суммарная сила сопротивления движению транспортно-тяговой колесной машины, определяемая при условии, что все колеса работают в ведомом режиме качения.

Эта сила в общем случае может быть определена по формуле:

F = R f 0 + Pкр + Pw + Gx, (18) i здесь: R f = Rz i f 0i – сила сопротивления качению i-ого колеса машины в ведомом режиме 0i его качения в данных условиях движения;

Rz i – нормальная к опорной поверхности составляющая усилия в пятне контакта i-ого колеса машины;

f 0i – коэффициент сопротивления качению i-ого колеса машины в ведомом режиме его качения;

Pкр – продольная составляющая тяговой нагрузки на крюке машины;

Pw – продольная составляющая силы сопротивления воздуха;

G x – продольная составляющая веса самоходной машины при ее движении на подъем;

Vд – действительная скорость продольного движения машины;

M к i – момент, реализуемый на i-ом ведущем колесе машины;

к i – частота его вращения.

Таким образом, коэффициент K кд эффективности преобразования мощности колесным движителем самоходной машины, в соответствии с предложенными формулами (17) и (18), представляет собой отношение мощности, затраченной на буксирование рассматриваемой машины с отключенными от трансмиссии колесами в данных условиях со скоростью Vд, к мощности, которая подводится через трансмиссию самоходной машины к ее ведущим колесам для обеспечения движения машины в тех же условиях, с той же скоростью;

• показатель, характеризующий энергоэффективность работы ГОТ прицепного звена автопоезда (кпд ГОТ, равный отношению мощности, снимаемой с вала сдвоенного гидромотора, к мощности, потребляемой насосом у двигателя прицепа);

• показатель, характеризующий энергоэффективность работы автопоезда (интегральный энергетический показатель KN эффективности реализации мощности двигателя трансмиссией и колесным движителем машины), вычисляемый по формуле:

F Vд K N = тр K кд =, (19) Ne j где: тр – кпд трансмиссии автопоезда;

N е j – мощность, снимаемая с вала j-ого двигателя автопоезда.

На рисунках 7, 8, 9 приведены графики, характеризующие изменение приведенных выше показателей энергоэффективности работы автопоезда и его элементов от относительного передаточного отношения привода ведущих колес прицепа ix при движении с рассматриваемыми скоростями продольного движения в 10-ти градусный подъем с грузом 300 кН.

Анализ этих графиков показывает, что показатель K кд в рассматриваемых условиях Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

практически не зависит от продольной скорости движения автопоезда, кпд ГОТ не превышает 0,87 и существенно снижается в области малых значений мощности, передаваемых ГОТ.

K кд 1,00 0,99 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91

–  –  –

Рисунок 7 – Зависимость показателя K кд, характеризующего энергоэффективность работы колесного движителя автопоезда, от относительного передаточного отношения привода ведущих колес прицепа ix 1,00 0,90 0,80 0,70

–  –  –

Рисунок 8 – Зависимость показателя, характеризующего энергоэффективность работы ГОТ ведущих колес прицепного звена автопоезда, от относительного передаточного отношения привода ведущих колес прицепа ix С точки зрения информативности, на наш взгляд, наилучшим из приведенных показателей следует признать K N. Из графика, приведенного на рисунке 9, видно, что каждая из зависимостей, характеризующих энергоэффективность работы автопоезда на определенной скорости его движения в рассматриваемых условиях, имеет максимум. Это значит, что если обеспечить режим работы ГОТ ведущих колес прицепа, соответствующий этому максимуму, то этот режим и будет оптимальным с точки зрения энергоэффективности работы автопоезда

–  –  –

Рисунок 9 – Зависимость показателя KN, характеризующего энергоэффективность работы автопоезда, от относительного передаточного отношения привода ведущих колес прицепа ix Выводы

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено:

• Разработанная математическая модель установившегося прямолинейного движения автопоезда с гидрообъемной трансмиссией ведущих колес прицепа в условиях недеформируемой опорной поверхности позволяет учесть потери на передачу механической энергии приводами ведущих колес автопоезда, а значит, оценить энергоэффективность работы автопоезда при этом.

• Эта математическая модель позволяет проводить исследования, целью которых является получение закона регулирования ГОТ ведущих колес прицепа, обеспечивающего максимальную энергоэффективность автопоезда при его эксплуатации на ровной недеформируемой опорной поверхности.

Литература

1. Бочаров Н.Ф. и др. Распределение крутящих моментов по ведущим осям автомобиля с блокированным типом привода с учетом КПД отдельных механизмов трансмиссии. Известия ВУЗов: Машиностроение. 1972. № 9. – с. 86-90.

Городецкий К.И. Механический кпд объемных гидромашин. - М., Вестник машиностроения, 1977, № 7. – с. 11-13.

3. Лепешкин А.В. Математическая модель, оценивающая кпд роторной гидромашины. - М., Приводы и управление, 2000, № 1. – с. 17-19.

4. Лепешкин А.В. Критерии оценки энергоэффективности многоприводных колесных машин. - М., «Автомобильная промышленность», 2010, № 10, с. 19-23.

5. Лепёшкин А.В. Структура системы автоматического адаптивного управления бесступенчатой трансмиссией многоприводного транспортного средства. М., МАМИ. Научный рецензируемый журнал Известия МГТУ «МАМИ», № 1 (11), 2011. с. 51-59.

Лепешкин А.В. Методика разработки СААУ трансмиссий многоприводных колесных машин. Монография. Издательство «LAP LAMBERT Academic Publishing GmbH & Co. KG»

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

(Германия). 2011. 102 с. ISBN 978-3-8454-3161-1.

7. Лепёшкин А.В. Активизация колес прицепного звена как способ повышения энергоэффективности автопоезда. М., «Машиностроение», журнал «Автомобильная промышленность», № 8, 2011. с. 51-59.

8. Математическая модель установившегося прямолинейного движения автопоезда с активизированным прицепным звеном по недеформируемой опорной поверхности. Свидетельство о регистрации электронного ресурса № 16710 от 08.02.2011. Авт.: А.В. Лепешкин. Объединенный фонд электронных ресурсов «Наука и образование».

9. Определение коэффициентов потерь в формулах оценки объемного кпд роторной гидромашины. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 11198 от 30.07.2008.

Авт. А.В. Лепешкин. Федеральное агентство по образованию. Отраслевой фонд алгоритмов и программ.

10.Определение коэффициентов потерь в формулах оценки механического кпд роторной гидромашины. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки № 11199 от 30.07.2008.

Авт. А.В. Лепешкин. Федеральное агентство по образованию. Отраслевой фонд алгоритмов и программ.

11.Петрушов В.А., Московин В.В., Евграфов А.Н. Мощностной баланс автомобиля. - М., Машиностроение, 1984, 160 с.

12.Прокофьев В.Н. и др. Машиностроительный гидропривод. – М., Машиностроение, 1978, 259 с.

13.Скойбеда А.Т. Автоматизация ходовых систем колесных машин. Мн., Наука и техника, 1979, 246 с.

14.Смирнов Г.А. и др. Расчет потерь энергии в механической трансмиссии полноприводного автомобиля. – М., Известия ВУЗов. Машиностроение. 1985, № 1.

15.Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. - М., Машиностроение, 2-е издание, 1990. – с. 352.

Методика синтеза системы прямого управления моментом тяговых асинхронных электроприводов д.т.н. проф. Овсянников Е.М., к.т.н. Нгуен Куанг Тхиеу МГТУ «МАМИ»

Тел. (495) 223-05-23, доб. (*) 1312, t3_ru@yahoo.com Аннотация. В статье предложена методика синтеза системы прямого управления моментом тяговых асинхронных электроприводов с раздельным регулированием магнитного потока и электромагнитного момента. Приведены результаты имитационного моделирования системы тягового асинхронного электропривода, показаны достоинства разработанной системы управления электроприводом: простота исполнения, высокое динамическое качество, малые пульсации электромагнитного момента.

Ключевые слова: тяговый асинхронный электропривод, прямое управление моментом.

Среди типов электродвигателей, пригодных для применения на гибридных автомобилях, электромобилях, тяговые асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором (АД) отличаются простотой конструкции, низкой стоимостью, высокой надежностью, налаженной технологией производства и малыми затратами на обслуживание. Регулирующие качества современных тяговых асинхронных электроприводов (ЭП) не уступают ЭП постоянного тока, благодаря применению передовых методов управления электрическими машинами переменного тока, один из которых – метод прямого управления моментом (ПУМ) [1] – получил широкое распространение в последнее десятилетие.

По сравнению с векторными системами управления (СУ) ЭП системы ПУМ обладают Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 41 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

следующими достоинствами: простотой реализации из-за отсутствия операции преобразования координат из неподвижной системы во вращающуюся (и обратно); отсутствием широтно-импульсного модулятора (ШИМ) напряжения статора; исключением контуров регулирования составляющих вектора тока; высокой динамикой контуров регулирования потокосцепления статора и момента благодаря применению гистерезисных регуляторов и таблицы оптимальных переключений силовых ключей преобразователя частоты (ПЧ) [1, 7].

Однако внедрение релейных регуляторов порождает основной недостаток систем ПУМ: переменная частота переключения силовых ключей приводит к возрастанию коммутационных потерь в ПЧ, повышенной пульсации момента АД по сравнению с методом векторного управления. Данный недостаток можно устранить путем отказа от релейных регуляторов при использовании метода пространственно-векторной модуляции (ВМ) выходного напряжения ПЧ [2-6]. В англоязычной технической литературе СУ, построенные по этому принципу, носят название «direct torque control with space vector modulation» (DTC-SVM) – ПУМ-ВМ. Разумеется, вместо метода ВМ можно применить любой из существующих методов ШИМ для регулирования напряжения питания АД и его частоты.

Анализ научных трудов [2-6] показывает, что в системах ПУМ-ВМ как в классических системах ПУМ, регулируемыми переменными состояния АД являются электромагнитный момент и потокосцепление статора. На выходах регуляторов определяется вектор напряжения, который нужно подать на статорные обмотки АД, чтобы обеспечить минимальное отклонение регулируемых величин от заданных значений.

Системы ПУМ-ВМ могут быть построены по подчиненной схеме: момент регулируется внешним контуром, а потокосцепление статора – внутренним [2, 3]. Динамическое качество ЭП с такими СУ уступает ЭП с раздельным управлением моментом и потокосцеплением. Регуляторы этих переменных состояния АД могут быть выполнены в различных видах: на основе нейронных сетей, нечеткой логики, прогнозирующих регуляторов [4-6].

Метод нейро-нечеткого регулирования требует большого объема экспериментальных данных для обучения нейронных сетей. Дискретные прогнозирующие регуляторы, построенные по принципу вычисления в следующем расчетном периоде вектора управляющего напряжения, соответствующего требуемые приращения момента и потокосцепления статора, обладают высокой вычислительной интенсивностью. Большой практический интерес представляют системы с линейными регуляторами в связи с их простотой выполнения, хорошо развитой методикой проектирования.

В данной работе предложена методика синтеза систем ПУМ с применением простых типов линейных регуляторов потокосцепления статора и электромагнитного момента АД.

Суть методики заключается в установлении динамической связи между потокосцеплением статора с одной, а моментом – с другой составляющей вектора управляющего напряжения.

Это позволяет раздельно регулировать момент и магнитный поток, что обеспечивает высокую динамику системы управления координатами ЭП в целом.

Уравнение динамики момента АД Процессы энергопреобразования в трехфазном АД, при общепринятых допущениях, можно описать системой уравнений [7]:

u s = R s i s + p s + j k s ;

0 = R i + p + j ;

rr r s r = L i + L i ; = L i + L i ; (1) s ss mr r rr ms M = 1,5 z p Im{i s }, s где: u, i, – результирующие векторы напряжения, тока, потокосцепления;

R, L – активное сопротивление и индуктивность; индексы « s, r, m » соответствуют величинам статора, ротора и контура намагничивания;

k – угловая частота вращения ортогональной системы координат;

, r = z p – механическая и электрическая угловые частоты вращения ротора;

–  –  –

Имитационное моделирование работы тягового асинхронного электропривода С целью доказательства работоспособности предложенной системы ПУМ проведено в среде Matlab – Simulink моделирование системы тягового ЭП, включающей АД с параметрами: Rs = 0,0165 Ом, Rr = 0,0107 Ом, Lm = 3,2 мГн, Ls = 3,3 мГн, Lr = 3,38 мГн, zp = 2, номи- нальной мощностью 15 кВт, максимальным моментом 280 Нм, приведенным к ротору АД моментом инерции J = 20 кг.м2. АД получает питание от аккумуляторной батареи номинальным напряжением 120 В и автономного инвертора напряжения (АИН) с частотой модуляции 5 кГц. При моделировании были использованы стандартные блоки библиотеки приложения SimPowerSystems: аккумуляторная батарея, АД, АИН с ШИМ.

На рисунке 2 приведен фрагмент модели асинхронного ЭП с ПУМ, в которой входят основные функциональные узлы СУ: регуляторы момента, потокосцепления статора; блок преобразования координат «DQ-abc» (abc – трехфазная неподвижная система координат, связанная со статором); блок дискретной синусоидальной ШИМ (Discrete PWM Generator), формирующий импульсы управления АИН.

В «блоке вычислений» на основании измеренных значений тока (I_abc), напряжений статора (U_abc), скорости вращения ротора АД (N) проводится вычисление коэффициентов регуляторов (KP, KI) по (8), компенсирующей составляющей W по (6).

В данном блоке также выполняется вычисление модуля (Phi_S) и углового положения ( s Teta ) вектора s и момента согласно выражениям [7]:

ps = R s i s + u s ; ps = R s i s + u s ; s = s2 + s2 ; s = arctg ( s / s );

–  –  –

Рисунок 2 – Фрагмент модели асинхронного электропривода с ПУМ На рисунке 3 представлены полученные результаты моделирования работы асинхронного ЭП с ПУМ: временные диаграммы электромагнитного момента М, скорости N, тока статора (i s ) АД при разгоне (от нулевой до скорости 200 об/мин, и от 200 об/мин до 500 об/мин), движении с постоянной скоростью и торможении.

Рисунок 3 – Результаты моделирования работы асинхронного тягового ЭП с ПУМ:

временные диаграммы а) момента и скорости вращения ротора; б) текущих (М) и заданных (М*) значений момента; в) ток фазы статора при разгоне, установившемся движении и торможении электропривода Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 45 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Как видно из полученных результатов моделирования, предложенная методика синтеза системы ПУМ АД гарантирует устойчивость СУ, высокую динамику ЭП, обеспечивая малые пульсации момента (до 1,5% от среднего значения).

Выводы На основании установленной динамической связи между электромагнитным моментом, потокосцеплением и управляющим напряжением синтезирована система ПУМ АД с раздельным управлением моментом и потокосцеплением статора при применении линейных регуляторов П, ПИ типов. Это позволяет при проектировании ЭП использовать стандартные методы настройки регуляторов (по техническому оптимуму, симметричному оптимуму), что дает возможность сократить время синтеза, отладки СУ ЭП.

Предложенная система ПУМ АД отличается простотой исполнения при обеспечении высоких качеств тягового ЭП (высокого быстродействия, малых пульсаций момента), что важно для применения в автомобильном транспорте.

Литература

1. I. Takahashi, T. Noguchi. A new quick-response and high efficiency control strategy of an induction motor // IEEE Trans. Ind. Applications, Vol. 22, No. 5, 1986, pp. 820-827.

2. Buja G.S., Kazmierkowski M.P. Direct torque control of PWM inverter-fed AC motors – A survey // IEEE Trans. Ind. Electronics, Vol. 51, No 4, Aug. 2004, pp. 744-757.

3. D. Stojic, S. Vukosavic. A new induction motor drive based on the flux vector acceleration method // IEEE Trans. Energy conversion, Vol. 20, No.1, Mar. 2005, pp. 173-180.

4. P.Z. Grabowski, M.P. Kazmierkowski, B.K. Bose, F. Blaabjerg. A simple direct-torque neurofuzzy control of PWM-inverter-fed induction motor drive // IEEE Trans. Ind. Electronics, Vol.

47, No. 4, Aug. 2000, pp. 863-870.

5. B.H. Kenny, R.D. Lorenz. Stator and rotor flux based deadbeat direct torque control of induction machines // IEEE Trans. Ind. Applications, Vol. 39, No. 4, 2003, pp.1093-1101.

6. H. Miranda, P. Cortes, J.I. Yuz, J. Rodriguez. Predictive torque control of induction machines based on state space models // IEEE Trans. Ind. Electronics, No. 6, 2009, pp. 1916-1924.

7. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. –М.

Изд. центр «Академия», 2007. –272с.

Режимометрирование нагруженности трансмиссии легкового автомобиля при движении в городских условиях с использованием ЭСУД к.т.н. доц. Прокопьев М.В., к.т.н. Петунин В.П., Куевда А.В., Турапин М.К., Маслов С.Н.

Волжский Автомобильный Завод, Тольяттинский Государственный Университет Аннотация. Для повышения точности расчетов узлов и деталей трансмиссии автомобиля необходимо знать нагрузочные режимы работы трансмиссии автомобиля в процессе его эксплуатации. В статье предлагается способ режимометрирования трансмиссии с использованием информации, получаемой с контроллера управления двигателем.

Ключевые слова: режимометрирование трансмиссии, нагрузочные режимы, плотность распределения крутящего момента, время работы на передачах, средняя скорость автомобиля, количество выключений сцепления.

Современные методы расчетов узлов и деталей автомобиля на прочность, жесткость, долговечность имеют отработанную теоретическую основу, мощный математический аппарат, возможность применения разнообразных программных средств. При этом постоянно идет процесс совершенствования и уточнения расчетных методов. Однако результаты проводимых расчетов во многом зависят от достоверности исходных данных, которые определяют нагрузочные режимы работы узлов, деталей и всего автомобиля в целом.

В представляемой работе показан один из способов формирования исходных экспериментальных данных для проведения расчетов трансмиссии. Данный способ заключается в Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

обработке данных, поступающих на контроллер управления двигателем, с целью определения нагруженности трансмиссии (крутящим моментом), удельного времени и средней скорости движения автомобиля на каждой из передач, удельного количества циклов выключениявключения сцепления, удельной работы буксования сцепления и т.д. Для этой цели использовался специальный электронный адаптер ноутбуком и специализированное программное обеспечение.

Для отработки предлагаемого способа был поставлен эксперимент, который заключался в записи и дальнейшей обработке информации с контроллера двигателя автомобиля LADA-KALINA. Автомобиль оснащен двигателем 1,4 л., 16 кл. Запись информации производилась в процессе движения автомобиля по городскому маршруту протяженностью 29 км.

На маршруте находилось пешеходных переходов – 73, светофоров – 37, перекрестков и колец – 18. Всего произведено два заезда, первый заезд в экономичном режиме (средний расход топлива 7,1 л/100 км.), второй заезд в динамичном режиме (средний расход топлива 7,7 л/100 км.). Необходимо отметить, что движение автомобиля осуществлялось в условиях хорошей видимости, сухой дороги и отсутствия скоплений транспорта, препятствующих проезду («автомобильных пробок»), а также при отсутствии на маршруте движения спусков и подъемов. В процессе движения автомобиля с частотой в 10 Гц производилась запись текущего времени, оборотов коленчатого вала двигателя, скорости автомобиля, номера включенной передачи и ряда других параметров. На рисунке 1 графически показан начальный отрезок записи в 140 секунд при движении автомобиля в первом (экономичном) режиме.

Рисунок 1 – Результаты замеров Первичная обработка результатов испытаний заключалась в определении основных статистических характеристик процесса движения автомобиля в двух режимах, таких как относительное время движения на каждой передаче и пройденный путь, средняя скорость движения на каждой передаче, число включений-выключений сцепления. Основные результаты представлены в таблице 1. Необходимо обратить внимание на значительный удельный вес пути пройденного автомобилем на нейтральной передаче на обоих режимах движения, то есть при отсутствии нагруженности трансмиссии крутящим моментом со стороны двигателя.

Высокая общая средняя скорость движения автомобиля во многом объясняется отсутствием Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 47 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

«пробок» на маршруте. Полученные данные могут быть использованы при проведении расчетов на долговечность узлов трансмиссии, при выборе режимов стендовых испытаний трансмиссии.

При проведении обработки результатов, представленных на рисунке 1, основной задачей стало получение величины крутящего момента, нагружающего трансмиссию. Для этого на первом этапе определялось ускорение автомобиля дифференцированием скорости автомобиля. Далее, используя известные характеристики автомобиля, такие как масса автомобиля, передаточные числа трансмиссии, радиус качения, коэффициенты сопротивления качению, аэродинамического сопротивления, полезного действия трансмиссии, момонты инерции колес, вращающихся деталей трансмиссии, маховика двигателя и т.д., получены величины крутящего момента.

На рисунке 2 представлены обработанные результаты эксперимента для первых 140 секунд записи, где показан расчетное ускорение автомобиля и расчетный крутящий момент на первичном валу коробки передач. При этом в промежутки времени, в которых крутящий момент на первичном валу равен нулю, а ускорение отрицательно, происходит движение автомобиля на нейтральной передаче в режиме торможения автомобиля рабочей тормозной системой.

Для представления нагруженности первичного вала крутящим моментом было решено использовать плотность распределения. На рисунке 3 показана плотность распределения крутящего момента на первичном валу для двух режимов движения автомобиля, динамичного и экономичного. Рассматривая характер плотности распределения крутящего момента, можно отметить значительные отличия между разными режимами движения автомобиля. В динамичном режиме движения наблюдается смещение «среднего» крутящего момента в диапазон больших значений, что обеспечивает динамичный разгон автомобиля, а пик крутящего момента для экономичного режима на 40 Нм говорит о большем использовании режима равномерного движения автомобиля. Наличие отрицательных значений крутящего момента для обоих режимов связано с использованием при управлении автомобилем торможения двигателем. Кроме рассмотрения общей нагруженности (движение на всех передачах), возможно выделение и обработка массива данных по крутящему моменту для каждой передачи.

На рисунках 4 и 5 показаны плотности распределения крутящего момента на 3 и 4 передачах соответственно, что позволяет рассматривать нагруженность всех зубчатых зацеплений в коробке передач по отдельности.

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Для описания среднестатистического режима эксплуатации автомобиля, необходимы статистические данные по движению автомобиля в различных погодных, температурных условиях как в городских, так и загородных условиях эксплуатации автомобиля.

Рисунок 2 – Результаты обработки экспериментальных данных Рисунок 3 – Плотность распределения крутящего момента на первичном валу при движении автомобиля на всех передачах

–  –  –

Рисунок 5 – Плотность распределения крутящего момента на первичном валу при движении автомобиля на 4 передаче Представленный способ режимометрирования не позволяет фиксировать нагруженность трансмиссии в процессе переходных режимов работы. Однако для решения задач на Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

определение долговечности узлов и деталей трансмиссии представленный способ может дать достаточно точные исходные данные для проведения такого рода расчетов.

Выводы Разработан и реализован способ проведения режимометрирования нагруженности трансмиссии с использованием данных с электронной системы управления двигателем (ЭСУД). Проведены экспериментальные заезды автомобиля в городских условиях эксплуатации в двух режимах.

Определены некоторые статистические данные, а также показана плотность распределения крутящего момента на первичном валу при движении автомобиля в городских условиях, что может быть применено при проведении квазистатических расчетов на долговечность, а также для создания методик испытаний трансмиссий на долговечность.

Метод моделирования динамики механических трансмиссий автомобилей с фрикционными сцеплениями к.т.н. проф. Селифонов В.В., Нгуен Хак Туан МГТУ «МАМИ»

tuannkcn@yahoo.com Аннотация. В данной статье представлен метод моделирования динамики механических трансмиссий автомобилей с учетом двух фаз буксования и замыкания фрикционного сцепления.

Ключевые слова: механические трансмиссии автомобилей, фрикционные сцепления, метод моделирования динамики

Работа фрикционных сцеплений (ФС) тяговых и транспортных машин характеризуется повторными включениями и выключениями с чередующимися паузами. От динамических процессов в трансмиссии при включении ФС зависит передаваемый ею момент. Момент двигателя, передаваемый на трансмиссию, и предельный момент трения определяют два возможных режима работы ведущих и ведомых частей ФС: их относительное проскальзывание, если момент, передаваемый на трансмиссию, равен моменту трения в ФС; или их относительный покой, если момент, передаваемый на трансмиссию, меньше предельного в ФС момента трения. В данной статье представлен метод моделирования динамики механических трансмиссий автомобилей с фрикционными сцеплениями для этих двух случаев.

Исследования показывают, что определение динамических нагрузок в трансмиссии автомобиля 42 с ФС можно выполнять по расчетной схеме, изображенной на рисунке 1.

Рисунок 1 – Динамическая модель трансмиссии автомобиля с ФС

На рисунке 1 приняты следующие обозначения:

• моменты инерции: IД – вращающиеся части двигателя, маховика и кожуха ФС, Iс – сцепления, IКП – коробки передач, IК – колес с шинами, IА – поступательно движущаяся масса автомобиля;

• жесткости: сС – валов и зубьев зубчатых колес коробки передач, сТР – остальных узлов трансмиссии, сш – шины;

• bс, bтр, bш – коэффициенты демпфирования сцепления, остальных узлов трансмиссии и шин соответственно;

–  –  –

Рисунок 2 – Схема переключения состояния работы сцепления Далее рассмотрим моделирование динамики механических трансмиссий автомобилей с ФС в среде программирования Matlab-Simulink.

Систему уравнений (5) можно решить разными методами. Здесь проводится моделирование динамических нагрузок в трансмиссии автомобиля с ФС при трогании автомобиля с быстрым включением сцепления в среде программирования Matlab-Simulink.

На рисунке 3 показана модель, имитирующая динамику механических трансмиссий автомобилей с ФС по системе уравнений (5). В качестве модельного образца взята трансмиссия автомобиля со следующими параметрами: IД=0.156; IС=0.5; IКП=0.2; IК=13; IА=115 (кг.м^2);

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

cС=1200; cТР=6000; cШ=5700 (Нм/рад); bС=200; bТР=0; bШ=800 (Нмс/рад).

Рисунок 3 – Блок-схема, имитирующая математическую модель динамики механических трансмиссий автомобилей с ФС

–  –  –

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 55 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Мс max=80 и Мс max=120 Н·м, при времени включения ФС tc=0.4 сек. На рисунках 4а и 5а представлены зависимости угловых скоростей ДВС д, сцепления c и момента трения сцепления от времени. На рисунках 4б и 5б представлены результаты расчета упругих моментов в приводах моста и в шинах.

Рисунок 5 – Зависимости угловых скоростей e, c, момент трения сцепления (5.а) и упругих моментов Мтр, Мш от времени (5.б) при Мс max=120Нм Результаты расчетов показали, что если при включении сцепления при трогании автомобиля максимальный момент трения сцепления Мс max больше, чем динамические моменты, возникающие в ветвях трансмиссии автомобиля, то при этом меньше буксование сцепления.

Результаты расчетов также показали, что с момент окончания буксования (t2,7 с на рисунке 4а и t1,07 c на рисунке 5б) необходимый момент трения МСН, сохраняющий сцепление заблокированным, приблизительно равен крутящему моменту ДВС и не зависит от максимального момента трения сцепления Мс mах.

Заключение Систему дифференциальных уравнений, описывающую динамику трансмиссии автомобиля с учетом фазы буксования и блокирования сцепления, можно записать в разных видах. При этом метод моделирования в виде (5) наиболее прост и позволяет получить более быстрое решение с помощью известного программного обеспечения. Данный метод дает возможность подробно исследовать динамические процессы в сцеплении и их влияние на динамические нагрузки в трансмиссии автомобиля.

Литературы

1. Барский И.Б, Шарипов В.М и др Сцепление транспортных и тяговых машин –М.: Машиностроение, 1989 – 344с.

2. Альгин В.Б, Павловский В.А. Динамика трансмиссии автомобиля и трактора – Мн.: Наука и техника, 1986 – 216 с.

3. Селифонов В.В. Автоматические управление сцепления – М. МАМИ, 1988 – 27с.

4. Kapnopp D.C. System Dynamic: A Unified Aproach (1990), Wiley-Interscience, New York 1990.

О размещении демпфера крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля к.т.н. доц. Соломатин Н.С., Зотов Е.М., Симонов Д.В.

Тольяттинский государственный университет +7-8482-53-92-59, sns@tltsu.ru Аннотация. В статье приведены результаты исследования влияния на собственные частоты трансмиссии расположения демпфера крутильных колебаний.

Показано, что целесообразно устанавливать демпфер крутильных колебаний в маховике двигателя.

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Ключевые слова: демпфер крутильных колебаний, трансмиссия автомобиля.

Демпфер крутильных колебаний позволяет снизить в резонансных зонах амплитуду крутящего момента. Резонанс возникает вследствие совпадения собственной частоты крутильных колебаний участка трансмиссии с одной из главных гармоник крутящего момента двигателя внутреннего сгорания.

Введение дополнительного упругого элемента в трансмиссию может как вывести резонансную частоту крутильных колебаний за пределы рабочих оборотов двигателя, так и добавить еще одну резонансную частоту с одной из главных гармоник двигателя.

Для выбора рационального места расположения демпфера крутильных колебаний применена традиционная пятимассовая расчетная схема трансмиссии автомобиля (рисунок 1).

Рисунок 1 – Расчетная схема где: Jдв – момент инерции коленчатого вала и присоединенных к нему поступательно и вращательно движущихся частей двигателя;

Jпв – суммарный момент инерции первичного вала КП, Jвв – суммарный момент инерции первичного вала КП, Jпр – сумма половины момента инерции валов привода ведущих колес и момента инерции ведущих колес в сборе, приведенных к первичному валу, Jам – приведенный к первичному валу момент инерции условного маховика, кинетическая энергия вращения которого равна кинетической энергии поступательно движущегося автомобиля, Cпв – жесткость первичного вала КП;

Cвв – жесткость вторичного вала КП, приведенная к первичному валу;

Cпр – приведенная к первичному валу суммарная жесткость валов привода ведущих колес, Cш – приведенная к первичному валу суммарная тангенциальная жесткость шин ведущих колес, Кпв, Квв, Кпр, Кш – коэффициенты демпфирования на соответствующих участках.

Введение демпфера проводилось в следующем виде: момент инерции соответствующего участка разделялся на 2 части, между которыми устанавливался демпфер, при этом жесткость варьировалась в широких пределах для оценки ее влияния на изменение собственных частот. Для определения влияния расположения демпфера максимально близко к ведущим колесам демпфер располагался в ступице колеса, момент инерции которой был разделен на 2 части.

Под собственной частотой крутильных колебаний массы автомобиля понимается собственная частота крутильных колебаний условного маховика, кинетическая энергия вращения которого равна кинетической энергии поступательно движущегося автомобиля.

Под собственной частотой крутильных колебаний двигателя понимается собственная частота крутильных колебаний коленчатого вала и присоединенных к нему поступательно и вращательно движущихся частей двигателя.

На рисунках 2-7 приведены графики зависимостей собственных частот агрегатов трансмиссии в зависимости от жесткости встраемого демпфера для различных вариантов его расположения:

–  –  –

Рисунок 3 – Собственные частоты колебаний при расположении демпфера в сцеплении Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

–  –  –

Рисунок 6 – Собственные частоты колебаний при расположении демпфера в полуоси Рисунок 7 – Собственные частоты колебаний при расположении демпфера в ступице колеса Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

В варианте трансмиссии без демпфера наблюдаются 2 резонансные частоты, вызванные совпадением собственной частоты крутильных колебаний первичного вала со второй главной гармоникой двигателя при минимальных значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя и собственной частоты крутильных колебаний вторичного вала со второй гармоникой двигателя при средних значениях частоты вращения коленчатого вала двигателя и с четвертой при минимальных. Введение демпфера в сцепление и маховик позволяет вывести собственную частоту первичного вала из совпадения с гармониками двигателя на рабочих оборотах коленчатого вала, так же собственная частота вторичного вала выводится из совпадения с четвертой гармоникой двигателя. Из негативных последствий данных изменений нужно отметить появление собственной частоты ведомой части составного маховика, которая совпадает со второй основной гармоникой двигателя при высоких значениях жесткости, а для случая введения демпфера крутильных колебаний в ведомый диск сцепления — появление дополнительной собственной частоты колебаний ступицы ведомого диска, совпадающей с четвертой гармоникой двигателя на максимальных оборотах двигателя.

Введение демпфера на остальных участках не позволяет вывести собственные частоты первичного и вторичного валов из совпадения с гармониками двигателя в диапазоне рабочих оборотов и вместе с тем вводит в него дополнительные собственные частоты колебаний.

Таким образом, демпфер крутильных колебаний целесообразно устанавливать в маховике двигателя, при этом жесткость демпфера должна быть невысокой.

Литература

1. Соломатин Н.С. Снижение уровня крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля применением демпфера с нелинейной характеристикой // дисс. канд. техн. наук. М. :МАМИ, 1987.- 180 с.

Сравнительный анализ энергетических возможностей роторов автотракторных генераторов с различными системами возбуждения к.т.н. Сугробов А.М., к.т.н. Чернов А.Е.

МГТУ «МАМИ»

(495) 365-54-98, alexzander_66@mail.ru Аннотация. В статье приведены результаты сравнительного анализа энергетических возможностей роторов автотракторных генераторов с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов.

Ключевые слова: генераторы, электромагнитное возбуждение, возбуждение от постоянных магнитов.

В настоящее время в электроэнергетических установках отечественных и зарубежных автомобилей в качестве источников электроэнергии используются преимущественно альтернативные генераторы, имеющие электромагнитное возбуждение.

Несмотря на очевидные преимущества перед генераторами с возбуждением от постоянных магнитов в способности глубокого регулирования потокосцепления обмоток якоря и обеспечения за счет этого постоянства напряжения в широком диапазоне изменения нагрузки и частот вращения приводного двигателя и вполне приемлемые эксплуатационные качества, в частности вполне приемлемый на данном этапе срок службы, эти генераторы, тем не менее, не имеют достаточных оснований для рассмотрения их в качестве безальтернативного варианта исполнения электромашинных генераторов для систем электроснабжения автомобилей и других транспортных средств. Основанием для такого заключения являются недостатки этих генераторов, обусловленные применением в их конструкции скользящих контактов и крайне ненадежное самовозбуждение при их одиночной работе (при отсутствии в системе электроснабжения аккумуляторной батареи). Последний недостаток особенно ощутим в случае изготовления магнитопровода из высококачественных магнитомягких материалов с высокой магнитной проницаемости и узкой петлей гистерезиса.

Известия МГТУ «МАМИ» № 2(12), 2011 61 Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.

Генераторы с возбуждением от постоянных магнитов свободны от перечисленных недостатков. Они бесконтактны, а реализованный в них способ создания магнитного поля не требует затрат электроэнергии. Эти электрические машины более мобильны в отношении выхода их на режим. Регулирование напряжения магнитоэлектрических генераторов осуществляется различными способами. Опыт эксплуатации генераторов с возбуждением от постоянных магнитов для различного рода автономных электроэнергетических установок, в том числе и автотракторных, доказывает, что применение постоянных магнитов не является непреодолимым препятствием для получения электроэнергии высокого качества.

Приведенные качественные характеристики генераторов с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов играют существенную роль при выборе системы возбуждения генератора для конкретных условий применения. Однако каждая из них или их совокупность могут стать определяющими лишь после сопоставления массогабаритных и энергетических показателей самих генераторов или построенных на их основе систем генерирования электроэнергии, включающих в себя помимо генераторов устройства обеспечения качества электроэнергии (применительно к автотракторным системам – регулятора или стабилизатора напряжения).

При всех вариантах сравнительного анализа возникает необходимость в сопоставлении энергетических возможностей электрических машин, выполненных с различными по устройству элементами системы возбуждения (постоянными магнитами, катушки возбуждения), что в принципе невозможно осуществить без знания и сопоставления магнитных и энергетических характеристик индукторов генераторов. Для унификации содержания и хода расчетных исследований по определению электромагнитных параметров генераторов с различными системами возбуждения и получения на этой основе наглядных представлений об их достоинствах и недостатках целесообразно представить используемые при расчетах генераторов характеристики постоянных магнитов и электромагнитов в виде одинаковых по форме и содержанию аналитических или графических зависимостей.

Речь идет прежде всего о зависимостях магнитных потоков в расчетных сечениях элементов систем возбуждения (в нейтральном их сечении Фэ.м и Фм от МДС элементов системы возбуждения Fэ.м и Фм).

Наиболее просто эта задача решается приведением магнитных характеристик электромагнитов к такому же виду и с использованием тех же параметров и понятий, что и магнитные характеристики постоянных магнитов.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
Похожие работы:

«1 СОДЕРЖАНИЕ Сегодня в номере НОВОСТИ КОМПАНИЙ............................................... 2 ДАЙДЖЕСТ СМИ.......................................................»

«СОДЕРЖАНИЕ ЖУРНАЛА "ВОПРОСЫ ЛИТЕРАТУРЬЬ за 1965 год (№ 1—12) НА ТЕМЫ СОВРЕМЕННОСТИ Билинкис ЯВерность правде Кешоков А. Цвет зрелости —2. ("Поднятая целина" в театре) — 4. Лазарев Л. Память — 5. Боч...»

«Чувильская Елена Александровна МЕТОДИКА АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ ЛИТЕРАТУРНОГО ГИПЕРНАРРАТИВА В статье характеризуется современная ситуация в области функционирования литературных форм в компьютерной среде, определяется понятие гипертекстового нарратива, раскрываются основные его признаки...»

«РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ СТРИМ Лабс Что такое титровальная станция STREAM? Титровальная станция Stream – это компьютерная система, предназначенная для микширования видеосигнала и компьютерной информации. Система разработана как открытая платформа, предоставляющая возможность использ...»

«Ю. А. Ведерникова, И. Г. Соловьев Моделирование взаимного влияния скважин для участка нефтяного месторождения Работа посвящена вопросу оценки состояния скважинных систем с учетом взаимовлияния скважин. Рассматривается участок нефтяного месторождения, эксплуатируемого с помощью трехрядной системы заводнения. Приводятся...»

«ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ Комитет по управлению имуществом Тамбовской области сообщает о продлении срока приема заявок, переносе дат определения участников аукциона и проведения аукциона по продаже объектов недвижимости, находящихся в государственной собственности Тамбовской области: Лот №1: Объект недвижимости – здание-пам...»

«Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение средняя общеобразовательная школа с.Ефремкино муниципального района Кармаскалинский район Республики Башкортостан Рассмотрено. Согласовано. Утверждаю. Руководитель ШМО Зам. директора по УВР Директор школы _А.К.Исламова _В.М.Иванова И.А.Кузьмина Протокол № 1 от 31.08.2015г. Приказ №199 о...»

«Александр СОЛЖЕНИЦЫН ПУБЛИЦИСТИКА В трех томах ТОМ 3 Статьи, письма, интервью, предисловия ЯРОСЛАВЛЬ "ВЕРХНЯЯ ВОЛГА" ББК Р7 С60 Солженицын А. И. С60 Публицистика: В 3 т. Т. 3. — Ярославль: Верх­ няя Волга, 1997. — Т. 3: Статьи, письма, и...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет Факультет естественных наук УТВЕРЖДАЮ Декан ФЕН НГУ, профессор _ Резников В.А. "" 2014 г. ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ Программа лекционного курса, практических занятий и самостоятельной работы студентов биол...»

«TeslaSCADA IDE Руководство пользователя Версия 2.13 Содержание О программе TeslaSCADA IDE Требования Windows Mac OS Linux Установка Windows Mac OS Linux Начало TeslaSCADA IDE П...»

«Сновидения наяву Одним из самых привычных и в то же время загадочных феноменов в жизни человека является сновидение. Во сне человек проводит треть своей жизни. Все, что происходит с ним в этом пограничном со...»

«Публичное акционерное общество "Российские сети" ПРОГРАММА ИННОВАЦИОННОГО РАЗВИТИЯ ПАО "Россети" на период 2016–2020 гг. с перспективой до 2025 г. Москва 2016 ОГЛАВЛЕНИЕ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАСПОРТ ВВЕДЕНИЕ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УРОВНЯ И...»

«ПАРАЗИТОЛОГИЯ, 2 6,5, 1992 КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ УДК 57Ш5 J32,2/99 © 1992 К ИЗУЧЕНИЮ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА THUBUNEA BAYLISI (NEMATODA: SPIRURINA) В.П.Великанов В результате экспериментального заражения жука Trigonoscelis gigas (сем. Tenebrionidae) яйцами Thubunea baylisi на 35-й день получена личинка III стадии. Прив...»

«Евгений Хелимский (Гамбург) Возвращаясь к Ладоге и Перми 1. Др.-исландское Aldeigjuborg, Aldeigja, др.-северное *Aldauga ‘Ладога’: Новая река вытекает из Старого озера1 Недавняя статья Вячеслава Кулешова (2003) посвящена Неве и содержит блестящее и убедительное обоснование следующей этимологии этого...»

«Плутарх Сравнительные жизнеописания http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=2572425 Сравнительные жизнеописания / Пер. с древнегреческого: Аннотация "Жизнеописания" Плутарха не только в античную...»

«Акционерное общество "СТРАХОВАЯ ГРУППА МСК" (АО "СГ МСК") УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор М.В. Шепелев "" _ 2015г. Приказ АО "СГ МСК" "28" июля 2015г. №199 ПРАВИЛА СТРАХОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Общие положения 1. Субъекты страхования 2....»

«1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Рабочая программа разработана на основе программы Р.И.Альбетковой (Альбеткова Р.И. Основы русской словесности для 5-9 классов. // Программы для общеобразовательных школ, лицеев, гимназий. – М., 2010), Прог...»

«РУССШ сшш ЕЖКМСЯЧПОЕ И С Т О Р И Ч В С К О Е ИЗ ДАНІ В. 1884 годг. Годъ дятнадцвтый. ІЮ Л Ь. С О Д Б Р Ж А К ІБ. VII. Пасып Даа. Вас. Дааыдоаа кг Амісаидръ Сіргі"тгь Пушммъ: "п рухотіо вг РуаянпопА. N. і 11. X. Яіысоаыа...»

«ФЕДЕРАЛЬНЫЙ АРБИТРАЖНЫЙ СУД МОСКОВСКОГО ОКРУГА ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 14 мая 2009 г. N КА-А41/3718-09 Дело N А41-13687/08 Резолютивная часть постановления объявлена 06 мая 2009 года Полный текст постановления изготовлен 14 мая 2009 года Федеральный ар...»

«SCIENCE TIME ПОДХОДЫ К ТИПОЛОГИЗАЦИИ ПРОБЛЕМНЫХ СИТУАЦИЙ И СИТУАЦИЙ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ В ПРОЦЕССЕ СОЦИАЛИЗАЦИИ ПОДРОСТКОВ Вагнер Ирина Владимировна, Берлянд Юлия Борисовна, Институт стратегических исследований в образовании Российской академии образования, г. Мо...»

«"Как в Украине увеличили доходы от рекламы в региональные СМИ от национальных рекламодателей" Руководитель комитета по распространению АНРИУ Член совета директоров Украинской ассоциации издателей периодической прессы Соавтор ежегодного отчета от Украины для WAN/IFRA "World Press Tren...»

«OS3015 Руководство по использованию оборудования обратного осмоса Руководство Версия програмного обеспечения 1.02 Содержание Общее описание. Стадия “ПРОИЗВОДСТВО” Стадия “ОЖИДАНИЕ” Измерение и просмотр функций. Информационный экран. Предупр...»

«ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ПРИ РАБОТЕ С ИЗМЕНЯЮЩЕЙСЯ ПО ВРЕМЕНИ ТЕМПЕРАТУРОЙ ГАЗА ПЕРЕД ТУРБИНОЙ Ю.А. Антипов, И.К. Шаталов, Е.В. Собенников, Е.В. Белова Кафедра теплотехники и тепло...»

«Предисловие Жизнь слишком коротка Не нравится то, чем занимаешься? Брось это! Начиная с  моего первого коммерческого опыта  — журнала Student, который я  выпускал в  16 лет,  — и  до  сегодняшних, гораздо более высоких начинаний, таких как Virgin Ga...»

«ИЗМЕНЕНИЯ И ДОПОЛНЕНИЯ №3 В ПРАВИЛА ДОВЕРИТЕЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ИНТЕРВАЛЬНЫМ ПАЕВЫМ ИНВЕСТИЦИОННЫМ ФОНДОМ СМЕШАННЫХ ИНВЕСТИЦИЙ "СМЕЛЫЙ" под управлением Закрытого акционерного общества Управляющая компания "ЮНИТИ ТРАСТ" (Правила фонда зарегистрированы ФСФР России "24"марта 2004года за № 0196-71996776, с изменениями и дополнениями...»

«Спортивный турнир по хоккею с шайбой среди взрослых любительских команд. Спортивный регламент. г. Красноярск Оглавление Термины и условные обозначения Глава 1. Цели и задачи...»

«ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ОБЩЕСТВЕННОГО РАЗВИТИЯ (2013, № 8) УДК 316.3 Вивчарук Карина Сергеевна Vivcharuk Karina Sergeevna dom-hors@mail.ru dom-hors@mail.ru ВАХТОВЫЙ МЕТОД КАК ОСОБАЯ SHIFT WORK AS A SPECIAL FORM OF ФОРМА ТРУДОВОГО ПРОЦЕССА LABOR ORGANIZATION ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕГАПРОЕКТА FOR IMPL...»

«Приложение к свидетельству № 45158 Лист № 1 об утверждении типа средств измерений всего листов 7 ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Измерители динамические модуля упругости грунтов ДПГ Назначение средства измерений Измерители динамические модуля упругости грунтов ДПГ (дал...»

«Всероссийская олимпиада по географии. Школьный тур. 2012-2013. 9 класс Школьный этап Всероссийской олимпиады по географии. 9 класс. Тестовый раунд 1) Северная стрелка компаса показывает А. магнитное склонение Б. на...»








 
2017 www.ne.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.