Введение к работе
Актуальность темы. Одна из наиболее актуальных проблем современного автомобилестроения — упрощение и облегчение управления автомобилем - не может быть решена без автоматизации привода сцепления Как показывает опыт создания автоматических трансмиссий, их совершенствование идет в двух направлениях- автоматизация управления механическими трансмиссиями, состоящими из ступенчатой коробки передач и фрикционного сцепления, и оснащение автомобилей автоматическими специализированными трансмиссиями
Трансмиссии с автоматизированным приводом сцепления обладают достаточно широкими функциональными возможностями, что в определенной мере приближает достигаемый при их помощи комфорт управления к полностью автоматическим трансмиссиям Также, по своему устройству автоматизированные трансмиссии гораздо проще и дешевле полностью автоматических
Если брать во внимание российскую автомобильную промышленность, которая практически не устанавливает на выпускаемые автомобили автоматические трансмиссии, то автоматизация управления сцеплением является оптимальным решением при упрощении и облегчении управления автомобилями, особенно если их используют инвалиды с нарушениями функций левой ноги
Таким образом, одним из актуальных направлений автомобилестроения является исследование динамики и разработка конструкций автоматизированных приводов механических сцеплений Имеются разработки в этом направлении, такие, как электромагнитный привод «Мегаматик», созданный ООО «ОКА-АВТО» совместно с НПП «АВТОПРИВОД», электровакуумный привод «ЭПС», разработанный специалистами из НАМИ и СеАЗа, электромеханический привод «Twin clutch», сконструированный в Корее и др Однако, несмотря на наличие устройств данного вида, их развитие сдерживается из-за отсутствия единой методики проектирования
Необходимость разработки и создания эффективных математических моделей и алгоритмов расчета управляемых приводов сцеплений автомобилей, позволяющих значительно повысить ресурс и надежность трансмиссий, а, следовательно, и самих автомобилей, улучшить их динамические характеристики и создать конструкции, соответствующие современным требованиям к техническим и технологическим возможностям автомобильных узлов и агрегатов, определяет актуальность темы данного исследования
Объектом исследования данной работы являются динамические процессы, протекающие в сложной мехатронной системе, состоящей из привода ведущего вала сцепления автомобиля, электромеханического привода выключения сцепления и системы автоматического управления приводами
Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы сцепления автомобиля за счет применения управляемого электромеханического привода
Повышение эффективности заключается в снижении ударных динамических нагрузок в трансмиссии, сужении диапазона падения частоты вращения ведущего вала при включении сцепления, уменьшении влияния человеческого фактора на надежную работу сцепления, облегчении управления сцеплением
Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи
анализ существующих технических решений и выбор способа управления автомобильным сцеплением,
разработка расчетной схемы и математической модели динамики сцепления и его привода,
исследование динамики управляемого электромеханического привода сцепления автомобиля;
разработка методики проведения эксперимента и экспериментального стенда с автоматической обработкой результатов,
проведение экспериментальных исследований динамики управляемого электромеханического привода сцепления автомобиля,
разработка программного обеспечения для управления сцеплением автомобиля посредством электромеханического привода,
разработка рекомендаций по проектированию управляемых электромеханических приводов автомобильных сцеплений
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались теория математического моделирования, законы теоретической механики и динамики машин, законы электродинамики, теория автоматического управления, а также методы математического моделирования, численного решения уравнений с применением ПЭВМ, цифровой обработки сигналов
Достоверность полученных результатов обеспечена корректностью постановки задачи, обоснованностью использованных теоретических зависимостей и принятых допущений, применением известных математических методов, подтверждается сравнительным анализом результатов, полученных теоретически и в результате лабораторных испытаний, а также экспертизой предложенных в работе научно-технических решений Роспатентом
Научная новизна:
разработана математическая модель управляемого электромеханического привода сцепления, рассматриваемого как мехатронная система, адекватно описывающая процессы взаимодействия фрикционных дисков сцепления, зависящие от угла поворота вала мотор-редуктора привода выключения сцепления,
предложена математическая модель упругой нелинейной характеристики диафрагменной пружины сцепления, анализ которой позволил вьщелнть диапазон с квазинулевой и отрицательной жесткостью,
установлено, что оптимальное регулирование скорости вращения ведомого вала сцепления возможно за счет управляемого включения сцепления с одновременным управлением скоростью вращения ведущего вала сцепления,
- разработана система автоматического управления приводом ведущего вала сцепления и электромеханическим приводом выключения сцепления.
Практическая ценность. В результате проведенных исследований сконструирован и изготовлен экспериментальный стенд, оснащенный управляемым электромеханическим приводом сцепления, а также разработано программное обеспечение, позволяющее осуществлять управление процессом выключения и включения сцепления Результаты работы внедрены в производственный процесс Автотракторного управления ОАО «Лебединский ГОК» (Белгородская обл, г Губкин) и используются для диагностики и дефектовки автомобильных сцеплений и их приводов Также, результаты диссертации используются в учебном процессе Курского государственного технического университета
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на VII Международной научно-технической конференции «Вибрация - 2005 Вибрационные машины и технологии» (Курск КурскГТУ, 2005), IV Международной научно-технической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (Курск КурскГТУ, 2006), Международной научно-практической Интернет-конференции «Проблемы создания и совершенствования строительных и дорожных машин» (Белгород. Изд-во БГТУ им В Г Шухова, 2006), Международной научно-практической конференции «Образование, наука, производство и управление» (Старый Оскол СТИ МИСиС, 2006), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы динамики и прочности материалов и конструкций- модели, методы, решения» (Орел: ОрелГТУ, 2007)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 научных работ, включая 8 статей в научных сборниках и журналах, одна из которых в издании, рекомендованном ВАК, 3 патента Российской Федерации на полезную модель и 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ
Личный вклад автора: на основе выполненного анализа отечественных и зарубежных литературных источников разработана расчетная схема и математическая модель управляемого электромеханического привода сцепления, создан экспериментальный стенд с автоматической обработкой результатов для исследования динамики управляемого электромеханического привода сцепления автомобиля, разработана система автоматического управления приводом ведущего вала сцепления и электромеханическим приводом выключения сцепления, состоящая из силовой, информационной и управляющей подсистем.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка, включающего 111 наименования Объем диссертации 121 страница машинописного текста, 62 рисунка, 2 таблицы
