Динамика двухосной полноприводной колесной машины с вариаторами в раздаточной коробке тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат технических наук Альскейф Камаль

• Альскейф Камаль
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Альскейф Камаль

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. АНАЛИЗ РАБОТ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОЛЕСНОЙ МАШИНЫ.

2.1. Составление динамической системы.

2.2. Расчет необходимого значения постоянного передаточного числа в раздаточной коробке.

2.3. Расчет параметров динамической системы колесной машины.

Определение коэффициентов трения.

Результаты и выводы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В СРЕДЕ SIMULINK ПРОГРАММЫ

MATLAB.

3.1. Блок-схема программы моделирования.

3.2. Разработка метода управления вариаторами.

Результаты и выводы.

Глава 4. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ АДЕКВАТНОСТИ РАЗРАБОТАННОЙ

МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

Результаты и выводы.

Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНОЙ МЕШИНЫ

В РАЗЛИЧНЫХ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИАХ.

5.1. Моделирование движения ПКМ с вариаторами при фиксированных значениях и синхронном изменении передаточных чисел вариаторов.

5.1.1. Движение по дороге с коэффициентом сцепления ф = 0.8.

5.1.2. Движение по дороге с коэффициентом сцепления ф = 0.3.

5.1.3. Движение по дороге с коэффициентом сцепления ф = 0.6.

5.2. Моделирование движения ПКМ с вариаторами при автоматическом управлении передаточными числами вариаторов.j j

5.3. Влияние скорости регулирования передаточных чисел вариаторов на динамику ПКМ при движении в гору.

Результаты и выводы.

Глава 6. СРАВНЕНИЕ ТЯГОВЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ЗАТРАТ КМ С ВАРИАТОРАМИ И БЕЗ НИХ.

Результаты и выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика двухосной полноприводной колесной машины с вариаторами в раздаточной коробке»

Как известно, тяговая динамика и топливная экономичность являются одними из основных эксплуатационных свойств колесных машин. Для полноприводных машин существенна также и подвижность.

Опыт эксплуатации, а также экспериментальные и теоретические исследования показывают, что на эти свойства значительное влияние оказывает схема подвода мощности к ведущим колесам.

Для улучшения указанных эксплуатационных свойств полноприводных колесных машин (ПКМ) необходимо рациональное распределение мощности по колесам в зависимости от условий движения. Теоретически идеальным является индивидуальный привод на каждое колесо, однако, из-за высокой стоимости он применятся редко, в основном, на многоосных ПКМ.

Существующие сегодня две основные схемы привода: дифференциальный и блокированный - не позволяют достичь наилучших показателей работы колесной машины во всем диапазоне дорожных условий. Так на сухой твердой дороге или плотном грунте лучшими качествами обладает дифференциальный привод. Он позволяет колесам двигаться по разным траекториям, не создавая дополнительных нагрузок на трансмиссию. Применение блокированного привода в этом случае при наличии кинематического несоответствия может приводить к возникновению циркуляции паразитной мощности. С другой стороны, на скользкой дороге дифференциальный привод обладает существенным недостатком, так как уменьшение силы тяги колес одного моста вследствие снижения сцепления вызывает уменьшение силы тяги колес другого моста. Наилучшими качествами в этих условиях обладает блокированный привод, позволяющий реализовать под каждым колесом максимально возможную в данных условиях силу тяги. Разрешением указанного противоречия было бы создание таких механизмов, которые, сохраняя дифференциальный эффект, обеспечивали бы оптимальное распределение тяговых усилий по колесам.

В настоящее время существует целый ряд самоблокирующихся дифференциалов принцип действия которых основан на использовании повышенного внутреннего трения. По своим свойствам указанные механизмы занимают промежуточное положение между дифференциальным и блокированным приводом, приближаясь к одному из них в зависимости от величины коэффициента блокировки дифференциала. Указанный тип привода не позволяет полностью реализовать сцепной вес машины во всем диапазоне дорожных условий, а увеличение коэффициента блокировки снижает дифференциальный эффект.

Еще один тип - дифференциальный привод с ограниченным передаточным отношением, который также можно классифицировать как дифференциально-блокированный. У данного типа привода отношение угловых скоростей выходных звеньев дифференциала не может превысить некоторой конструктивно заданной величины, после чего в работу вступает механизм блокировки, увеличивающий момент на отстающем валу.

Еще одним способом решения этой проблемы являются противобуксовочные системы. Однако это сопровождается уменьшением коэффициента полезного действия трансмиссии и соответствующим увеличением расхода топлива.

Таким образом, является актуальной проблема совершенствования механизмов передачи мощности от двигателя к ведущим колесам, которая в данной работе решается за счет установки вариаторов на выходных валах межосевого дифференциала в раздаточной коробке двухосной ПКМ. Иначе это можно назвать межосевым дифференциальным механизмом с переменным передаточным числом. Это обеспечивает возможность перераспределения мощностного потока между ведущими мостами в зависимости от коэффициента сцепления между колесами и дорогой при сохранении дифференциальной связи между мостами и отсутствии дополнительных элементов трения, которые создавали бы блокирующий эффект в трансмиссии.

Заключение диссертации по теме «Колесные и гусеничные машины», Альскейф Камаль

5. Результаты исследования подтвердили возможность с помощью установки вариаторов в раздаточную коробку перераспределения мощностных потоков между ведущими мостами двухосной ПКМ в зависимости от коэффициента сцепления между колесами и дорогой при сохранении дифференциальной связи между мостами и отсутствии дополнительных элементов трения, которые создавали бы блокирующий эффект и увеличивали потори в трансмиссии.

6. Применение вариаторов в раздаточной коробке обеспечивает на предельных режимах движения уменьшение мощностных затрат до 11,9 % по сравнению с использованием дифференциалов с повышенным трением.

7. В результате исследования динамики двухосной ПКМ, оборудованной межосевым дифференциальным механизмом с переменным передаточным числом в различных дорожных условиях, подтверждена возможность и целесообразность отказа от коробки передач за счет использования вариаторов в раздаточной коробке не только для перераспределения мощностных потоков, но и для выполнения функции коробки передач при одинаковых законах изменения передаточных чисел, что дает определенный экономический эффект за счет уменьшения массы трансмиссии.

174

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Альскейф Камаль, 2007 год

1. Макаров С.Н. Метод улучшения управляемости автомобилей многоцелевого назначения путем регулирования стабилизации управляемых колёс: Дис. . канд. техн. наук: 20.02.14/Рязань. -М., 1998.-140с.

2. Агейкин Я.С. Проходимость автомобиля- М.: Машиностроение, 1981.-232с.

3. Шухман С.Б. Исследование и разработка метода повышения эффективности колёсных машин за счёт рационального типа силового привода: Дис. . докт. техн. наук: (НАМИ). -М., 2001.-371с.

4. Чудаков Д.А. Основы теории трактора и автомобиля. -М.: Сельхозиздат, 1962. -312с.

5. Энергонагруженность и надежность дифференциальных механизмов транспортно-тяговых машин / А.Х. Лефаров, М.С. Высоцкий, В.В. Ванцевич, Кабанов В.И. Минск, 1991. -240с.

6. Пирковский Ю.В. Полноприводный легковой автомобиль. Достоинства и недостатки // Автомобильная промышленность. -1991. -№ 6. -С. 6-8.

7. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. -М.: Машиностроение, 1989, -280с.

8. Советские тракторы / Под ред. И.Б. Барского. -М.: Машиностроение, 1970. -369с.

9. Григоренко Л.В., Колесников B.C. Динамика автотранспортных средств. Теория, расчёт передающих систем и эксплуатационно-технических качеств. -М.: Волгоград: Комитет по печати и информации, 1998. -544с.

10. Лефаров А.Х. Топливная экономичность автомобиля-тягача МАЗ-501с межосевым дифференциалом // Автомобильная промышленность.-1966. -№8. -С. 29-30.

11. Влияние типа силового привода трёхосного автомобиля на расход топлива при движении по твёрдой опорной поверхности / А.В. Филюшкин, Н.Ф. Бочаров, П.П. Пугин, В.М. Семенов // Автомобильная промышленность. -1966.-№1.-С. 14-17.

12. Пирковский Ю.В., Шухман С.Б. Коэффициент приспособляемости двига-теля и мощностной баланс системы «Двигатель-движитель » // Автомобиль-ная промышленность. -1997. -№5. -С. 18-20.

13. Чудаков Е.А. Теория автомобиля. -М.: Машгиз, 1950. -466с.

14. Пирковский Ю.В. Влияние конструктивной схемы привода к передним ведущим колёсам автомобилей на их тяговые и экономические качества // Автомобильная промышленность. -1963. -№1. -С. 15-18.

15. ГОСТ 24410-80. Тракторы сельскохозяйственные. Трансмиссии. Технические требования. -М.: Изд-во стандартов, 1980. -4с.

16. Ефимов А.В. Влияние дифференциала с ограниченным передаточным отношением на КПД буксования колёсной машины: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03/Волгоград. -М., 2002.-135с.

17. Быков Р.В. Улучшение параметров движения трёхосного полноприводного автомобиля по твёрдой опорной поверхности отключением отдельных ведущих мостов: Дис. . канд. Техн. Наук: 05.05.03/Челябинск. -М., 2003 .-157с.

18. Переладов А. С. Метод повышения эффективности полноприводных автомобилей с учётом негативного влияния движителя на грунт: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03. -М., 2004.-187с.

19. Немцов В.В. Снижение динамических нагрузок в трансмиссии полноприводных автомобилей 4x4 при движении в составе автопоезда: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03. -М., 1983.-170с.

20. Бригадзе М.Д. Разработка методики расчёта нагрузочных режимов полноприводных автомобилей в условиях сельскохозяйственногопроизводства: Дис. канд. техн. наук: 05.05.03. -М., 1998.-144с.

21. Ковальчук А .С. Разработка методики имитационного моделирования динамики движения и снижения максимальных нагрузок в трансмиссии перспективных грузовых автомобилей: Дис. . канд. техн. наук: 05.05.03. -М., 1990. -142 с.

22. Белоусов Б.Н. Методы оценки вертикальных нагрузок в ходовой части сочленённых колёсных машин и обоснование параметров узла сочленения звеньев: Дис. канд. техн. наук. -М., 1986. -273с.

23. Скойбеда А.Т. Автоматизация ходовых систем колёсных машин. -М.: Наука и техника, 1979. -280с.

24. Келлер А.В. Повышение проходимости автомобиля с межколесным дифференциалом ограничением буксования ведущих колес: Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1999.-136с.

25. Белкин А.Е., Нарекая H.JI. Конечно-элементный анализ контакта автомобильной шины с опорной поверхностью на основе оболочечной модели И Известия Вузов. Машиностроение. -2004. -№3(56). С. 14-28.

26. Купреянов А.А., Геккер Ф.Р. Исследование колебаний силовой передачи колесной машины при взаимодействии протектора с твёрдым покрытием // Известия Вузов. Машиностроение. -1981. -№7. -С. 21-28.

27. Смирнов Г.Л. Теория движения колесных машин. -М.: Машиностроение, 1990. -352с.

28. Дик А.Б. Расчет стационарных и нестационарных характеристик тормозящего колеса при движении с уводом: Дис. .канд. техн. наук: МАМИ. -М., 1988. -256с.

29. Белкин А.Е., Разработка системы моделей и методов расчёта напраженно-деформированного и теплового состояния автомобильных радиальных шин: Дис. .докт. техн. наук: МГТУ. -М., 1998. -284 с.

30. Потураев В.Н., Никитина Л.Б. Расчет нестационарных температурных полей в пневматической шине // Автомобильная промышленность. -1969. -№ 9. -С. 26-28.

31. Проектирование полноприводных колесных машин: Учебник для вузов в 2т.Т.2 / Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов, и др.; Под общ. ред. А.А. Полунгяна. -М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 640 с.

32. Дифференциалы колесных машин / А.Ф. Андреев, В.В. Ванцевич, А.Х. Лефаров; Под общ. ред. А.Х. Лефарова. -М.: Машиностроение, 1987. -176с.

33. Шеломков С.А. Метод управления мощностными потоками в электротрансмиссии полноприводной многоосной колесной машины: Дис.канд. тех. наук: МГТУ. -М., 2007. -269с.

34. Лахтюхов М.Г., Иванов В.А., Лопотов В.А. Бесступенчатая трансмиссия транспортного средства // Материал международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию кафедры «Колесные машины» МГТУ.-М., 2006.-С.262-270.

35. Методика экспериментальной оценки характеристик системы ( шина опорная поверхность) / А.А. Купреянов, Л.Ф. Жеглов, Д.А. Соболев, Д.А. Шаруев И Проблемы шин и резинокордных композитов: 14-й симпозиум.-М,2004. -С. 26-31.

36. Фоминых А.Б., Альскейф Камаль. Дифференциальный механизм с переменным передаточным числом // Известия ВУЗов. Машиностроение. -2006.-№12. -С. 37-42.

37. Альскейф Камаль, Фоминых А.Б. Математическая модель движения по ровной дороге двухосной полноприводной колесной машины свариаторами в ваздаточной коробке // Известия ВУЗов. Машиностроение. -2007. -№7. -с. 32-36.

38. Альскейф Камаль. Динамика двухосной полноприводной колесной машины с вариаторами в раздаточной коробке // Известия ВУЗов. Машиностроение. -2007. -№ 8. -С.44-48.

39. Полунгян А.А., Фоминых А.Б. Динамика колесных машин.4.1:Учебное пособие / под ред. А.А. Полунгяна -М.:изд-во МГТУ, 1995.-88с.,ил.