Автономный электрогидравлический мехатронный модуль системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъемности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.05, кандидат наук Козлова Анна Сергеевна

• Козлова Анна Сергеевна
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Козлова Анна Сергеевна

Введение

Список сокращений

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Модульных подход к проектированию МТС ОБГ

1.2. Анализ работ, посвященных исследованию ЭГРП

1.3. Рулевые приводы в автомобилестроении

1.4. Основные типы автономных электрогидравлических приводов

1.4.1. Автономный электрогидравлический привод с реверсивным насосом

1.4.2. Автономный электрогидравлический привод с клапаном реверса

1.4.3 Автономный электрогидравлический привод гидростатического типа

1.4.4 Объемно - дроссельный электрогидравлический привод гидростатического типа

1.5 Выводы по Главе

Глава 2. Установление закономерностей функционирования и основных принципов построения АММ системы рулевого управления МТС ОБГ

2.1. Гидравлический исполнительный механизм

2.2. Функциональная схема АММ

2.3. Алгоритмы работы АММ

2.4. Исходные данные для проектирования

2.5 Расчет и обоснование выбора устройств

2.6. Выводы по Главе

Глава 3. Математическая модель АММ

3.1. Схема обобщенной математической модели АММ

3.2 Алгоритм работы ЭГР

3.3 Формирование сигнала управления скоростью вращения вала электродвигателя

3.4. Насос и электродвигатель

3.5. Вывод уравнения давления в трубопроводе

3.6. Вывод уравнения расхода рабочей жидкости в трубопроводе

3.7 Вывод уравнений давлений в рабочих полостях гидроцилиндров

3.8. Вывод уравнения для определения угла поворота ступицы колеса

3.9. Вывод уравнения для определения угла поворота колеса

3.10. Определение коэффициента передачи прямой цепи

3.11. Среда программирования. Исходные данные для математического моделирования

3.12. Возможности различных рабочих режимов математического моделирования

3.13. Методика проектирования АММ

3.14 Выводы по Главе

Глава 4. Стендовое исследование АММ

4.1. Испытательный стенд

4.2. Реакция системы на ступенчатое изменение управляющего сигнала на её входе

4.2.1. Методика испытаний АММ

4.2.2. Результаты испытаний. Анализ результатов

4.3. Сравнение результатов экспериментального исследования с

результатами математического моделирования

4.4 Выводы по Главе

Общие выводы и заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автономный электрогидравлический мехатронный модуль системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъемности»

Актуальность работы.

Значение грузоперевозок в современном мире огромна. Они играют одну из ключевых ролей в развитии экономики и международных отношений страны. Одним из способов повышения эффективности автомобильных перевозок является использование многоосных транспортных средств особо большой грузоподъемности (МТС ОБГ). В «Толковом словаре по автомобильному транспорту» МТС ОБГ определяют как транспортные средства для перевозки грузов от 25 т с числом осей более 3-х [29]. Вследствие существования пределов допустимых нагрузок на колесную ось все чаще стали использоваться МТС ОБГ с пятой, шестой колёсными осями и т.д. В середине XX века появляются транспортные средства с числом осей до 12 и имеющих более 100 колес, грузоподъёмностью до 500 тонн. Появление таких транспортных средств вызвано развитием ведущих отраслей экономики: электроэнергетики, химической и нефтяной промышленности, металлургии и энергетического машиностроения. Их рост и развитие происходит за счет наращивания существующих и строительства новых промышленных объектов с использованием современного метода б л очно-комплексного строительства, предполагающего установку крупногабаритных модулей на объектах строительства. С помощью МТС ОБГ стало возможно перевозить к месту назначения модули цехов, фабрик и заводов, морских доков, буровых установок, корпуса судов, трансформаторы, атомные реакторы и другие крупногабаритные неделимые изделия. Это позволяет повысить надежность работы строящихся объектов, поскольку качество агрегатов и оборудования, собранного непосредственно на строительной площадке, уступает качеству

заводской сборки. При этом, значительно сокращаются общие сроки монтажа строящихся объектов [14].

Развитие вооружения и военной техники послужило мощным импульсом в развитии автомобилестроения, поэтому наиболее оригинальные конструкции МТС ОБГ, используемые в качестве мобильной базы для различных агрегатов боевых машин, создаются для нужд армии в соответствии с условиями их использования. Роль МТС ОБГ для Вооруженных Сил России велика: МТС ОБГ с установленным на них вооружением способно решить судьбу военной операции.

В связи с тем, что конструкция МТС ОБГ обусловлена высокими нагрузками, большими размерами при их проектировании особое внимание уделяется системе рулевого управления для обеспечения маневренности и точности подъезда МТС ОБГ к разгрузочно-погрузочным площадкам. Работы в области создания систем рулевого управления ведутся такими учеными, как Б.Н. Белоусов, С.Д. Попов, (НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана), Г.О. Котиев (кафедра «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана) С.А. Ермаков, A.M. Селиванов, B.C. Хомутов (МАИ), П.Г. Редько (ОАО «ПМЗ Восход»), М.С. Высоцкий, C.B. Харитончик (Объединенный институт машиностроения НАН Беларуси), В.Г. Корнилов, Н.М. Назаров (Научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации) и др. Система рулевого управления в общем случае состоит из рулевого механизма и рулевых приводов поворота колес. Рулевой механизм служит для передачи на рулевые приводы поворота колес управляющих команд, сформированных водителем. Рулевой привод поворота колеса предназначен для усиления этой команды и обеспечения поворота колеса на заданный угол [52]. Так, механический рулевой привод (с гидроусилителем и без него) обладает сложной кинематикой, механическая часть этой системы обладает большим весом и высокой энергоемкостью. Поэтому в последнее время большое внимание уделяется созданию электрогидравлических рулевых приводов

(ЭГРП), как наименее энергоемким системам. На данный момент наибольшее применение в конструкции МТС ОБГ находят ЭГРП с централизованным источником гидравлического питания для всех исполнительных механизмов, обеспечивающих поворот колес транспортного средства. Однако, применение централизованного источника гидравлического питания в МТС ОБГ не позволяет решить проблему снижения энергозатрат в полной мере, т.к. наличие централизованного источника гидравлического питания предполагает применение гидрораспределителей с дроссельным регулированием, которое приводит к нагреву рабочей жидкости и большим потерям, как следствие к низкому КПД. Кроме того возникает необходимость установки гидравлических баков больших размеров и теплообменников для охлаждения рабочей жидкости. Стоит так же отметить большую протяженность гидравлических магистралей рулевого привода с централизованным источником гидравлического питания в составе МТС ОБГ [14]. Проблема является особенно актуальной для МТС ОБГ военного назначения, поскольку при повреждении одного участка трубопровода из строя выходит вся система рулевого управления. Кроме того, система рулевого управления является составной частью системы активной безопасности многоосных транспортных средств и законодательные требования к ней постоянно ужесточаются.

В связи с этим в проблеме повышения активной безопасности движения автомобиля актуальной является научная задача поиска технических решений, позволяющих увеличить энергоэффетивность системы рулевого управления. Так, в настоящее время осуществляются попытки сделать рулевой привод автономным, т.е. установить на каждое колесо МТС ОБГ отдельный автономный мехатронный модуль [15]. Автономный электрогидравлический мехатронный модуль (АММ) представляет собой локализованную гидравлическую систему, входящую в состав колесного модуля и включающую в себя электронный блок, гидравлические, электрогидравлические устройства и исполнительный механизм. Такой модуль обладает рядом преимуществ по

сравнению с рулевым приводом с централизованным источником гидравлического питания и механическим рулевым приводом:

- возможность применения объёмного регулирования, и как следствие увеличение КПД до 70% по сравнению с 30% КПД дроссельного привода;

- большая надежность, так как при выходе из строя одного из АММ, установленных на МТС ОБГ, колесо МТС ОБГ будет поворачиваться под воздействием подрессоренной массы за счет кинематики подвески, при этом остальные модули будут продолжать работать в нормальном режиме;

- удобство монтажа и обслуживания, т.к. АММ колеса представляет собой отдельный модуль [9];

Однако, на сегодняшний день можно говорить, об отсутствии научно обоснованных принципов построения АММ и методики их проектирования в системе рулевого управления МТС ОБГ, как составной части системы активной безопасности многоосного транспортного средства [14, 15].

Целью исследования является разработка методики проектирования АММ на основании выявления закономерностей функционирования АММ в составе системы рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности.

Задачи исследования формируются в соответствии с поставленной целью следующим образом:

1. Установление закономерностей функционирования и основных принципов построения АММ системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъёмности.

2. Разработка математической модели АММ.

3. Разработка методики проектирования АММ

4. Проведение экспериментальных исследований АММ для верификации разработанной математической модели.

Решение этих задач позволит выявить закономерности функционирования и основные принципы построения системы рулевого

управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъёмности включающих в себя несколько АММ.

Объектом исследования является система рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности, как составная часть их системы активной безопасности движения.

Предмет исследования - закономерности функционирования АММ системы рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности.

Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы: комплексный подход к построению и исследованию электромеханических систем, включающий метод современной теории автоматического управления, теории электрогидравлических приводов, метод математического моделирования, методы экспериментального и лабораторного исследования, методы математической статистики.

Научную новизну работы составляют:

1. Впервые установленные закономерности функционирования и основные принципы построения АММ системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъёмности

2. Конструктивная схема АММ системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъёмности. Предложенные в схеме технические решения обеспечивает надежную работу АММ, минимальные энергетические потери и снижение энергетических затрат на управление АММ.

3. Математическая модель, формально описывающая впервые установленные закономерности функционирования и основные принципы построения АММ системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъёмности. Используя известные подходы к моделированию, был получен новый технический результат - увеличение энергоэффективности системы рулевого управления многоосных транспортных

средств особо большой грузоподъёмности. Разработанная математическая модель является научным инструментом, представляющим собой основу для методики проектирования АММ.

4. Методика проектирования АММ, предназначенного для работы в системе рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности, которая является универсальным инструментом для создания АММ для других типов многоосных транспортных средств особо большой грузоподъемности.

Практическая ценность работы.

Полученные результаты обеспечивают возможность создания и использования энергосберегающего компактного АММ, в составе системы рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности. Математическая модель, верификация которой проведена с помощью стендовых испытаний макетного образца АММ, является научным инструментом, представляющим собой основу методики проектирования АММ. Предложенная методика проектирования АММ является универсальным инструментом и может быть использована для проектирования АММ различных типов многоосных транспортных средств. Практическая ценность подтверждается патентами Российской Федерации: на изобретение № 2529965, на полезную модель № 135029, а также евразийским патентом на изобретение № 025404. Все патенты на разработанные в ходе данных исследований технических решений получены с участием соискателя.

Апробация работы и публикации.

Корректность и значимость результатов исследования подтверждена актом об использовании материалов диссертации при выполнении ОКР по реализации мероприятий российской части научно-технической программы Союзного государства по теме «Разработка электромеханических и мехатронных компонентов системы всеколесного рулевого управления и системы регулируемого подрессоривания колёс, систем комплексного

управления мехатронным опорно-ходовым модулем колесных машин с вариантом нагрузки на колесо 4,0 - 7,5 тс», шифр «Автоэлектроника-МГТУ-1» (головное предприятие АО «НПП «Радар ммс»)

По материалам диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ из них 2 патента на изобретения (РФ и Евразийский), 2 статьи в журналах входящих в перечень ВАК Минобрануки РФ, 2 статьи в журналах, входящих в перечень Scopus.

Основные положения и результаты диссертационной работы заслушивались и обсуждались на: VI Белорусском конгрессе по теоретической и прикладной механике «МЕХАНИКА-2013» (г. Минск, 2013г.); V Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов Будущее машиностроения России, МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, 2012г.); VII Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов Будущее машиностроения России, МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, 2014г.); всемирном конгрессе «The SAE 2016 World congress», Детройт, (США, 2016г.); научно-технических семинарах в НПЦ «Специальное машиностроение», на кафедре «Робототехнические системы и мехатроника» МГТУ им. Баумана (2010-2017 гг., г. Москва).

Личный вклад автора. Личный вклад автора состоит в формулировании научной задачи, цели и задач исследования, обобщение и анализ состояния вопроса разработки научной задачи, разработке общей методики проведения исследований участие в разработке математической модели, постановка задач на моделирование, участие в моделировании, обобщение и анализ результатов моделирования, формирование выводов и предложений по исследованию, участие в создании патентов российского и евразийского, выполнении и анализе экспериментальных результатов, формулировании методики и основных выводов по работе

Положения, выносимые на защиту:

1. Закономерности функционирования и основные принципы построения АММ системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъёмности;

2. Математическая модель АММ, позволяющая моделировать различные режимы работы колеса с учетом изменения параметров внешней среды и конструкции АММ;

3. Методика проектирования АММ, предназначенного для работы в системе рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности.

4. Конструктивная схема АММ, новизна которой подтверждена Российским и Евразийским патентами.

Структура работы.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения и списка литературы. Библиографический список содержит 100 ссылок. Объём диссертации составляет 110 страниц. Работа содержит 39 рисунков и 2 .

В первой главе изложены состояние вопроса, обоснование решаемой научной задачи. Проведен анализ работ, посвященных исследованию ЭГРП, схем ЭГРП используемых в автомобилестроении, типовых схем автономных электрогидравлических приводов.

Во второй главе приводится функциональная схема АММ, описываются алгоритмы работы АММ, обосновывается выбор основных гидравлических устройств, входящих в состав АММ.

Третья глава содержит подробное описание разработанной математической модели АММ, полученные путем математического моделирования графики, отражающие основные закономерности функционирования АММ, основные положения впервые разработанной методики проектирования АММ.

В четвертой главе приводятся результаты лабораторных испытаний АММ на смонтированном испытательном стенде для верификации разработанной математической модели.

В заключении резюмируются основные выполненные задачи и полученные результаты, а также формулируются основные направления дальнейшего развития АММ.

Список сокращений

МТС ОБГ - транспортного средства особо большой грузоподъемности; АММ - автономный мехатронный модуль; ЭГРП - электрогидравлический рулевой привод; ИМ - исполнительный механизм; ГЦ - силовой гидроцилиндр;

ЭГР - четырехлинейный трехпозиционный электрогидравлический распределитель;

Глава!. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Модульный подход к проектированию МТС ОБГ

Современные тенденции развития автомобиля связаны с интеграцией электронных, электрических, гидравлических, пневматических и механических элементов и существенного повышения роли электроники и систем управления, то есть широкое внедрение мехатронных систем и модулей в его конструкцию [14]. Мехатронный модуль определяют, как конструктивно и функционально самостоятельное изделие, построенное путем синергетической интеграции двигательной механической, информационной, электронной и управляющей частей [42].

Одним из важнейших принципов мехатронного подхода при проектировании систем является принцип модульности - членение сложных систем на более простые подсистемы (Рис.1.1.).

Энергетически* иодугь

.

Модульный принцип построения автомобиля

Этот принцип позволяет более глубоко и детально исследовать простые подсистемы и затем встраивать их в сложную систему. В дальнейшем процессе отрабатываются уже только связи между готовыми подсистемами. Подобный подход практически исключает внутренние ошибки при проектировании подсистем [42]. Кроме того, преимуществом применения мехатронных модулей в конструкции машин является относительно низкая стоимость благодаря высокой степени интеграции, унификации и стандартизации всех элементов и интерфейсов, компактность конструкций, улучшение массогабаритных и динамических характеристик вследствие упрощения кинематических цепей.

Первоначально мехатронными модулями считались только регулируемые электроприводы [42]. Развитие новых технологий и появление на рынке сравнительно недорогих микропроцессоров и контроллеров послужили толчком к развитию приводной техники и позволили создать мехатронные модули, входящие в состав таких сложных технических устройств, как автомобиль.

1.2. Анализ работ, посвященных исследованию электрогидравлических

приводов

Теория и практика использования электрогидравлических приводов хорошо освещена в литературе. Наиболее широкая область применения ЭГРП это авиационная промышленность. Исследованию ЭГРП посвящены работы П.Г. Редько, Т.М. Башты, Ю.Г. Оболенского, С.А. Ермакова, Р.В. Сухорукова, A.M. Селиванова, А.С Алексеенкова, И.С. Шумилова, G.R. Keller, J. Crossman.

В своей работе [67] И.С. Шумилов отмечает, что известные достоинства электрогидравлических рулевых приводов по быстродействию и точности, плавности и устойчивости движения, надежности и сроку службы обеспечили их широкое применение на современных самолетах. Основной тип ЭГРП маневренных самолетов это ЭГРП с централизованным источником

гидравлического питания и дроссельным регулированием благородя точности отработки малых входных сигналов, поддержания необходимой жесткости системы и близости управляемых поверхностей к двигательной установке.

В работе [55] Редько П.Г. анализирует возможность применения автономного ЭГРП в системе управления самолетом и делает вывод о целесообразности его использования в системе управления приводов больших самолетов, значительно удаленных от централизованного энергоисточника. Однако наличие сложных гидравлических элементов в составе автономного ЭГРП приводит к увеличению веса и габаритов гидравлической системы по сравнению с приводом с централизованным источником гидравлического питания. Другой проблемой является обеспечение требуемых характеристик привода при работе на малых управляющих сигналах. Примером применения автономных ЭГРП являются приводы спойлеров на серийных пассажирских и транспортных самолетах фирмы Airbus - самолеты А-380 и А-400М [64, 67], приводы стабилизаторов самолета ИЛ96. Такие ЭГРП работают в двух режимах: в режиме гидростатического привода и в режиме привода с централизованным источником гидравлического питания и дроссельным регулированием. Таким образом, приводы является «полуавтономными» [88].

В работе [44] Ю.Г. Оболенского, С.А. Ермакова, Р.В. Сухорукова подробно рассматривается схема ЭГРП гидростатического типа, в состав которого входит электропривод и гидростатическая передача, выполненная на основе гидроцилиндра и нерегулируемого реверсивного насоса, скорость которого определяется электродвигателем.

В работах [6, 31,88] A.M. Селиванова и [64] Хомутова B.C. подробно рассматривается ЭГРП с комбинированным регулированием скорости, запатентованный предприятием «ПМЗ Восход». Схема обладает свойствами привода с дроссельным регулированием и имеет неплохие энергетические показатели, за счет режимов с применением объемного регулирования. Однако, такое техническое решение требует достаточно сложной системы управления, а

в конструкцию привода включены сложные гидравлические устройства. В случае авиации это конструкторское решение оправдано, поскольку к рулевым приводам самолета предъявляются высокие требования к частоте срабатывания руля.

На современных промысловых судах в основном устанавливают автономные гидравлические и электрогидравлические рулевые приводы, основные типы и конструктивные особенности которых освещены в работах [60] В.Н. Васильева, A.A. Горина, [21] Л.Л. Вагущенко, H.H. Цымбала, [39] В.Д. Кулагина. В общем случае ЭГРП судов включат в себя рулевую машину, устройство передачи воздействия от рулевой машины на баллер, рулевой датчик, систему правления, преобразующие и усилительные устройства. На крупных добывающих, обрабатывающих и приемно-транспортных судах применяют плунжерные и лопастные автономные ЭГРП, расположенные на значительном расстоянии от двигательной установки, которые позволяют развивать большие усилия и моменты, имеют небольшую массу и габариты, надежны и эффективны в эксплуатации. Плунжерные автономные ЭГРП так же применяют на мало и средне-тоннажных промысловых судах.

Вопросы, связанные с применением электрогидравлических приводов в робототехнике, освящены в работах [56] И.М. Макарова, [25] Г.В. Крейнина, [51] С.Ф. Бурдакова, [58, 59] Б.К. Чемоданова. Электрогидравлические приводы используются в промышленных роботах, которые обладают, как правило, большой (50-100кг) и сверхбольшой (более 100 кг) грузоподъемностью. Особенностью промышленных роботов большой и сверхбольшой грузоподъемности является наличие не только значительной полезной нагрузки, но и инерционных нагрузок от подвижных звеньев робота [56]. При таком характере нагрузок проявляются преимущества электрогидравлических приводов в обеспечении требуемых динамических характеристик. Следящие электрогидравлические приводы дроссельного управления достаточно широко распространены в промышленном роботостроении благодаря простоте

конструкции и высокой надежности [56]. Наиболее широкое применение получила схема с гидронасосом постоянной производительности и постоянным давлением в системе. Автономные электрогидравлические приводы объемного регулирования широкого распространения пока не находят. Объясняется это высокой стоимостью их изготовления и недостаточной отработанности элементов привода, в результате чего не оптимизированы преимущества его энергетических и статических характеристик [24].

Таким образом, в различных отраслях техники теории электрогидравлических приводов посвящено много учебных пособий и монографий. Анализ этих трудов показал, что возможность повышения КПД является немало важным фактором при выборе компоновки схемы привода.

.

Это обстоятельство делает весьма желательным применение автономных электрогидравлических приводов при построении перспективных систем управления рабочими органами разнообразных машин и энергоемких комплексов.

1.3. Рулевые приводы в автомобилестроении

Анализ рулевых приводов в автомобилестроении представлен в работах [15] Б.Н. Белоусова, [14] С.Д. Попова, [64] A.A. Полунгяна, [52] Я.М. Певзнера, [65] И.П. Чайковского, [37] Котиева Г.О. и др. Изучение этих работ показало, что в автомобилестроении применяются механический (с гидроусилителем и без него), электромеханический и электрогидравлический рулевые приводы, причем последние типы применяют в конструкциях МТС ОБГ с системами автоматизированного управления криволинейным движением. Автоматизированная система рулевого управления криволинейным движением в общем случае включает в себя рулевой механизм, блок управления и рулевой привод [52]. Рулевой механизм предназначен для формирования управляющих

команд водителем. Блок управления - обеспечивает обработку управляющих команд, сформированных водителем, оценивает внешние параметры автомобиля (скорость, ускорение и т.д.) и формирует управляющий сигнал, поступающий на рулевые приводы управляемых колес МТС ОБГ. Рулевой привод предназначен для передачи управляющего воздействия от блока управления к объекту управления (управляемым колесам).

.

Схема системы рулевого управления с механическим приводом

Схема системы рулевого управления МТС ОБГ с механическим приводом и гидроусилителем руля представлена на Рис. 1.2. Механический привод, состоящий из традиционных рычагов и тяг, при установке на МТС ОБГ с числом осей 5 и более, представляет собой сложную и громоздкую конструкцию. Кроме того, увеличение габаритных размеров и числа осей МТС ОБГ приводит к снижению маневренных свойств транспортного средства.

Электромеханический рулевой привод (Рис. 1.3.) включает электродвигатель постоянного или переменного тока, вал которых непосредственно соединен с колесом механической неуправляемой связью [14, 15]. Преимуществом электромеханического рулевого привода является его экологическая чистота вследствие отсутствия опасности утечек рабочей

жидкости. Однако, рулевые приводы МТС ОБГ требуют сложных исполнительных электродвигателей большой мощности (3... 5 кВт на колесо) и многоступенчатых редукторов, что приводит к большим габаритным размерам и массе электромеханического привода, а это, несомненно, является их недостатком. Кроме того, практика разработки таких приводов показала, что по быстродействию и точности регулирования они уступают электрогидравлическим приводам.

Рис. 1.3.

Схема системы рулевого управления с электромеханическим рулевым приводом: 1-рулевой блок; 2- система автоматического управления движением; 3-контроллер привода; 4 - электродвигатель; 6* - угол поворота рулевого колеса; (рХл,ср1л ,(р3п, задаваемые углы поворота колес;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Козлова Анна Сергеевна, 2018 год

Список литературы

1. Автономный электрогидравлический рулевой привод: патент №2378539 РФ / C.B. Наумов [и др.]; заявл.26.08.2008; опубл. 10.02.2009. Бюлл.№4

2. Автономный электрогидравлический следящий привод: патент №025404 Евр. / Б.Н. Белоусов, C.B. Наумов, A.C. Климачкова; заявл.10.01.2014; опубл.30.12.2016.

3. Автономный электрогидравлический следящий привод: патент № 135029 РФ / Б.Н. Белоусов, C.B. Наумов, A.C. Климачкова, заявл.09.07.2013; опубл.27.11.2013. Бюлл.№33.

4. Автономный электрогидравлический следящий привод: патент № 2529965 РФ / Б.Н. Белоусов, C.B. Наумов, A.C. Климачкова; заявл. 17.04.2013; опубл.11.08.2014. Бюлл.№28.

5. Автономный электрогидравлический привод с комбинированным управлением скорости выходного звена: патент РФ № 2305210 РФ / П.Г.Редько [и др.]; заявл.19.07.2005; опубл.27.08.2007. Бюлл.№24.

6. Автономный электрогидравлический привод с комбинированным управлением скорости выходного звена: патент № 2305211 РФ / A.M. Селиванов [и др.]; заявл.19.07.2005; опубл.27.08.2007. Бюлл.№24.

7. Алексеенков A.C. Разработка демонстрационного стенда для двухрежимного электрогидравлического привода // Инновации в авиации и космонавтике 2013: Тез. докл. Москвовск. молодеж. научно-практич. конф. Москва. 2013. С.25-27.

Перспективы развития автономных электрогидравлических приводов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2011. вып. 5, ч. 1. С.35-39.

9. Белоусов Б.Н., Климачкова A.C. Проектирование и моделирование привода рулевого управления как ключевого элемента мехатронного опорно-ходового модуля // Мехатроника автоматизация управление. 2015. Т.16, №7. С.484-491.

10. Следящая система управления параметрами подрессоривания колеса в модуле движителя автомобиля / A.C. Климачкова [и др.] // Автомобильная промышленность. 2016. № 4. С. 16-23.

11. Белоусов Б.Н., Климачкова A.C. Транспортная мехатроника — будущее автомобиля // Мехатроника автоматизация управление. 2015. Т.16, №1. С.38-43.

12. Климачкова A.C. Экспериментальные исследования электрогидравлического привода поворота колес с объемным регулированием // Сборник научных трудов: Актуальные вопросы машиноведения, VI Белорусский конгресс по теоретической и прикладной механике. Минск. 2013. №2. С.88-91.

13. Белоусов Б.Н., Болдорев А.Г. Всеколесное рулевое управление с

-

17.

14. Белоусов Б.Н., Попов С.Д. Колесные транспортные средства особо

.

Белоусова. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 728 с.

15. Белоусов Б.Н., Шухман С.Б. Прикладная механика наземных тягово-транспортных средств с мехатронными системами. Под общей ред. Б.Н. Белоусова. М.: Агроконсалт, 2013. 612 с.

16. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического управления. М.: Наука, 1975. 768 с.

17. Болдорев А.Г. Метод оценки энергетических затрат при функционировании всеколесного рулевого управления многоосных колесных машин на стадии проектирования: дис. ...канд. тех. наук. Москва. 2006. 200с.

18. Алексеенков A.C. Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки: дис. ...канд. тех. наук. Москва. 2014. 163с.

19. Болдорев А.Г., Наумов C.B. Метод расчета гидравлической системы многоосных машин с всеколесным рулевым управлением // Гидрогазодинамика, гидравлические машины и гидропневмосистемы: Тр. Междунар. науч.-техн. и науч.-метод, конф. Москва. 2006. С. 151-153.

20. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стремальков Р.Э. Системы управления движением колесных роботов. СПб: Наука, 2001. 227с.

21. Вагущенко JI.JI., Цымбал H.H. Системы автоматического управления движением судна, 3-е. изд. Одесса.: Фешкс,2007. 328с.

22. Высоцкий М. С. Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования, 2-е. изд. М.: Машиностроение, 1995. 225с.

23. Гамынин Н.С. Основы следящего гидравлического привода. М.: Оборонгиз, 1962. 293с.

24. Гидравлические агрегаты и приводы управления полётом летательных аппаратов / П.Г. Редько [и др.]. М.: Олитаю, 2004. 472с.

25. Гидравлические и пневматические приводы промышленных роботов и автоматических манипуляторов / Г.В. Крейнин [и др.]. М.: Машиностроение, 1993. 304с.

26. Гийон М. Исследование и расчет гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1964. 385с.

27. Горелов В.А, Масленников JI.A, Тропин СЛ. Прогнозирование характеристик криволинейного движения многоосной колесной машины при различных законах всеколесного рулевого управления // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2012. С.75-96. Режим доступа URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/403845.html

28. ГОСТ 52302-2004. Автотранспортные средства. Управляемость и

устойчивость. Технические требования. Методы испытаний. М., 2005. 28с.

29. Егоров Ю. И. Толковый словарь по автомобильному транспорту: основные термины. М.: Русский язык, 1989. 228с.

30. Ермаков С. А., Сухоруков Р.В. Развитие систем рулевых гидроприводов самолетов // Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения. Труды конференции. 2010. С.438-449.

31. Ермаков С.А., Редько П.Г., Селиванов A.M. Концепция развития систем рулевых приводов перспективных самолётов // Полёт. М., 2008. № 1 С. 50 - 60.

32. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике: Учебник для втузов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 495 с.

33. Иванов В.А., Авдеев В.А., Харченко К.А. Автоматизация управления гидравлическими приводами. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2016. 99 с.

34. Климачкова A.C. Мехатронный опорно-ходовой модуль колесного транспортного средства и мобильного робота // Будущее машиностроения России: Седьмая всероссийская конференция молодых ученых и специалистов, сборник трудов. 2014. С.353-355.

35. Корнилов В.Г. Повышение маневренности и устойчивости движения многоосных шасси: Дис ... канд. техн. наук: Москва. 1992. 210 с.

36. Котиев Г. О., Горелов В. А., Тропин С. JI. Веерный закон для всеколесного рулевого управления многоосных колесных транспортных средств // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 2. С. 102-116.

37. Котиев Г.О., Сарач Е.Б. Комплексное подрессоривание высокоподвижных двухзвенных гусеничных машин. Москва: МГТУ им. Н Э. Баумана, 2010. 184 с.

38. Кринецкий И.И. Расчет нелинейных автоматических систем. Киев:

Техшка, 1968. 312с.

39. Кулагин В.Д. Теория и устройство промысловых судов: Учебник, 2-е изд. перераб. и доп. JI.: Судостроение, 1986. 392с.

40. Разработка РКД следящих систем колесного модуля семейства высокомобильных модульных платформ: Отчет по теме «Математическое моделирование КСС КМ ВМП», Книга I. / МГТУ. Руководитель темы C.B. Наумов. Исполнители A.C. Климачкова [и др.] Инв. №55. M., 2012. 57c.

41. Мехатроника / Т. Исни [и др.]. М.: Мир,1988. 318с.

42. Подураев Ю.В. Мехатроника: основы, методы, применение: учеб. Пособие для студентов вузов, 2-е изд. М.: Машинсотроение, 2007. 256с.

43. Некрасов Б.Б. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах Учебник. 2-е изд. перераб. и дополн. М.: Машиностроение, 1967. 368с.

44. Оболенский Ю.Г., Ермаков С.А., Сухоруков Р.В. Введение в проектирование систем авиационных рулевых приводов: учебное пособие. М.: Окружная газета ЮЗАО, 2011. 344с.

45. Основы проектирования следящих систем. Под ред. H.A. Лакоты. М.: Машиностроение, 1978. 391с.

автотранспортных средств. Методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1989. 48 с.

47. Подураев Ю.В. Основы мехатроники. М.: Изд-во Станкин, 2001.

80с.

48. Попов Д.Н. гидро- и пневмоприводов. М.: Издательство МГТУ им. Н. Э.Баумана, 2001.320 с.

49. Попов Е.П., Верещагин А.Ф., Зенкевич C.JI. Манипуляционные роботы: динамика и алгоритмы. М: Наука,1978. 400с.

50. Приводы и их элементы: каталог-справочник. Под ред. А.Б Чистякова. М: Машиностроение, 1995. 432с.

51. Проектирование манипуляторов промышленных роботов: Учеб. Пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. «Робототехнические системы» С.Ф. Бурдаков [и др.]. М.: Высш. шк., 1968. 264с.

52. Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов: В 3 т. / Б.А. Афанасьев [и др.]; Под ред. A.A. Полунгяна. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 432с.

53. Разработка РКД следящих систем колесного модуля семейства высокомобильных модульных платформ: Отчет по теме «Разработка РКД следящих систем колесного модуля семейства высокомобильных модульных платформ», Книга I. / МГТУ. Руководитель темы C.B. Наумов. Исполнители A.C. Климачкова [и др.] Инв. №554. M., 2012. 115c.

54. ОКР «Автоэлектроника» по программе Союзного государства: Отчет по теме: «Разработка электромеханических и мехатронных компонентов системы всеколесного рулевого управления и системы регулируемого подрессоривания колёс, систем комплексного управления мехатронным опорно-ходовым модулем колесных машин с вариантом нагрузки на колесо 4,0 - 7,5 тс» / НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы Б.Н. Белоусов, Исполнители A.C. Климачкова [и др.] инв. № 705. М.,2016г. 105с.

55. Редько П.Г. Повышение безотказности и улучшение характеристик электрогидравлических следящих приводов. М.: Янус-К, 2002. 230с.

56. Робототехника и гибкие автоматизированные производста. В 9 кн. Кн.2 Приводы робототехнических систем: Учеб. Пособие для втузов, Под. Ред. И.М. Макарова. М.: Высш. Шк., 1986. 175с.

57. Рулевой привод поворота колеса: патент РФ № 2539602 / Б.Н. Белоусов, C.B. Наумов, B.JI. Степнов; заявл.01.10.2013; опубл.20.01.2015. Бюлл.№2

58. Следящие приводы; В 3 т. 2-е изд., перераб. и доп. Под ред. Б.К. Чемоданова. Т. 1: Теория и проектирование следящих приводов /Е.С. Блейз и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1999. 904 с.

59. Следящие приводы; В 3 т. 2-е изд., перераб. и доп. Под ред. Б.К. Чемоданова. Т. 2: Электрические следящие приводы / Е.С. Блейз и др. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 880 с.

60. Справочник судового механика по рулевым приводам / В.Н. Васильев, [и др.]. Одесса: Маяк, 1982. 199с.

61. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования; В 3-х кн. Под ред. В.В. Солодовникова. Кн. 2: Анализ и синтез линейных непрерывных и дискретных систем автоматического регулирования / А.Н. Дмитриев [и др.] М.: Машиностроение, 1967. 682с.

62. ОКР Шифр «Платформа»: Техническое задание на выполнение опытно-конструкторской работы / МГТУ. Руководитель темы Попов С.Д. Инв. №02/11-866. M., 2016.17c.

63. Харитончик C.B. Реализация принципов модульности для перспективных магистральных поездов // Механика машин, механизмов и материалов. 2008. № 3. С. 5-8.

64. Хомутов B.C. Улучшение статических и динамических характеристик электрогидростатического привода в области малых сигналов управления: автореф. ... дис. канд. техн. наук. Москва. 2009. 20 с.

65. Чайковский И.П., Саломатин П. А. Рулевые управления

.

66. Чжан Ян Разработка и исследование гидростатической системы с электроприводом насоса: автореф. ... дис. канд. техн. наук. Москва. 2013. 18 с.

67. Шумилов И.С. Системы управления рулями самолетов: учеб. Пособие М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 569с.

68. Электрогидравлические рулевые приводы систем управления полётом маневренных самолётов / Константинов C.B. [и др.] М.: Янус-К. 2006. 315с.

69. Algorithmic Maintenance of a Complex of Mechatronic Modules and Running Gear of an Automobile / A. Klimachkova [and others] // Society of

Automotive Engineers Technical Paper. 2015. doi: 10.4271/2015-01-2761. Режим доступа URL: http://papers.sae.org/2015-01-2761/(дата обращения 07.02.2018)

70. Automated System to Control Steering and Wheel Springing Parameters in Vehicle Locomotion Module / B. Belousov [and others] // Society of Automotive Engineers Technical Paper. 2015. doi: 10.4271/2015-26-0085. Режим доступа URL: http://papers.sae.org/2015-26-0085/(дата обращения 07.02.2018)

71. Autonomous Mechatronics-Based Locomotion Module for Multi-Wheel Vehicle and Terrestrial Robot Applications B. Belousov [and others] // Society of Automotive Engineers Technical Paper. 2012. doi:10.4271/2012-01-1913. Режим доступа URL: http://papers.sae.org/2012-01-1913/(дата обращения 07.02.2018)

72. Mechatronic Systems for All-Wheel Electric Drive Vehicles B. Belousov [and others] // Society of Automotive Engineers Technical Paper. // 2013. doi: 10.4271/2013-01-2473. Режим доступа URL : http://papers.sae.org/2013-01-2473/

73. Belousov B., Tatiana I. Modern and Future Motor Vehicles as Modular-Based Complexes of Mechatronic Systems // SAE Technical Paper. 2012. doi: 10.4271/2012-01-1163. Режим доступа URL: http://papers.sae.org/2012-01-1163/

74. Deticek E., Zuperl U. An Intelligent Electro-Hydraulic Servo Drive Positioning // Journal of Mechanical Engineering. 2011. P. 394-404.

75. Intelligent Transport Systems: Revolutionary Threats and Evolutionary Solutions/ A. Klimachkova [and others] // Society of Automotive Engineers Technical Paper. 2016. doi: 10.4271/2016-01-0157. Режим доступа к журналу URL: http://papers.sae.org/2016-01-0157

76. Jelali M., Kroll A. Hydraulic servosystem modeling, identification and control. London: Springer London , 2003. 379 p.

77. Kovari A. Effect of Leakage in Electrohydraulic Servo Systems Based on Complex Nonlinear Mathematical Model and Experimental Results // Acta Polytechnica Hungarica. 2015. Vol.12, № 3. P. 129-146.

78. Milecki A., Myszkowski A. Modelling of electrohydraulic servo drive used in very low velocity applications // International Journal of Modelling, Identification and Control. 2009. Vol. 7, Issue 3. P.266-268.

79. Shi Z., Gu F., Lennox B. The Development of an Adaptive Threshold for Model-based Fault Detection of a Nonlinear Electro-Hydraulic System // Control Engineering Practice. 2005. Vol. 13. P. 1357-1367

80. Tan K.K., Putra A.S. Drives and Control for Industrial Automation. Luxembourg: Springer, 2011. 182 p.

81. Traction Electric Drive for Wheels of Commercial Heavy-Duty Automobile Vehicles / B. Belousov [and others] // Society of Automotive Engineers Technical Paper. 2013. doi:10.4271/2013-01-2867. Режим доступа URL: http://papers.sae.org/2013-01-2867/

82. Vladimir V. Vantsevich, Road and off-road vehicle system dynamics. Understanding the future from the past // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility. 2015. P. 137-153

83. Zhang Yang Modeling And Control Of Electro-Hydrostatic Actuator Systems With A Model Reference Adaptive Controller // Proceedings of the IEEE Russia. North West Section. 2013. vol. 3. P.265-270.

84. Математические основы теории автоматического управления: учеб. пособие для вузов: в 3 т. Иванов В. А., Медведев В. С., Чемоданов Б. К., Ющенко А. С. Под ред. Чемоданов Б.К. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Изд-во

9.

85. Математические основы теории автоматического управления : учеб. пособие для вузов : в 3 т. / Иванов В. А., Медведев В. С., Чемоданов Б. К., Ющенко А. С. ; ред. Чемоданов Б. К. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006.

86. Анализ конструкций упругих колес для перспективных российских луноходов с точки зрения оценки проходимости / В.Н. Наумов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 8 .С. 54 - 66

87. Монин И.А., Наумов В.Н., Харитонов С.А. Применение гусеничных грузовых машин для военных и гражданских грузоперевозок в современных технико-экономических условиях // Инженерный журнал: наука и инновации 2013. № 10(22)

88. Селиванов A.M. Автономный электрогидравлический рулевой привод с комбинированным регулированием скорости выходного звена // Вестник московского авиационного института. 2010. Т. 17, №3. С. 37-41.

89. Селиванов A.M. Принцип комбинированного регулирования скорости выходного звена гидравлического привода и его современная реализация // Вестник московского авиационного института. 2011. Т.18, №3. С. 147-151.

90. Машиностроение. Энциклопедия. Под ред. К. В. Фролова и [и др.]. М.: Машиностроение, 2012. 304 с.

91. Исследование и улучшение динамических характеристик электрогидравлических рулевых систем с помощью адаптивных регуляторов с эталонной моделью / Кузнецов В.Е. [и др.] и др. // Известия СПб. 2012. №5 С. 74-81

92. Применение новых подходов для разработки рулевых приводов перспективных маневренных самолетов Текст./ C.B. Константинов [и др.] // Полет. 2009, №3. С. 28-37.

93. Демик В.В., Лукьянов Г.З., Соколов Р.И. Основные направления и проблемы использования импортных комплектующих в конструкции военной автомобильной техники // Вестник академии военных наук. 2016. №3. С. 104110.

94. Шипилевский Г.Б., Демик В.В., Челянов Э.Р. Методика разработки и выполнения комплексных целевых программ развития военной автомобильной техники // Военная мысль. 2017. №5. С.55-60.

95. Zhang Yang. Modeling and control of electro-hydrostatic actuator systems with a model reference adaptive controller // Proceedings of the IEEE

Russia. 2012. North West Section, vol.3. Режим доступа URL: https://drive.google.com/file/d/0B2xmJJ1V65AzYU9heGV5aWppN1U/edit (дата обращения 11.02.2018)

96. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока / ГОУВПО Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина. Иваново, 2008. 298с.

97. Wos P., Dindorf R. Modeling and analysis of the hydraulic servo drive system // Research gate. 2016. doi: 10.1007/978-3-319-26886-6_16. Режим доступа URL: https://www.researchgate.net/publication/289546121 (дата обращения 11.02.2018)

98. Milecki A., Myszkowski A. Modelling of electrohydraulic servo drive used in very low velocity applications // Int. J. of Modelling, Identification and Control. 2009. Vol.7, No.3. P.246 - 254

99. Бурдаков С. Ф. Управление колебаниями в кинематических механизмах: учеб. пособие для вузов. СПб.: Изд-во Политехи ун-та, 2008.106 с.

100. System Identification of Electro-Hydraulic Actuator Servo System / Ling T. [and others] // Research gate. 2011. Режим доступа URL: https://www.researchgate.net/publication/228117275 289546121 (дата обращения 11.02.2018)

Приложение

П. 1 Математическая модель АММ

отзыв

научного руководителя Панкова В.А. на диссертационную работу аспиранта Козловой Анны Сергеевны на тему: «Автономный электрогидравлический мехатронный модуль системы рулевого управления многоосных транспортных средств особо большой грузоподъемности», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.05 - «Роботы, мехатроника и робототехнические

системы»

В период подготовки диссертации соискатель Козлова Анна Сергеевна являлась аспирантом заочной формы обучения кафедры «Робототехнические системы и мехатроника» МГТУ им. Н.Э. Баумана и работала в Научно-производственном центре «Специальное машиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана, где проводила данные научные исследования по теме диссертации с 2010 по 2018 годы.

Диссертация Козловой Анны Сергеевны выполнена на высоком научном уровне, является самостоятельной завершенной научно-квалификационной работой, в которой содержатся оригинальные научно-технические идеи.

За время работы над диссертацией Козлова Анна Сергеевна и проявила себя как зрелый специалист, способный самостоятельно решать сложные научные и технические задачи на высоком современном уровне.

В проблеме повышения активной безопасности движения автомобиля актуальной является научная задача поиска технических решений, позволяющих увеличить энергоэффетивность системы рулевого управления.

Автором была предложена методика проектирования электрогидравлического рулевого мехатронного модуля на основании выявленных закономерностей функционирования автономного модуля в составе системы рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности. Применение автономных мехатронных

модулей в составе системы рулевого управления многоосного транспортного средства особо большой грузоподъемности позволяетт увеличить КПД и надежность системы рулевого управления, а так же сократить время на ее монтаж и обслуживание.

Предложенная методика проектирования и эффективность применения электрогидравлического рулевого модуля в составе системы рулевого управления подтверждены проведенными диссертантом

экспериментальными исследованиями.

Результаты проведенных исследований использовались при выполнении ОКР в рамках программы союзного государства, неоднократно докладывались на научных семинарах кафедры, а в дальнейшем на международных и на всероссийских конференциях. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе: 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, российский и евразийский патенты на изобретения, 2 статьи в журналах, входящих в перечень Scopus.

Диссертационная работа отвечает критериям Положения о порядке присуждения ученых степеней, а ее автор Козлова Анна Сергеевна заслуживает присвоения ей учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.05 - «Роботы, мехатроника и робототехнические системы»

Подпись руки Панкова В.А, заверяю. Директор НИИ СМ МГТУ им Н.Э. Бау

К.т.н., доцент, с.н.с, НИИ СМ МГТУ им Н.Э. Баумана