Синтез гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат наук Труханов, Кирилл Алексеевич

• Труханов, Кирилл Алексеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Труханов, Кирилл Алексеевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗВИТИЯ ГИДРОПРИВОДОВ С ДИСКРЕТНО УПРАВЛЯЕМЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА ..„10

1.1. Назначение и виды систем с дискретно управляемым

движением выходного звена

1.2. Типы приводов вентилятора для системы охлаждения двигателей

1.3. Характеристика гидропривода вентилятора для системы

охлаждения двигателя транспортного средства

1.4. Создание методики интерактивного проектирования

технической системы на примере разработанного гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА НЕЛИНЕЙНОЙ ИНТЕРАКТИВНОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ И РАСЧЕТЫ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ В ГИДРОПРИВОДЕ С ДИСКРЕТНО УПРАВЛЯЕМЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА

2.1. Определение требуемой мощности гидропривода с дискретно

управляемым движением выходного звена на примере привода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства

2.2. Нелинейная объектно-ориентированная интерактивная

компьютерная модель гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена

2.3. Математическая модель контура охлаждения двигателя транспортного средства

Стр.

2.4. Нелинейная интерактивная компьютерная модель контура клапана плавного пуска

ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ГИДРОПРИВОДА С ДИСКРЕТНО УПРАВЛЯЕМЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА

3.1. Оптимизация динамических характеристик гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена для вентилятора системы охлаждения двигателя транспортного средства

3.2. Оптимизация проектного варианта гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена для вентилятора системы охлаждения двигателя транспортного средства

3.3. Идентификация и верификация результатов математического исследования с экспериментальными данными

ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ ОПЫТНОГО ОБРАЗЦА СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ КОНЦЕПЦИИ ИНТЕРАКТИВНОГО СИНТЕЗА ГИДРОПРИВОДА С ДИСКРЕТНО УПРАВЛЯЕМЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО ЗВЕНА И РЕЗУЛЬТАТ ЕЕ ВНЕДРЕНИЯ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время большое внимание уделяется проблеме модернизации машин и механизмов, составляющих различные технические системы, где в качестве исполнительного механизма используется звено с вращательным движением. К ним относятся системы поворота башен кранов, системы различных миксеров, как в строительной, так и в пищевой промышленности, системы поддержания температуры, в том числе охлаждения двигателей большегрузных транспортных средств, приводы лебедок и другие. Ведутся исследования по разработке наиболее экономически выгодных гидроприводов для указанных систем.

Использование гидравлического привода для систем большой мощности связано в ряде случаев с необходимостью применять сложные конструктивные решения. Это, в свою очередь, отражается как на стоимости оборудования, так и увеличивает стоимость эксплуатации.

Выбор схемы и параметров гидропривода представляется многоуровневой задачей, связанной со сложностью самого объекта -многокритериальной областью проектных решений системы. Эффективность гидропривода зависит от параметров, входящих в него элементов и системы, для которой он применяется, а также точного определения характеристик как отдельных элементов, так и системы в целом.

Среди различных способов управления гидроприводом дискретное управление является одним из целесообразных, так как не требует сложных гидравлических и электрических элементов конструкции. Использование дискретного управления обусловлено следующими причинами и неформализуемыми критериями. Во-первых, надежность, легкодоступность и взаимозаменяемость элементной базы разрабатываемого привода. Во-вторых, простая реализация алгоритма управления. В дискретной системе нет

необходимости в применении сложных модулей управления, в отличие от непрерывной (пропорциональной) системы. Алгоритм управления требует включения в состав системы новых элементов, а замена алгоритма связана с существенным усложнением конструкции. В-третьих, простота модернизации (изменения алгоритма и структуры системы) [1].

Синтез структуры и оптимальных параметров гидропривода с дискретно управляемым выходным звеном позволяет решать задачи проектирования наиболее рационально технических систем различного назначения.

Одной из актуальных задач синтеза и исследования, где в качестве исполнительного механизма применяется звено с вращательным движением, является гидропривод вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства.

В настоящее время при синтезе системы управления гидроприводом вентилятора для системы охлаждения двигателя руководствуются упрощенным представлением [2]. Также отсутствует методика определения оптимальных параметров агрегатов и их типу в рассматриваемой системе. Это вызывает большие эксплуатационные издержки и затраты мощности на привод вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства и, соответственно, к удорожанию всего комплекса. Выбор схемы и параметров системы представляется многоуровневой задачей, связанной со сложностью самого объекта - многокритериальной областью проектных решений системы охлаждения автомобильного двигателя. Эффективность охлаждения зависит от параметров радиатора, параметров элементов гидропривода и их характеристик (массы, КПД, рабочих объемов, выбор и настройки пружин, отверстий дросселей, теплопередачи в среде и разнообразных непрогнозируемых возмущений).

При синтезе гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена необходимо обеспечить работу с оптимальными энергетическими характеристиками, обеспечивающими минимум расхода

подводимой мощности от двигателя к гидроприводу при различных режимах его работы, что невозможно без точного определения характеристик гидравлического привода и управляющих устройств. Также необходимо учитывать неформализуемые критерии оценки работы и эксплутации привода, такие как:

- стоимость используемого оборудования;

- стоимость ремонтных и регламентных работ;

- взаимозаменяемость компонентов гидропривода;

- доступность стандартно выпускаемых промышленностью элементов и производственные возможности;

- сведения и знания про возможные компоненты будущей системы;

- надежность и ресурс;

- шумовыделение.

Исходя из вышесказанного тема диссертационной работы на тему «Синтез гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена» является актуальной задачей.

Для достижения указанной цели в диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработать научно-обоснованную методику интерактивного проектирования, ориентированную на выбор оптимальной структуры и параметров гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена.

1.1. Формирование концепции алгоритма интерактивного проектирования.

2. Определение оптимальной структуры гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена на основе стандартно выпускаемых промышленностью элементов.

2.1. Анализ уровня и тенденций развития систем управления и приводов, конструктивных и компоновочных решений

гидропривода на примере привода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства.

3. Создание методики выбора оптимальных параметров гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена.

3.1. Определение и выбор целевой функции для анализа и разработки системы гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена на примере привода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства.

4. Оптимизация динамических характеристик гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена.

4.1. Разработка нелинейной объектно-ориентированной

интерактивной компьютерной модели гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена на примере привода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства.

5. Верификация и анализ полученных результатов численного моделирования путем испытаний опытного образца, созданного и оптимизированного по многим критериям гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена на примере привода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства.

В первой главе проводится анализ тенденций развития гидроприводов с дискретно управляемым движением выходного звена. Проводится сравнительный анализ и сопоставление конструкций и типов гидроприводов на примере привода вентилятора для системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Рассмотрены особенности процесса управления и регулирования гидропривода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства. Представлен созданный алгоритм интерактивного проектирования разрабатываемого

привода. Обоснованы выбор и применение в качестве исходной схемы гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена для системы охлаждения двигателя транспортного средства.

Во второй главе разрабатывается нелинейная объектно-ориентированная интерактивная компьютерная модель гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена.

Третья глава посвящена анализу экспериментальных данных, уточнению на их основе составленной нелинейной объектно-ориентированной интерактивной компьютерной модели гидропривода. Предлагаются и обосновываются методы улучшения характеристик существующего гидравлического привода. Рассмотрены вопросы оптимального проектирования гидропривода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства. Выбраны методы решения задачи оптимизации проектного решения. Определен вид целевой функции для оптимизации гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена на примере привода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства. Определены области допустимых значений параметров гидропривода, обеспечивающих его устойчивую работу и эффективность охлаждения. На основании решения задачи многокритериальной оптимизации с использованием принципа Парето показано, что принятое соотношение для целевой функции может служить решающим критерием.

Приведена рекомендация по выбору параметров, влияющих на качество и вид процесса управления. Показана целесообразность оптимизации процесса (динамики) регулирования гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена. Предложен и исследован способ оптимизации работы клапана плавного пуска (далее КПП) для управления гидромотором, обеспечивающий независимость показателей качества переходных процессов при изменении задания внешних возмущающих факторов.

В четвертой главе детально рассмотрены методика и алгоритм интерактивного синтеза поставленной задачи и внедрения разрабатываемого привода.

Результаты диссертационной работы внедрены и использованы:

Закрытое акционерное общество «Транспорт» (ЗАО «Транспорт»), г. Нижний Новгород при разработке снегоболотохода ТТМ-3 «Тайга», 2012 г.;

Группа ГАЗ, ОАО «Автомобильный завод «УРАЛ», (ОАО «АЗ «УРАЛ»), г. Миасс при разработке сельскохозяйственного автомобиля Урал ЯМЗ-53402, 2012 г.;

НТЦ ОАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны при разработке а/м КАМАЗ 6560 и а/м КАМАЗ 65226, 2011 г.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗВИТИЯ ГИДРОПРИВОДОВ С ДИСКРЕТНО УПРАВЛЯЕМЫМ ДВИЖЕНИЕМ ВЫХОДНОГО

ЗВЕНА

1.1. Назначение и виды систем с дискретно управляемым движением выходного звена

Дискретные системы автоматического управления широко используются в самых разнообразных отраслях техники, отличаясь простотой, а в ряде случаев и лучшими динамическими свойствами, чем иные типы систем управления. Они применяются как в стационарных системах управления промышленного назначения, так и в системах управления подвижными объектами, предназначенных, например, для космических исследований [1].

Возможность создания дискретных элементов управления на новых принципах работы и допускающих изменение параметров релейного элемента, позволяет придать указанным системам новые свойства.

Системы с дискретным управлением нашли широкое назначение и применение:

- электрогидравлический привод лебедок;

- системы поворота башен кранов;

- системы различных миксеров, как в строительной, так и в пищевой промышленности;

- экстремальная система регулирования, применяемая в сахарном производстве для поддержания постоянного коэффициента теплопередачи выпарного аппарата при получении сахара;

электрогидравлический регулятор винта изменяемого шага, предназначенный для поддержания постоянства числа оборотов авиационного двигателя;

- электропневматический релейный автомат курса;

- система автоматической ориентации космического летательного аппарата. Автоматическая ориентация орбитальных космических аппаратов, как правило, осуществляется с помощью реакции струи сжатого газа или пара. Управление струей производят электрические соленоидные клапаны, работающие по принципу «открыто — закрыто», т. е. обладающие релейным действием.

Еще одним применением релейной системы может служить система автоматического регулирования температуры в технологических установках, на примере гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена - вентилятора для охлаждения двигателя в автомобилях/автобусах/рельсовых автобусах большой мощности.

1.2. Типы приводов вентилятора для системы охлаждения двигателей

В настоящее время стремительно развиваются «разумные» системы регулирования температуры охлаждающей жидкости двигателя в технологических установках т.к., например, классический постоянный привод вентилятора и водяного насоса отнимает часть мощности двигателя при этом на относительно больших установившихся скоростях (движение по шоссе) зачастую работа вентилятора не нужна. Поэтому ниже будут описаны некоторые системы «разумных» вентиляторов.

Вентилятор - неотъемлемая часть системы охлаждения любого современного двигателя. При жидкостном охлаждении он просасывает воздух через радиатор, а при воздушном - подает этот самый воздух (здесь он выступает в роли охлаждающего тела) к нагретым частям мотора. С момента появления вентиляторов инженеры решают, как сделать его привод оптимальным.

Вентилятор на автомобиле используется для повышения интенсивности охлаждения жидкости в радиаторе. Существует три распространенные системы охлаждения, в которых вентилятор может иметь различный привод:

- механический (постоянное соединение с коленчатым валом двигателя

- ременный привод);

- электрический (управляемый электродвигатель);

- гидромеханический (гидромуфта, вискомуфта).

- гидравлический (гидромотор, насос и система управления расходом рабочей жидкости (далее РЖ) - переливной клапан, устанавливаемый параллельно гидромотору или регулируемый насос).

Если рассматривать механическую систему привода вентилятора -

самое простое конструктивное решение, известное и хорошо отработанное.

Вращение вентилятора осуществляется с помощью клинового ремня от шкива, устанавливаемого на концевом участке коленчатого вала. Но в этом случае вентилятор работает постоянно, а значит, постоянно шумит, потребляет мощность, которая составляет по некоторым оценкам 3-6% от мощности двигателя, и, главное, охлаждает двигатель независимо от его температурного режима, что не обеспечивает оптимальных режимов эксплуатации автомобиля. Также к недостаткам данного вида привода следует отнести отсутствие возможности регулировать вращение вентилятора в зависимости от климатических условий. Названные факторы заставляют разработчиков систем охлаждения отказаться от данного вида привода вентилятора.

Широкое применение в легковом автомобилестроении получил электрический привод вентилятора, обеспечивающий широкие возможности для регулирования. В последнее время появились двухскоростные электродвигатели, позволяющие осуществлять ступенчатое регулирование частоты вращения. В процессе работы вентилятор либо отключен, либо работает с минимальной или с максимальной частотой вращения. Известны автомобили с двумя вентиляторами, включающимися в работу последовательно. Такой привод имеет ограничение по мощности. Так при мощности электродвигателя 110-200 Вт, устанавливаемый на легковые автомобили (например, ВАЗ-2106 [3], ГАЗ-24), потребляемый ток при номинальной мощности составляет 14 - 25 А.

Использование на легковых автомобилях электродвигателей небольшой мощности определяется установкой радиатора таким образом, что набегающий поток воздуха при движении транспортного средства, попадая на радиатор, повышает эффективность охлаждения и снижает затраты мощности на привод вентилятора.

На грузовых машинах и гусеничных транспортных средствах радиатор сложно разместить в месте, чтобы набегающий поток воздуха при движении

транспортного средства попадал бы непосредственно на радиатор. На грузовых транспортных средствах привод вентилятора потребляет мощность от 10 до 30 кВт (например, на грузовых автомобилях КамАЗ 6560, 65225/65226, УРАЛ ЯМЗ-53402, а также гусеничной машине ТТМ-3). В данных условиях электропривод практически не осуществим.

На автобусах «Икарус» ставят фрикционную муфту с пневмоприводном. Регулирование включения-отключения осуществляется в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.

Известны системы охлаждения, позволяющие плавно регулировать скорость вентилятора. На многих легковых автомобилях (например, БМВ, Мерседес), а также на некоторых грузовиках (в том числе и на отечественном ЗИЛ-4331) в привод вентилятора встроена вискомуфта [4, 5]. Вал муфты устанавливается на маховик насоса системы охлаждения.

Принцип ее работы следующий: пока мотор не прогрелся, рабочая полость муфты пуста - специальная силиконовая жидкость находится в резервной полости. Двигатель прогревается, термоэластичная пластина постепенно открывает клапан, жидкость поступает в рабочую полость, и, когда проскальзывает между дисками, ее вязкость растет - муфта начинает передавать момент. С ростом температуры рабочая полость заполняется все больше, обороты вентилятора увеличиваются. Рассмотренным способом плавно регулируются обороты вентилятора. Вискомуфта сконструирована так, что на малых оборотах двигателя ее проскальзывание невелико, а при высоких - вентилятор заметно отстает. Указанное свойство муфт позволяет заметно экономить энергию (следовательно, топливо) на высокой скорости, когда обдув радиатора достаточен.

На дизельных двигателях (далее ДД) большой мощности (ДД «Дойц», стоявших на грузовых автомобилях «Магирус», Камаз-740) для бесступенчатого регулирования оборотов в приводе вентилятора используется гидравлическая муфта, обеспечивающая плавную передачу вращения от коленчатого вала к вентилятору, подобная той, что работает в

автоматических коробках передач.

Обороты вентилятора изменяются в зависимости от заполнения полости между ведущим и ведомым колесами муфты. Количество масла, поступающего из системы смазки двигателя, регулируется по температуре охлаждающей жидкости автоматически.

Гидромуфта включается автоматически: по мере увеличения температуры жидкости в системе охлаждения активная масса, находящаяся в баллоне включателя, плавится, и объем ее увеличивается, а это вызывает перемещение золотника, открывающего доступ масла из системы смазки в гидромуфту. Частота вращения вентилятора зависит от количества масла, поступающего в гидромуфту. При прекращении подачи масла вентилятор отключается.

За неоспаримыми достоинствами подобного привода вентилятора скрыты существенные недостатки:

- сложность конструкции гидромуфты, сложность эксплуатации (замена, ремонт), отсутствие взаимозаменяемости элементов системы;

компоновка автомобиля «жесткая»: радиатор должен быть расположен перпендикулярно валу насоса системы охлаждения и в непосредственной близости от него, что затрудняет компоновочные работы;

- использование специальных (силиконовых) РЖ. Замена жидкости в случае утраты герметичности муфты зачастую не предполагается.

В настоящее время в автомобильной технике все большее распространение получают системы охлаждения с гидроприводом вращения вентилятора для силовых установок большой мощности (от 10-30 кВт). Пример подобной схемы приведен на Рис. 1.1. Использование гидравлического привода для системы охлаждения двигателя большой мощности связано в ряде случаев с необходимостью применять сложные конструктивные решения. Что, в свою очередь, отражается как на стоимости оборудования, так и увеличивает стоимость эксплуатации.

шж

шш

Горячий теплоноситель

Холодный теплоноситель

Рис. 1.1. Пример схемы системы гидропривода вентилятора.

1 - двигатель; 2 - насос; 3 - гидромотор; 4 - бак для масла; 5 - вентилятор; 6 - датчик температуры гидравлического контура; 7 - секция радиатора охлаждающей жидкости двигателя; 8 - секция радиатора гидравлического контура;

9 - датчик температуры контура охлаждения двигателя;

10 - управляющее устройство

Температура охлаждающей жидкости при работе двигателя должна

быть в пределах 358-373 К (85-100°С) [6].

В общем случае нарушение теплового баланса влияет как на износ двигателя, так и на экономичность его работы в плане расхода топлива, см. Таблицу 1 [7].

Гидропривод вентилятора состоит из насоса, гидромотора, переливного клапана, установленного в линии параллельной гидромотору, и датчиков. Все гидроприводы вентилятора позволяют разместить радиатор не около двигателя, как при использовании приводов другого вида, а в любом

подходящем месте автомобиля. Размещение радиатора в месте, удаленном от главных источников пыли и грязи, означает, что он будет чистым более длительное время, и сможет прослужить дольше. К тому же, направление вращения вентилятора может быть изменено, когда скопившуюся грязь необходимо устранить с поверхности радиатора. Обозначенные свойства улучшают охлаждение, делая производительность радиатора более эффективной. Кроме того, радиатор и вентилятор могут быть установлены в том месте, где имеется возможность обеспечить эффективный отвод тепла, сохраняя дополнительную энергию, уменьшая охлаждающую нагрузку на кабину оператора.

В связи с изложенным выше, перспективным является применение гидравлического привода вентилятора для системы охлаждения мощных двигателей транспортных средств.

Таблица 1.

Сравнение работы двух типов приводов вентилятора

Итоговые результаты испытаний Гидропривод вентилятора Традиционная система

Дни испытаний 25 и 26 февраля 27 и 28 февраля

Часы работы по дням 9 и 6 9 и 6

Общее рабочее время 14,7 ч 14,7 ч

Число остановок 78 72

Время между остановками* 11,5 мин 12,5 мин

Потребление топлива 541,7 л (143,1 галлонов) 633,7 л (167,4 галлонов)

Потребление топлива в час * 36,1 л/ч (9,54 гал/ч) 42,3 л/ч (11,16 гал/ч)

Топливо при остановки* 6,9 л (1,83 галлонов) 8,7 л (2,31 галлонов)

Таблица 1 - Продолжение

Скорость двигателя во время остановки* 1700 об/мин 1670 об/мин

Скорость вентилятора во время остановки* 1200 об/мин 700 об/мин

* среднее значение Двухдневные испытания показывают, что гидропривод вентилятора снижает потребление топлива на 14%

1.3.

Характеристика гидропривода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства

Один из простых вариантов гидропривода вентилятора [8] содержит насос с постоянным рабочим объемом, приводящий в движение гидромотор также имеющий постоянный рабочий объем (Рис. 1.2 и Рис. 1.3). В гидропривод входит клапан управления давлением, регулирующий крутящий момент на валу гидромотора. Такие системы быстро реагируют на незначительные сигналы настройки скорости, благодаря использованию пропорционального клапана управления давлением. Подобная схема обеспечивает максимальную скорость вентилятора по умолчанию, когда контроллер (устройство управления) вышел из строя. В случае механического привода, порванный ремень может вызвать перегрев двигателя и его заклинивание.

Рис. 1.2. Принципиальная схема системы гидропривода вентилятора с пропорциональным клапаном. НА - насос; М - гидромотор; KOI и К02 - клапан обратный; РЗ - переливной клапан; Y3 -электрическая катушка переливного клапана; AT - аппарат теплообменный (теплообменник); Ф1 - фильтр-заливная горловина; Ф2 - сливной фильтр

А ¡1101

4

Рис. 1.3. Монтажная схема системы гидропривода вентилятора с пропорциональным клапаном (на примере автомобиля КамАЗ 6560). 1 - бак системы в сборе (на баке устанавливается пропорциональный переливной клапан); 2 - насос нерегулируемый; 3 - гидромотор нерегулируемый; 4 -теплообменник; 5 - компенсатор расширения объема РЖ Пропорциональный клапан служит связью между гидравлической и электрической частью системы управления. Клапан имеет инверсивный сигнал управления (20..4 мА) для возможности работы системы при обрыве электрических проводников и/или отказе электрической части системы.

Особенностью системы, разработанной как одно из возможных проектных решений по техническому заданию НТЦ ОАО «КАМАЗ», г. Набережные Челны при разработке автомобиля КАМАЗ 6560 и КАМАЗ 65226, 2011 г., представленной на Рис. 1.3 [8] является наличие аналогового преобразователя температуры, необходимого для управления пропорциональным клапаном давления. В связи с этим не требуется

использовать контроллер, что упрощает эксплуатацию системы.

В предложенной системе установлен аналоговый преобразователь температура-ток. Система способна работать автономно. Сигнал управления пропорциональным переливным клапаном аналоговый (20..4 мА), что дает системе ряд преимуществ [9]:

- адекватность отображения физических процессов и закономерностей: и те и другие описываются непрерывными зависимостями, что позволило существенно упростить принципиальное техническое решения системы.

- оперативность и простота изменения режима работы системы: изменение сопротивление резистора для обеспечения заданного переходного процесса в устройстве.

- отсутствие необходимости в преобразовании аналоговых величин в дискретные, сопровождаемым погрешностью и затратами времени.

В качестве задающего устройства управления системой служит датчик температуры, устанавливаемый в радиатор двигателя транспортного средства, а в качестве управляющего устройства выступает вторичный аналоговый преобразователь сигнала.

В конструкцию бака входит компенсатор расширения объема рабочей жидкости [8] при ее нагреве, Рис 1.4.

Рис. 1.4. Компенсатор расширения объема РЖ. 1 - задняя крышка; 2 -корпус; 3 - передняя крышка в сборе; 4,5 - поршни; 6 - пружина Изменение объема АУ и объём рабочей жидкости при изменении температуры с 11 до определяется по формулам:

ДУ = РТ.У.(12-1Д (1.3.1)

у(2=уп-[1+-рт-02-4)1 (13-2>

где V и АУ - начальный объём и приращение объёма при повышении температуры на At. Размерность коэффициента Р - 1/°с. Уц, Уа - объемы рабочей жидкости при температуре ^ и Х.2, соответственно.

Величина коэффициента (Зт объемного расширения невелика (рт = 8,75 *10~4 1/°С). Однако, это изменение следует все же учитывать при расчете гидроприводов с замкнутой циркуляцией потока, чтобы избежать разрушений элементов гидропривода при нагреве.

Для спроектированной системы был определен АУ = 3.24 л, при эффективном объеме бака 37 л.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Труханов, Кирилл Алексеевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Цыпкин Я.З. Релейные автоматические системы. М.: Наука, 1974.

576 с.

2. Горячев Д.Н. Система гидропривода вентиляторов охлаждения силового агрегата транспортного средства : автореф. дис. ... канд. тех. наук : 05.02.02. Владимир, 2011.17 с.

3. Руководство по ремонту и техническому обслуживанию ВАЗ-2106 : учебное пособие. М.: Третий Рим, 2010. 284 с.

4. Анохин В.И. Отечественные автомобили; 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 780 с.

5. Устройство и эксплуатация автомобилей : Учебное пособие / В.П. Полосков [и др]. 2-е изд., перераб. и доп. М.: ДОСААФ, 1983. 318 с.

6. Кригер A.M. Жидкостное охлаждение автомобильных двигателей. М.: Машиностроение, 1985.176 с.

7. Gotting, G. Are Hydraulic Fan Drives For You [Электронный ресурс] / G. Gotting // Hydraulics&pneumatics. 2008. Режим доступа: http://hydraulicspneumatics.com/200/TechZone/FluidPowerAcces/Article/False/79 482/TechZone-FluidPowerAcces . (дата обращения 20.04.2011).

8. Труханов К.А. Гидропривод вентилятора для системы охлаждения автомобильного двигателя // Известия МГТУ «МАМИ». 2011. № 2 (12). С. 78-84.

9. Собакин Е.Л. Цифровая схемотехника : Учебное пособие. Томск: ТПУ, 2002. 160 с.

10. Боровин Г.К., Костюк A.B., Платонов А.К. Математическое моделирование гидравлической системы управления шагающей машины // Математические машины и системы. 2009. № 4. С. 64-75.

11. Заводская инструкция SRBM024905. KOMATSU НМ350-1 [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.komatsupartsbook.com/Manuals/08.Dump_Truck/Manuals/. (дата обращения 05.05.2012).

12. 3022.1-0000010 РЭ. Руководство по эксплуатации [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.mtz-service.rU/rntz2522.l_2822.l_3022.l.pdf . (дата обращения 08.05.2012)

13. Харламов В.Е., Морозихина И.К., Крылов К.С. Расчёт систем двигателя. Тверь: Тверской государственный технический университет, 2004. 20 с.

14. Зейнетдинов P.A., Дьяков И.Ф., Ярыгин C.B. Проектирование автотракторных двигателей : Учебное пособие. Ульяновск : УлГТУ, 2004. 168 с.

15. Вахвахов Г.Г. Работа вентиляторов в сети. М.: Стройиздат, 1975.

101 с.

16. Двигатели внутреннего сгорания. Динамика и конструирование: в 3 т. / В.Н. Луканин [и др]; Под общ.ред. В.Н. Луканина. М.: Высш. школа, 1995. 2 т.

17. Расчёт автомобильных и тракторных двигателей : Учебное пособие для вузов / А.И. Колчин, В.П. Демидов (3-е изд., перераб. и доп.). М.: Высш. школа, 2002. 496 с.

18. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей : Учебник для вузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / С.И. Ефимов [и др]; Под общ. ред. A.C. Орлина, М.Г. Круглова (3-е изд., перераб. и доп.). М.: Машиностроение, 1977. 456 с.

19. Шерстюк А.Н. Насосы, вентиляторы и компрессоры : Учебное пособие для втузов. М.: Высш. школа, 1972. 344 с.

20. Бекнев B.C. Расчет осевого компрессора : Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов. М.: МВТУ им.Н.Э. Баумана, 1981. 36 с.

21. Труханов К.А. Математическое моделирование гидропривода вентилятора для системы охлаждения автомобильного двигателя // Известия МГТУ «МАМИ». 2012. №1 (13). С. 84-95.

22. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем : Учебник для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1977. 424 с.

23. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы; 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1966.183 с.

24. Zieba J. Simulation of a solenoid actuator for a device for Investigating dynamic air. Permeability Through Flat Textile Products // Fibres & Textiles in Eastern Europe. 2003. Vol.11, No.2 (41). P. 85-97.

25. Семенов C.E. Электромеханические преобразователи электрогидравлических следящих приводов. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 1997. 27 с.

26. Мошенцев Ю.Л. Теплообменные аппараты ДВС : Учебное пособие. Николаев : Николаевская областная типография, 2006. 431 с.

27. Chastain J.H. Internal combustion engine cooling strategies: Theory and test: dis.... the Degree of Master of Science Mechanical Engineering. The Graduate School of Clemson University. 2006.175 p

28. Турупалов В.В., Чернышев Н.Н., Прядко А.А. Математическое описание процесса теплообмена в противоточных теплообменных аппаратах // Научные труды ДонНТУ. 2011. Выпуск 21 (183). С. 55-60.

29. Nonlinear Control Strategy for Advanced Vehicle Thermal Management Systems / M.H. Salah [et al.] // Automotive Research Laboratory Departments of Mechanical and Electrical Engineering Clemson University. 2001. SAE technical paper No. 2001-01-1248. 29 p.

30. Laubscher F.X. A model to predict the effrct of the radiator core and ambient conditions on the performance of the cooling system of a rally car: dis.... the Degree of Master of Engineering. University of Pretoria. 2005.132 p.

31. Elmer K.F. A parsimonious model for the proportional control valve // Journal of Mechanical Engineering Science. Institution of Mechanical Engineers. 2001. Part C. P. 125-149.

32. Труханов K.A. Переходные процессы в гидроприводе вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства // Известия МГТУ «МАМИ». 2013. №1 (15). Т. 1. С. 195-204.

33. Соковиков В.К., Ловкие З.В. Определение объемных модулей упругости рукавов высокого давления и рабочего масла гидронавесных систем тракторов сельскохозяйственного назначения // Тракторы и автомобили и эксплуатация машинно-тракторного парка : сборник научных трудов. М.: Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им. В.П. Горячкина, 1974. Т. 11, Вып. 2, Ч. 1. С. 50-54.

34. Веремей Е.И., Коровкин М.В. Применение пакета NCD для решения задач модальной параметрической оптимизации // Труды II научной конференции «Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB». 2012. С. 884-896.

35. Лепешкин, А.В., Михайлин А.А. Гидравлические и пневматические системы. М.: Академия, 2004. 336 с.

36. Erikson К.А., Greenwood W.R., Bonomo Р J. An analog computer study of hydraulic servomechanism nonlinearities: dis.... the Degree of Master of Science. Massachusetts institute of technology. 1954.106 p.

37. Haaland, S.E. Simple and explicit formulas for the friction factor in turbulent flow // J. ASIVIE of Fluids Engineering, 1983. P. 1.

38. Боровин Г.К., Попов Д.Н. Многокритериальная оптимизация гидросистем : Учебное пособие для вузов. М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. 94 с.

39. Карпенко А.П., Семенихин A.C. Аппроксимации множества Парето методами роя частиц и муравьиной колонии // 6-я международная научно-практическая конференция «Интегрированные модели и мягкие вычисления в искусственном интеллекте», Коломна, 2011. С. 83-94.

40. Воронов Е.М. Многокритериальный синтез позиционного управления на основе многопрограммной стабилизации (Ч. 1) // Вестник МГТУ имени Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2012. №2. С. 3-19.

41. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Дрофа, 2006. 176 с.

42. Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности / Г.К. Вороновский [и др.] Харьков : Основа, 1997. 112 с.

43. Панченко, Т.В. Генетические алгоритмы : Учебное пособие. Астрахань : Издательский дом «Астраханский университет», 2007. 88 с.

44. Наместников A.M. Разработка и исследование нечетких систем и генетических алгоритмов для решения задач автоматизированного проектирования конструкций РЭС: дис....канд. тех. наук. Ульяновск. 206 с.

45. Труханов К. А. Проблемы оптимального проектирования гидропривода вентилятора для системы охлаждения автомобильного двигателя [Электронный ресурс] // Молодежный научно-технический вестник, 2012. № 12 (декабрь). Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru/doc/475773.html. (дата обращения 01.07.2013).

46. Труханов К.А., Попов Д.Н. Выбор оптимальных параметров гидропривода вентилятора для системы охлаждения двигателя транспортного средства [Электронный ресурс] // Научн. техн. журн. Наука и Образование. 2013. №7 (июль). Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/590873.html. (дата обращения 01.07.2013).

47. Попов Д.Н. Оценка эффективности и оптимальное проектирование гидроприводов // Вестник машиностроения. 1986. №9. С. 20-23.

48. Ежов A.A., Шумский С.А. Нейрокомпьютинг и его применения в экономике и бизнесе [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.intuit.ru/department/expert/neurocomputing/7/3.html. (дата обращения 21.12.2012).

49. Смирнов Н.И., Сабанин В.Р., Репин А.И. Модифицированный генетический алгоритм для задач оптимизации в управлении [Электронный ресурс]. Режим доступа:

http://www.neuroproject.rn/Papers/exponenta.doc. (дата обращения 08.10.2012).

50. Mathworks. Режим доступа:

http://www.mathworks.com/help/gads/examples/constrained-minimization-using-the-genetic-algorithm.html (дата обращения 22.11.2012).

51. Matlab.exponenta. Режим доступа: http://matlab.exponenta.ru/genalg/08_03_01.php (дата обращения 04.03.2013).

52. Дьяконов В.П., Круглов В.В. MatLab. Анализ, идентификация и моделирование систем : специальный справочник. СПб.: Питер, 2002. 448 с.