Введение к работе
Актуальность темы. Переход к сооружению объектов большой
единичной мощности требует увеличения габаритов и массы монтируе
мого оборудования, которое не может быть доставлено на место мон
тажа в разобранном виде (мостовые пролеты, ректификационные
колонны, атомные реакторы, емкости большого объема и т.п.). Для
транспортирования подобных грузов используются большегрузные
многоопорные транспортные средства (МТС). }'
Особенностями конструкции большегрузных МТС являются: '"'
значительные размеры (протякенность - десятки метров), что обусловливает различие режимов эксплуатации ПК при движении МТС по грунтовой опорной поверхности;
конфигурация транспортного средства и положение модуля в составе МТС в общем случае не определены и, следовательно, связь элементов формирования задающих воздействий (рулевого колеса, педалей) с исполнительными устройствами не может быть однозначно задана;
независимые приводы поворотных опор и колес с пневматическими шинами определяют важность индивидуального управления тяговыми двигателями, особенно при маневрировании и повороте многоопорного большегрузного транспортного средства.
Кроме того, ограниченность мощности первичного источника энергии (чаще всего дизеля) определяет необходимость рационального ее использования путем создания энергосберегающих систем привода и формирования адаптивных к условиям эксплуатации МТС характеристик тяговых двигателей и машины.
В настоящее время отечественной промышленностью освоен
выпуск прицепов-тяжеловозов, и создание самоходных большегрузных
машин нового класса является актуальной задачей, важность которой
значительно возрастает при промышленном развитии малоосвоенных
регионов страны.
Создание высокоэффективных МТС невозможно без всестороннего изучения и комплексного исследования процессов, протекающих при движении такого нетрадиционного транспортного средства, особенно во внедорожных условиях, характерных для большинства осваеваемых территорий страны.
Цель диссертационной работы: выявление особенностей энергопреобразования, установление взаимосвязей и закономерностей
протекания процессов в новом классе транспортных средств, имеющих многодвигательный электропривод мотор-колесного типа, для реализации экономного преобразования энергии и эффективного управления таким транспортным средством. Задачи исследования
-
Изучение конструктивных и эксплуатационных особенностей многоопорных большегрузных транспортных средств.
-
Установление основных взаимосвязей в системе "МТС -поверхность движения - управляемый тяговый привод колес, которые необходимо учитывать при разработке систем управления тягові» электроприводом (ТЭП).
3. Создание математической модели МТС, учитывающей егс
особенности и основные взаимосвязи.
-
Математическое моделирование МТС, установление взаимосвязей и закономерностей при движении МТС с учетом егс эксплуатационных особенностей.
-
Разработка алгоритма управления ТЭП МТС.
-
Физическое моделирование ТЭП МТС для проверки правильности установленных взаимосвязей и достоверности разработанной алгоритма.
Методика проведения исследований
Экспериментально - аналитические исследования взаимосвязей, процессов и закономерностей в МТС и ТЭП осуществлены с использованием основных положений и методов теории автомобиля, пневматического колеса, электропривода, автоматического управления з методов математического моделирования.
Выявленные количественные взаимосвязи между параметрами исследуемых объектов, их структурой и характеристиками представлені в аналитическом виде, графической интерпретацией и алгоритмами.
Адекватность математической модели ТЭП МТС проверена путеї сопоставления расчетных и экспериментальных характеристик. Результаты и выводы работы теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Математическая модель МТС с мотор-колесным электроприводом.
-
Выявленная взаимосвязь между законом управления тяговым двигателями (ТД) и динамикой движения ЫТС.
-
Установленные взаимосвязи между буксованием пневматичес кого колеса, мгновенным радиусом его поворота и вектором тягово сцепного усилия.
-
Структурная схема и алгоритм управления ТЭП МТС с цифровой обратной связью по расчетному скольжению ротора.
-
Результаты аналитических и экспериментальных исследований электропривода в цифровой системе управления.
Научная новизна диссертационной работы
Разработана математическая модель многоопорного транспортного средства, отличающаяся от известных тем, что в ней учтены конструктивные особенности, выраженные неопределенностью конфигурации и числа колес МТС, для чего предложен алгоритм приведения сил МТС к четырехопорной модели. Модель контактных взаимодействий пневматического колеса с опорной поверхностью дополнена компонентом, учитывающим криволинейность движения,и установлена взаимосвязь характеристик бокового движения с проскальзыванием центральной опорной точки, используемая для создания систем управления ТЭП МТС.
Установлены новые качественные и количественные взаимосвязи между характеристиками тяговых двигателей, условиями движения и характером движения модели.
Предложен алгоритм управления многодвигательным мотор-колесным электроприводом МТС, позволяющие реализовать высокие маневренные качества машины.
Впервые получены характеристики, отражающие статические и динамические свойства мотор-колесного электропривода в замкнутой системе регулирования курсовым положением транспортного средства.
Практическая значимость работы
Результаты работы создают основу для технической реализации мотор-колесного электропривода многоопорного транспортного средства.
Обоснованы требования и выбран тип тягового электропривода МТС.
Предложены расчетные зависимости, позволяющие моделировать поведение МТС с тяговым электроприводом переменного тока.
Созданы действующие макеты многодвигательного электропривода и системы микропроцессорного управления.
Разработанный алгоритм управления программно реализован на микропроцессорном устройстве.
Реализация результатов работы
Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке перспективных большегрузных автотранспортных средств, тяговых электроприводов и их систем
управления в НАМИ, НИИАЭ, а также ислользоваян в учебном процессе Московской государственной академии автомобильного и тракторного машиностроения и Воронежской государственной архитектурно-строительной академии.
Апробация результатов работы
Основные положения диссертационной работы были доложены, обсуждены и одобрены на семи научных конференциях и семинарах. В том числе::
- на Г Международной конференции по электромеханике и
электротехнологии (ЫКЭЭ-94), г. Суздаль, 1994г.;
-" -на НТК "Научно-технический прогресс в автомобилестроении", MFAATM, 1994г.;
- на 8 Международном школа-семинаре "Перспективные системы
управления на железнодорожном, промышленном и городском
транспорте", г.г. Алушта, Харьков, 1995г.;
- на НТК с международным участием "Электротехнические
системы транспортных средств и их роботизированных производств",
г.Суздаль, 1995г;
на II Международной конференции по электромеханике и электротехнологии (МКЭЭ-96), г. Алушта, 1996г.;
на НТК с международным участием "Проблемы промышленных электромеханических систем и перспективы их развития", г.Ульяновск, 1996г;
на Международной НТК "100 лет российскому автомобилю. Промышленность и высшая школа", МАМИ, 1996г.
Публикации
По результатам работы опубликовано 10 печатных работ.
Структура в объем диссертации
Результаты изложены на 117 страницах машинописного текста, иллюстрированного 6 таблицами и 63 рисунками и графиками на 65 страницах.
Диссертация состоит из введения, пяти глав с выводами по каждой главе, основных выводов и результатов, списка литературы из 140 наименований и четырех приложений.
