Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Постоянное расширение международных перевозок обусловливает необходимость непрерывного повышения технико-экономических показателей магистральных автопоездов (МА) во всех эксплуатационных условиях. Так, начиная с 90-х годов, на МА большой грузоподъемности получают широкое применение электронные противобуксовочные системы (ПБС), обеспечивающие снижение раздельного буксования ведущих колес. Вместе с тем, в литературе отсутствуют методы для разработки оптимальных алгоритмов функционирования ПБС, поскольку задача управления буксованиями и окружными силами (ОС) ведущих колес мапістральиого автопоезда с целью повышения его тягово-скоростных свойств (ТСС) и Производительности еще не решалась.
В связи с этим назрела необходимость разработки теоретических положений, позволяющих на оснозе оптимального распределения ОС между ведущими колесами МА синтезировать алгоритмы управления этими силами. Создание подобных методов явится основой как для оптимизации режимов работы существующих ПБС, так и для разработки новых систем управления ОС ведущих колес, а также будет способствовать повышению производительности и конкурентоспособности отечественных МА на мировом рынке.
Связь работы с крупными научными программами, темами. Исследования проводились в рамках РКПФИ «Механика-37», утвержденной постановлением №88 Президиума АН Беларуси от 23.11.1995г., и задания АТ-01.01 ГНТП «Белавтотракторостроепие».
Цель її задячи исследования. Целью настоящей работы является разработка методологии управления ОС ведущих колес для повышения ТСС МА и ее реализация в виде алгоритма управления этими силами.
Для достижения указанной цели требуется решение следующего комплекса исследовательских задач:
анализ и обоснование критериев оценки ТСС МА в соответствии с особенностями управления ОС ведущих колес;
разработка расчетного метода исследования тягово-энергетических характеристик эластичного колеса при совмещении режимов его качения;
разработка метода и алгоритма математического и компьютерного моделирования законов оптимального распределения ОС между ведущими колесами, обеспечивающих наилучшие. ТСС МА в ходе разгона и установившегося движения в вероятностных дорожных условиях при сохранении заданных показателей управляемости и устойчивости движения;
разработка расчетного метода, выбор и обоснование оптимальных теоретических характеристик протішобуксовочноіі системы МА на основе законов оптимального распределения ОС между ведущими колесами;
выбор и обоснование характеристик комплексной системы управления (КСУ) ОС ведущих колес для обеспечения наилучших ТСС МА в вероятностных дорожных условиях с заданными кинематическими характеристиками движения автопоезда;
разработка алгоритма управления ОС ведущих колес МА; экспериментальные исследования правомерности и эффективности разработанных теоретических положений, формирующих алгоритм функционирования КСУ.
Объект и предмет исследования. В диссертации выполнены исследования по повышению тягово-скоростных сьойств МА в составе седельного тягача МАЗ-54421 нового поколения и трехосного полуприцепа МАЗ-9758 при движении в ухудшенных сцепных условиях.
Научная новизна работы:
разработан метод исследования тягово-энергетическнх характеристик эластичного колеса при совмещении режимов его качения;
разработан метод математического и компьютерного моделирования законов оптимального распределения ОС между ведущими колесами МА для повышения его ТСС при разгоне и установившемся движении;
предложен расчетный метод для определения оптимальных теоретических характеристик ГШС МА на основе оптимального распределения ОС между ведущими колесами;
на основе исследования законов оптимального управления ОС ведущих колес обоснована необходимость создания комплексной системы, которая в дополнение к управлению тормозными механизмами и подачей топлива параллельно управляет режимами блокирования-разблокирования межколесного дифференциала.
Практическая значимость полученных результатов. В результате выполненных исследований 1) определены оптимальные теоретические характеристики ПБС, обеспечивающие повышение ТСС МА при уменьшенной эпергонагруженности тормозных механизмов; 2) обоснованы характеристики КСУ ОС ведущих колес МА и разработан алгоритм управления этими силами; 3) разработанные методы моделирования законов оптимального распределения ОС ведущих колес МА и определения оптимальных теоретических характеристик ГШС и КСУ доведены до уровня программного обеспечения, могут использоваться при разработке систем управления ОС ведущих колес МА. Практическая значимость разрабоїан-
ного метода исследования тягово-энергетических характеристик колеса при совмещении режимов его качения подтверждена письмом Международного общества автомобильных инженеров (SAE International), приведенным в приложении №18 к диссертации.
Экономическая значимость полученных результатов. Экономический эффект от использования электронных систем регулирования тяговых усилий (СРТУ) проявляется на этапе эксплуатации автопоездов. Экспериментальные данные подтверждают, что современные СРТУ позволяют улучшать ТСС до 2...3 раз при разгоне, что в итоге обеспечивает повышение средних скоростей її производительности МА при движении на участках дорог с ухудшенными сцепными условиями. Одновременно уменьшаются затраты мощности на буксование колес и, как следствие, уменьшается износ шин, а также улучшается безопасность МА. Предложенные способы управления ОС ведущих колес будут полезны для создания высокоэффективных отечественных электронных систем, способных обеспечить снижение себестоимости их изготовления и себестоимости изготовления МА в целом.
Основные положения диссертации, выносимые на зашиту:
-
Метод исследования и расчета тягово-энергетических характеристик эластичного колеса при совмещении режимов его качения.
-
Метод нахождения законов оптимального распределения ОС между ведущими колесами при разгоне и установившемся движении МА.
-
Метод определения теоретических характеристик ПБС МА на основе оптимального распределения ОС между ведущими колесами.
-
Алгоритм управления ОС ведущих колес МА для повышения его ТСС.
5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, под
тверждающих правомерность разработанных в диссертации методов. '
Личный вклад соискателя. Автор самостоятельно получил основные результаты диссертационной работы. Общая концепция исследований разработана совместно с научным руководителем.
Автор предложил и использовал в диссертационных исследованиях новый показатель ТСС автомобилей; разработал математическую модель и провел исследования тягово-энергетических характеристик эластичного колеса при совмещении его режимов качения; разработал математические модели, описывающие оптимальное распределение ОС между ведущими колесами МА и теоретические характеристики ПБС; провел по указанным моделям расчетные исследования; разработал алгоритм управления ОС ведущих колес КСУ; разработал программу-методику для экспериментальных исследований влияния различных способов распределения ОС между
ведущими колесами на эффективность МА; участвовал ы проведении экспериментальных исследований автопоезда, выполненных в соответствии с разработанной программой-методикой в Отделе дорожных испытаний УГК МАЗ.
Апробации результатов диссертации. Результаты работы представлены на научных конференциях (НК), конгрессах и симпозиумах в Беларуси, России, дальнем зарубежье. В Беларуси основные положения диссертации докладывались на НТК, посвященной 50-летшо УГК МАЗ и 75-летию БГПА (Минск, 1995г.); MHI1K "Проблемы безопасности на транспорте" (Гомель 1997г.); III Республиканской НК студентов Беларуси (Минск, 1997г.); 52-й НТК профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА «Технические ВУЗы - Республике» (Минск, 1997г.); Международной 53-й НТК БГПА (Минск, 1999г.).
В России результаты работы были представлены на МНТК "Повышение эффективности работы колесных и гусеничных машин в суровых условиях эксплуатации" (Тюмень, 1996г.); XXIII Всероссийской молодежной НК "Гагаринскне чтения" (Москва, 1997г.). Положения диссертационной работы обсуждались и получили поддержку на конгрессе международного общества автомобильных инженеров (SAE) "1998 Annual SAE International Congress and Exposition" (Детройт, США, 1998г.); на симпозиуме канадского общества механиков «Symposium on Recent Advances in Transportation Systems & Technologies» (Торонто, Канада, 1998г ).
Опубликоианность результатов. По результатам исследований опубликовано 13 печатных работ на 83 страницах. В их числе 2 статьи опубликованы в журналах Академии наук Беларуси; 3 статьи депонированы в ВИНИТИ (г. Москва); 1 статья депонирована в БелИСА (г. Минск); тезисы 3 докладов опубликованы в сборниках тезисов докладов НТК в Беларуси; тезисы 2 докладов опубликованы в сборниках тезисов докладов МНТК в России; 2 статьи опубликованы в сборниках трудов международных конференций 1998 года.
Структура н объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав основной части, заключения, списка использованных источников, приложений.
Полный объем диссертации — 239 страниц, в том числе 98 страниц
машинописного текста; 39 страниц иллюстраций (44 штук); б таблиц на 6
страницах; список использованных источников количеством 155 на 1Z
страницах; 19 приложений на 82 страницах. '
