Введение к работе
Актуальность работы. Возрастающие скорости автотранспортных средств, при их эксплуатации требуют легкости управления, быстроты и точности вождения и безопасности движения.
Электро-гидроусилительные агрегаты (ЭГУА) рулевого управления улучшают маневренность и облегчают управление автотранспортными средствами. В процессе эксплуатации в результате износа элементов сопряжения и наличия времени запаздывания в гидромеханической системе агрегата рулевого управления автотранспортными средствами, ухудшается их работоспособность, что вызывает повышение усилия на рулевое колесо и снижает реакцию всей системы в целом на управляющее воздействие, вызывая неустойчивое движение направляющих колес автотранспортных средств, запаздывание начала поворота колес относительно поворота рулевого колеса и колебания направляющих колес. Это приводит к повышению утомляемости водителя во времени, недоиспользованию энергетических возможностей скоростных автотранспортных средств и их отклонению от заданного направления движения, что снижает эффективность управления.
Из-за потери управляемости еще сохраняется тенденция того, что до 30% автомобильных катастроф связано с заносом и отклонением автотранспортных средств от траектории незаторможенного автомобиля на дорогах с сухим покрытием.
Поэтому, повышение эффективности функционирования ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств путем создания новых их конструктивных схем, и, определения рациональных параметров и показателей надежности работы системы рулевого управления, обеспечивающих повышение устойчивости и работоспособности агрегатов и точности вождения, безопасности движения, наиболее полного использования энергетических возможностей автотранспортных средств для улучшения труда водителей, является актуальной научной задачей.
Цель работы состоит в повышении эффективности функционирования ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств путем обоснования их рациональных, конструктивных и режимных параметров, учитывающих в комплексе требуемый уровень надежности и характеристики электромагнитных и электрогидравлических процессов.
Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследования:
-
Анализ конструктивных схем режимов работы и методов расчета параметров и показателей надежности ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств.
-
Установить закономерности формирования управляющих воздействий в ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств, учитывающие характеристики электромагнитных и электрогидравлических процессов.
-
Определить зависимости для расчета уравнений надежности ЭГУА, учитывающие в комплексе функциональные связи ее показателей с временем реакции системы "ЭГУА – рулевое управление" на управляющие воздействия.
-
Исследовать переходные процессы в системе ЭГУА – рулевое управление для определения зависимостей по расчету ее конструктивных и режимных параметров.
-
Определить рациональные, конструктивные и режимные параметры ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств на основе разработанных новых технических решений по повышению эффективности его функционирования и требуемого уровня надежности работы системы "ЭГУА – рулевое управление".
-
Привести численные и экспериментальные исследования переходных процессов в системе "ЭГУА – рулевое управление" для оценки адекватности результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Идея работы заключается в обеспечении требуемой надежности и устойчивости функционирования системы "ЭГУА – рулевое управление", достигаемых путем разработанных новых технических решений элементов ЭГУА и определения рациональных его конструктивных и режимных параметров.
Объект исследования – ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств.
Предмет исследования – электромагнитные и электрогидравлические процессы, протекающие в ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств.
Методы исследования, используемые в работе, основаны на применении теории электрических цепей, гидравлических исполнительных систем, автоматического управления, теории надежности, вероятностей и математической статистики, численных методов и экспериментальных исследований с применением ЭВМ.
Автор защищает:
-
Моделирование ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств, в комплексе учитывающих характеристики электромагнитных и электрогидравлических процессов, и надежность функционирования системы "ЭГУА – рулевое управление".
-
Закономерности формирования управляющих воздействий в ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств для определения на них времени реакции системы "ЭГУА – рулевое управление".
-
Зависимости для расчета уровня надежности ЭГУА, учитывающие в комплексе функциональные связи ее показателей с временем реакции системы "ЭГУА – рулевое управление" на управляющее воздействие.
-
Зависимости для определения рациональных конструктивных и режимных параметров ЭГУА рулевого управления автотранспортных средств на основе разработанных новых технических решений по повышению эффективности их функционирования и требуемого уровня надежности работы системы "ЭГУА – рулевое управление".
Научная новизна заключается в определении рациональных , конструктивных и режимных параметров ЭГУА рулевого управления автотранспортными средствами, закономерностей формирования управляющего воздействия и времени реакции на них системы "ЭГУА – рулевое управление" на основе разработанных новых технических решений по повышению надежности и эффективности их функционирования.
Она представлена следующими результатами:
– определены зависимости для расчета уровня надежности функционирования ЭГУА и системы "ЭГУА – рулевое управление" автотранспортных средств, учитывающие функциональные связи показателей надежности с временем ее реакции на управляющее воздействие;
– установлены закономерности формирования управляющего воздействий в ЭГУА рулевого управления транспортными средствами и временем реакции системы "ЭГУА – рулевое управление", учитывающие в комплексе характеристики электромагнитных и электрогидравлических процессов и, надежность ее функционирования;
– определены условия реализации моделирования переходных процессов в системе "ЭГУА – рулевое управление" автотранспортных средств и зависимости для расчета рациональных, конструктивных и режимных параметров ЭГУА на основе разработки новых технических решений по повышению эффективности их функционирования и требуемого уровня надежности работы.
Достоверность научных положений выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечены физически обоснованными допущениями, адекватностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, расхождение между которыми не превышает 14,5%, что допустимо в инженерных расчетах.
Практическое значение. Разработаны новые технические решения по повышению эффективности функционирования ЭГУА и методика расчета их рациональных, конструктивных и режимных параметров, обеспечивающих требуемый уровень надежности работы системы "ЭГУА – рулевое управление" автотранспортных средств.
Реализация результатов работы. Основные научно-практические результаты работы приняты к внедрению на предприятииООО "Стромсервис плюс", а также используются в учебном курсе "Механика электрических машин" на кафедре "Электроэнергетика" Тульского государственного университета.
Апробация результатов работы.Результаты диссертационной работы доказывались и обсуждались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского Государственного Университета (г. Тула, 2010-2013), Международной научно-технической конференции "Энергосбережение" (г. Тула, 2010-2013), V и VI молодежной научно-практической конференции ТулГУ Молодежные инновации (г. Тула, 2011г.), Пятой международной школе семенаре молодых ученых и специалистов "Энергосбережение – теория и практика" (г. Москва, 2010г.), VIМеждународной конференции по автоматизированному электроприводу "АЭП-2010" (г. Тула, 2010), 7-ой и 8-ой Международной конференции "Силовая электроника и энергетика" (г. Москва, 2010-2011г.), VII Международной конференции по автоматизированному электроприводу "АЭП-2012" (г. Иваново, 2012г.).
Публикации.По результатам выполненных исследований опубликовано 4 работы, включая 2 статьи в изданиях рекомендованных ВАК, а также 2 патента РФ на полезную модель.
Автор выражает благодарность: профессорам, докторам технических наук Степанову В.М. и Ядыкину Е.А., доценту, кандидату технических наук Меркулову Н.М.за научные консультации и помощь при проведении исследований.
