Введение к работе
Актуальность. Проблемы повышения эксплуатационных свойств машин относятся к одним из основных в машиностроении. Решение этих проблем ведется по различным направлениям: увеличение производительности, повышение технико-экономических и улучшения экологических показателей; использование новых видов топлив и типов двигателей; повышение надежности (долговечность, безотказность и др.) механических частей машин; уменьшение потерь энергии в различных агрегатах машин; усовершенствование и автоматизация систем управления машинами и целый ряд других направлений как теоретических, так и экспериментальных исследований.
Одним из эффективных направлений повышения топливной экономичности и уменьшения выбросов токсичных веществ с отработавшими газами ДВС является применение электропривода. В последние годы четко обозначились два направления развития машин с электромеханическими приводами: создание чистого электромобиля; разработка электромеханического привода с комбинированной (гибридной) энергетической установкой. Из-за отсутствия доступных для массового производства эффективных накопителей электрической энергии чистые электромобили имеют относительно малые пробеги на одной зарядке. Это и является одной из основных причин исследований возможности и эффективности использования в конструкциях автомобилей комбинированных энергосиловых установок (КЭСУ).
Другим направлением улучшения эксплуатационных свойств транспортных машин является оптимальное распределение силовых потоков мощности по ведущим колесам. В этих направлениях выделяется общая тенденция – автоматизация процессов управления силовым приводом и его отдельными элементами. Эффективным решением в этой области является применение многопоточных комбинированных передач, имеющих регулируемые потоки мощности. Такие передачи легче поддаются автоматизации и имеют более высокий КПД, чем обычные регулируемые передачи.
Существующее большое количество конструкций двухдвигательных КЭСУ и неугасаемый интерес к разработке новых, более совершенных конструкций, говорит о неполноте научно-обоснованных рекомендаций по выбору наиболее рациональных конструктивных параметров и характеристик таких трансмиссий для заданного автомобиля и недостаточности исследований их влияния на различные эксплуатационные свойства автомобиля. Особо остро такого типа исследования стоят по отношению к легковым автомобилям, которым, в отличие от грузовых автомобилей, свойственно движение с высокими скоростями.
Цель исследования. Выбор рациональных параметров эффективного распределителя мощности с учетом возможности их компоновки в малогабаритных автомобилях и квадрициклах. Решение поставленной цели требовало решения следующих задач:
- обоснование математической модели движения малогабаритного автомобиля и квадрицикла с учетом неголономных и динамических связей;
-анализ влияния самоблокирующегося дифференциала на эксплуатационные свойства автомобиля и выбор рациональной конструкции для легкового автомобиля;
-сравнение комбинированных (гибридных) схем энергетических установок и выбор наиболее рациональных для малогабаритных автомобилей и квадрициклов, с учетом возможности их компановки в малогабаритном автомобиле и квадрицикле.
Научная новизна работы:
-обоснованы режимы работы автомобиля, когда необходимо учитывать в силовом приводе наличие неголономных и динамических связей;
-разработаны методика выбора и обоснования динамической модели малогабаритного автомобиля и квадрицикла;
-определены особенности работы дифференциальной передачи с односторонними динамическими связями;
-выявлено, что блокирующие свойства межколёсного самоблокирующегося дифференциала при криволинейном и прямолинейном движении в значительной мере определяются типом приводных колёс;
-предложена комбинированная характеристика межколёсного самоблокирующегося дифференциала, позволяющая более полно реализовать тяговые усилия;
-предложена рациональная конструкция комбинированного силового агрегата для легкового автомобиля (класса А и квадрицикла L7).
Практическая значимость. Диссертационная работа выполнена в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011г.г.), тема №2.1.2/1036 «Разработка методик структурной и параметрической оптимизации комбинированных энергосиловых установок транспортных средств». Проведенные исследования позволили определить влияние КЭСУ на тягово-скоростные свойства, устойчивость и управляемость легковых автомобилей и обосновать конструктивные решения на начальной стадии их проектирования.
Реализация результатов. Методы анализа влияния КЭСУ на эксплуатационные свойства легкового автомобиля использовались при создании опытных конструкций межколёсных самоблокирующихся дифференциалов и двухдвигательных КЭСУ для автомобиля ИЖ-21261. Методические разработки и результаты исследований используются в учебном процессе при изучении курса «Теория автомобиля» в Ижевском государственном техническом университете и в Удмуртском государственном университете.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на IX региональной научно-практической конференции «Социально-экономические проблемы развития региона (г. Чайковский, 2005 г.); на Всероссийской научно-технической конференции в ТГУ (г.Тольятти 2005г.); на Всероссийской конференции «Теория динамических систем в приоритетных направлениях науки и техники» г. Чайковский, 2006 г.); на Всероссийской конференции «Применение теории динамических систем в приоритетных направлениях науки и техники» г. Чайковский, 2007 г.); на Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России» (г. Ижевск, 2007 г.); на Международной научно-технической конференции «Современное состояние и инновации транспортного комплекса» (г. Пермь, 2008 г.); на Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию победы советского народа в Великой Отечественной войне «Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды» (г. Пермь, 2010г.); «Социально-экономические проблемы развития региона(г. Чайковский, 2011г.).
Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедре «Автомобильный транспорт» Чайковского технологического института (филиал) ИжГТУ и объединенном научно-образовательном центре при Ижевском государственном техническом университете и Удмуртском государственном университете.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 4 научные статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, монография и 2 учебных пособия с грифом УМО.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и выводов, списка литературы из 107 наименований и приложения. Работа изложена на 193 листах машинописного текста, содержит 73 рисунка и 12 таблиц.
