Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор систем охлаждения транспортных средств, определение направленияисследований 12
1.1 Аналитический обзор систем охлаждения силовых установок транспортных средств 12
1.2 Анализ системы охлаждения боевой машины пехоты БМП-3 19
1.3 Анализ гидростатических приводов вентиляторов транспортных средств 23
2. Гидрообъемная передача, как составная часть системы охлаждения 36
2.1 Расчет параметров системы охлаждения модернизированной БМП-3 36
2.2 Выбор гидропривода вентиляторов системы охлаждения 49
2.3 Структурная схема двигателя, как объекта регулирования по температуре охлаждающей жидкости 50
2.4 Математическая модель гидропривода 54
2.5 Модель системы управления приводом вентиляторовсистемы охлаждения : 66
3. Алгоритм управления приводом вентиляторов 76
3.1 Алгоритм управления приводом вентиляторов с релейной обратной связью 78
3.2 Алгоритм управления приводом вентиляторов с пропорциональной обратной.связью 89
3.3 Алгоритм управления приводом вентиляторов с комбинированной обратной связью 109 4. CLASS Экспериментальные исследования работы силовой установки модернизированной бмп-3 с вентиляторной системой охлаждения 115 CLASS
4.1 Система управления приводом вентиляторов 115
4.2 Конструкция приборов системы управления приводом вентиляторов
4.2.1 Установка насосная 120
4.2.2 Исполнительные гидродвигатели 124
4.2.3 Блок управления 126
4.2.4 Датчики давления 127
4.2.5 Датчики температуры 127
4.3 Результаты экспериментальных исследований работы силовой установки модернизированной БМП-3 с гидроприводом вентиляторов 128
Заключение 137
Библиография
- Анализ системы охлаждения боевой машины пехоты БМП-3
- Анализ гидростатических приводов вентиляторов транспортных средств
- Структурная схема двигателя, как объекта регулирования по температуре охлаждающей жидкости
- Конструкция приборов системы управления приводом вентиляторов
Введение к работе
Актуальность темы.
Требования к удельной мощности мобильной техники, их силовым установкам, постоянно растут, так как это повышает эффективность этой техники. Повышение удельной мощности является важнейшей тенденцией и в создании двигателей современных транспортных средств.
С увеличением мощности двигателей транспортных средств, для обеспечения их оптимального теплового режима ужесточаются требования к эффективности систем охлаждения. Данное требование особенно актуально для машин, которые предназначены для работы в тяжелых условиях расширенного температурного диапазона окружающей среды от минус 50 С до + 50 С.
Существующие системы охлаждения силовых агрегатов транспортных средств в основном имеют либо механический привод, либо эжекторную систему, требующие больших затрат мощности, и ограниченные возможности по компоновке.
Гидропривод имеет малые габариты, что в сочетании с пропорциональным электрогидравлическим управлением создает предпосылки для создания системы охлаждения с более высокими характеристиками. Таким образом, можно рассматривать использование гидропривода в качестве привода вентиляторов системы охлаждения, как перспективный элемент силовых агрегатов транспортных средств.
Указанное выше обуславливает актуальность создания и проведение исследований гидропривода вентиляторов для систем охлаждения силовых агрегатов транспортных средств и гусеничных машин в частности.
Цели и задачи работы.
Целью работы является повышение эффективности охлаждения силового агрегата транспортного средства за счет создания системы гидропривода вентиляторов, с новыми характеристиками: к.п.д., габаритами, ресурсом и т. д. Для достижения указанной цели необходимой решить следующие основные задачи:
разработать схему гидропривода вентиляторов;
разработать ее математическую и имитационную модели;
разработать алгоритмы управления, позволяющие реализовать энергосберегающие режимы;
провести модельные исследования разработанной гидравлической схемы и системы охлаждения;
разработать конструкцию и провести экспериментальные исследования;
разработка методики проектирования систем гидроприводов для вентиляторов охлаждения силовых установок транспортных средств.
Методы исследования.
Решения поставленных задач базируются на методах теоретической механики, методах математического моделирования динамики электрогидравлических систем, метода анализа и синтеза сложных технических систем, численных методах математического анализа, а так же на методах планирования эксперимента.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
Предложена новая система гидропривода вентиляторов охлаждения силового агрегата транспортного средства, обеспечивающая при минимальных габаритах и затратах энергии требуемые параметры теплового режима.
Разработана имитационная модель системы и модельные методики анализа и синтеза системы. Выполненные модельные исследования и расчеты обеспечивают рациональный выбор элементов системы, минимизацию габаритов, обеспечение высокого к.п.д. и долговечность.
Выполнено экспериментальное исследование разработанного привода и системы охлаждения в целом в составе машины.
Практическая ценность.
В входе выполнения данной работы создан гидропривод, позволяющий:
1. Обеспечить необходимый тепловой режим силовой установки
транспортного средства в широком диапазоне температур окружающей среды и
загрузки двигателя.
2. Оптимизировать мощность, отбираемую от двигателя на систему
охлаждения, и осуществлять загрузку привода вентиляторов в зависимости от
загрузки силовой установки.
Повысить топливную экономичность.
Снизить динамические нагрузки на систему охлаждения.
Облегчить процесс компоновки изделия. Реализация результатов работы.
1. Разработанный привод и его система управления внедрены на
модернизированной боевой машине пехоты БМП-3 в ходе выполнения ОКР
«Каркас-2», конструкторской документации присвоена литера «Oi».
В настоящее время проводятся работы по установке силового блока с двигателем УТД-32Т, вентиляторной системой охлаждения и системой управления на модернизированный бронетранспортер БТР-90М.
Разработки диссертационной работы использованы в методических указаниях к практическим работам, которые внедрены учебный процесс кафедры «Гидропневмоавтоматики и гидропривода» (ГПА и ГП) КГТА им. В. А. Дегтярева.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
Новая система гидропривода вентиляторов охлаждения силового агрегата транспортного средства, обеспечивающая при минимальных габаритах и затратах энергии требуемые параметры теплового режима.
Структура и рациональный алгоритм работы привода вентиляторов с комбинированным регулированием, обеспечивающий поддержание температур теплоносителей силового блока в оптимальном диапазоне при различных режимах и условиях работы силовой установки.
Результаты экспериментальных исследований разработанного привода и системы охлаждения в целом в составе машины.
Расчетная схема и математическая модель системы охлаждения транспортного средства на основе гидропривода вентиляторов, позволяющая анализировать процессы при изменении управляющих воздействий и внешних факторов.
Алгоритм анализа и синтеза характеристик гидропривода системы охлаждения нового поколения, отражающий сложное взаимодействие различных элементов транспортного средства, его энергетических характеристик, рабочего процесса элементов гидропривода, алгоритма работы при различных режимах с возможностью введения в исследование экспериментальных динамических характеристик.
Имитационная модель системы и модельные методики анализа и синтеза системы.
Апробация работы.
Основные положения работы докладывались и обсуждались на:
Технических семинарах кафедры ГПА и ГП, КГТА им. В.А. Дегтярева (г. Ковров), НТС предприятий ОАО «СКВ ПА» (г. Ковров) и ОАО КЭМЗ (г. Ковров).
II Всероссийской межвузовской научной конференции «Наука и образование в развитии промышленной, социальной и экономической сфер регионов России». «Регионы России 2010». 05.02.2010 г., г. Муром.
Всероссийской научно-технической конференции «Гидромашины, гидроприводы и гидро-пневмоавтоматика». Декабрь 2009 г. Москва, МГТУ им. Н. Э. Баумана.
V Всероссийской конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление», апрель 2010 г., г. Ковров, КГТА.
Публикации результатов.
По теме диссертации опубликованы 9 печатных работ, в том числе две статьи в изданиях входящих в перечень ВАК РФ, получен один патент на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, литературы и приложений. Диссертация содержит 151 страницу, 104 рисунка, 18 таблиц, список литературы из 106 наименований, приложения.
Анализ системы охлаждения боевой машины пехоты БМП-3
С помощью сигнала от датчика температуры охлаждающей жидкости происходит управление пропорциональным предохранительным клапаном, который регулирует давление в пружинной полости регулируемого редукционного клапана, расположенного в нагнетательной линии гидромоторов. Изменение давления на входе гидромоторов приводит к плавному изменению числа оборотов вентиляторов.
Внутри диапазона регулирования изменение давления пропорционально температуре и вызывает плавное «приспособление» числа оборотов гидромоторов и связанных с ними вентиляторов.к потребности охлаждения силовой установки транспортного «средства.
Однако, данный гидропривод также имеет ряд недостатков. Регулирование оборотов гидромоторов осуществляется при помощи дросселирования рабочей жидкости в регулируемом редукционном клапане, что вызывает проблемы с обеспечением нулевых оборотов валов гидромоторов и приводит к дополнительному разогреву рабочей жидкости и, следовательно, к снижению к.п.д. гидропривода. Кроме того, последовательное соединение гидромоторов увеличивает в два раза давление в гидроприводе, что приводит к увеличению утечек в гидроприводе и, как следствие, к снижению его к.п.д. Построение гидропривода вентиляторов для транспортных средств по объемно-разомкнутой схеме, т.е. когда рабочая жидкость, поступает на вход гидронасоса из гидробака и-туда же-сливается, требует большого объема гидробака, что вызывает большие трудности при размещении его на машине.
Также регулируемые приводы вентиляторов на основе гидростатического привода представляет другой ведущий производитель мобильной гидравлики, фирма SAUER-DANFOSS. Схема такого привода приведена на рисунке 1.12.
На рисунке обозначены: PUMP - насос переменной производительности с электрогидралическим управлением, MOTOR — нерегулируемый гидромотор, EDC - электронный блок управления.
Гидропривод вентилятора системы охлаждения транспортного средства с электронным управлением фирмы SAUER-DANFOSS Благодаря применению замкнутой гидравлической схемы и электронного управления данная система позволяет обеспечить: - управление частотой вращения вентилятора в широком диапазоне; - обеспечение нулевой частоты вращения вентилятора; - широкий диапазон частот вращения вала насоса и тем самым повысить удельную мощность привода, что дает возможность уменьшить массу и габариты гидромашин и объем гидравлического бака, что значительно упрощает компоновку привода в машине; - управление подачей насоса минимизирует собственное тепловыделение системы и позволяет уменьшить размер собственного теплообменника.
Однако, данная схема имеет свои ограничения по использованию, т. к. учитывая, что момент на валу привода вентиляторов имеет кубическую зависимость от частоты вращения [7, 11], то для машин имеющих большие мощности двигателя и соответственно большой потребный объем прокачиваемого через вентиляторы воздуха накладывается ограничение на частоту вращения вала гидромотора, которая определяется максимальным давлением в гидросистеме. С другой стороны увеличение диаметра вентилятора ограничивается габаритными размерами радиаторов и компоновкой машины.
Обеспечение необходимого расхода воздуха через радиаторы возможно совместной работой двух вентиляторов.
Вариант с последовательным включением гидромоторов приведен на рисунке 1.11.
На рисунке 1.13 показан вариант гидравлической схемы привода вентиляторов с параллельным включением гидромоторов.
Гидравлическая схема привода вентиляторов с параллельным включением гидромоторов Данная схема привода вентиляторов имеет свои достоинства: - один регулируемый гидронасос; - меньшая масса и габариты, что облегчает размещение привода в машине. Однако, такая схема имеет ряд недостатков: - параллельное соединение гидромотров выдвигает жесткие требования к симметричности нагрузок на валах гидромоторов и гидравлическим сопротивлениям трасс, либо к установке дополнительных устройств, для компенсации этой несимметрии (регуляторов потока). В противном случае, разность нагрузок приведет к большому рассогласованию частот вращения вентиляторов; - остановка одного гидромотора (например, по причине заклинивания редуктора) приведет к увеличению частоты вращения вала другого до величины выше предельно допустимой и, как следствие к выходу из строя всего привода. Особенно это актуально при неработающей электронной системе управления.
Приведенный обзор позволяет выявить тенденции развития гидроприводов систем охлаждения транспортных средств: - от простых приводов, с дроссельным релейным управлением и разомкнутой гидравлической схемой, до гидростатического привода с объемно-замкнутой схемой и регулируемым насосом с пропорциональным электрогидравлическим управлением; - от простых тепловых клапанов регулирования давления до цифровых блоков управления, обрабатывающих сигналы от нескольких датчиков. На основе проведенного анализа, тенденций развития систем охлаждения транспортных средств, предлагается схема привода вентиляторов, приведенная на рисунке 1.15.
На схеме обозначены: А2 — установка насосная, A3 - гидромотор левого вращения, А4 - гидромотор правого вращения, А5, А6 - датчики давления, ДТ2 - датчик температуры в гидросистеме, ATI - радиатор, Б1 - бак гидравлический.
Установка насосная представляет собой единый агрегат, содержащий два насоса HI и Н2, гидрораспределители Р1 и Р2, насос подпиточныи героторный НЗ, фильтр Ф1, датчики линейных перемещений ДУ1 и ДУ2 и другие вспомогательные элементы.
Регулировка подачи насосов HI и Н2 осуществляется пропорционально изменению величины электрического сигнала подаваемого на обмотки электромагнитов гидрораспределителей Р1 и Р2. К исполнительным гидродвигателям привода вентиляторов относятся два нерегулируемых гидромотора: левого вращения и правого вращеигия.
Гидромоторы оснащены датчиками частоты вращения для реализации обратной связи по частоте вращения валов гидромотозров и предохранительными клапанами.
В систему управления приводом вентиляторов включены два датчика давления; необходимых для ограничения максимального давления в гидросистеме.
Таким образом, предложенное техническое решение создает предпосылки для разработки мощной и экономной системы охлаждевсия. Для реализации этих предпосылок необходимо исследование рабочего ггрхэцесса привода предложенной схемы и создание методик реализз оптих оптимальные характеристики системы.
Обобщая результаты исследования, изложенные в настоящей: главе можно определить следующие основные задачи последующих исследований: - создание динамических математических моделей двигатешя и силового блока, как объектов регулирования по температуре; - разработка структурной схемы силового блока, как объекта регулирования по температуре; - разработка математической модели гидропривода вентил атхоров системы охлаждения; - определение основных параметров гидромашин; - разработка алгоритма управления приводом вентиляторов; - проведение имитационного моделирования и анализ полуденных результатов; - создание конструкции, проведение экспериментальных исследований и анализ полученных результатов.
Анализ гидростатических приводов вентиляторов транспортных средств
На основании требований к гидроприводу вентиляторов сформулированных в предыдущем разделе проведем энергетический расчет и выберем необходимый типоразмер гидромашин.
Исходные данные для расчета: Максимальная частота вращения вала гидромотора при частоте вращения вала двигателя 2600 об/мин — 2900 об/мин; Максимальное давление в гидросистеме — не более 280 кгс/см ; Передаточное отношение от двигателя к валу насоса — 0,809; Мощность на валу гидромотора — не менее 45 л.с. (33,1 кВт). Мощность на валу гидромотора определяется, как N , (2.9) 612 v J где ДР=Р-Рупр=260 кгс/см2 - максимальный перепад давления; Рупр=20 кгс/см — давление в сливной магистрали гидромотора; Q — расход рабочей жидкости; л = 0,9 — КПД гидромотора и гидронасоса. Откуда, необходимый расход рабочей жидкости определится, как Q= =86 л/мин. APri С другой стороны расход рабочей жидкости определяется, как 1000Г7 v где qra — собственный объем гидромотора; пш — частота вращения вала гидромотора. Откуда собственный объем гидромотора: qra= =- -=29,7 см /об пгм Собственный объем гидронасоса определяется, как Чн=1000=29;7 смз/об! ПНТ] где пн=3213 об/мин — частота вращения вала насоса, при частоте вращения вала двигателя 2600 об/мин.
Исходя из полученных результатов, а также из условия обеспечения характеристик гидропривода при износе в процессе эксплуатации выбираем насос объемом qH=33 см3/об, а гидромотор объемом qm=30 см3/об. Обе гидромашины изготавливаются на основе одного унифицированного модуля ходовой части, объемом q=33 см3/об.
Целью настоящего раздела является создание структурной схемы двигателя, как объекта регулирования по температуре и методики, с помощью которой возможно создание модели привода вентиляторов.
Нарушение теплового баланса (1.1) в системе охлаждения двигателя приводит к изменению температуры охлаждающей жидкости в соответствии с дифференциальным уравнением [25] P = Qn-QP, (2.11) где С - теплоемкость системы охлаждения двигателя. Так как при неравномерном режиме Т=То + AT; Qn= Qno+ AQn; Qp= Qpo + AQP, то с учетом условия (1.1) уравнение (2.11) принимает вид C =AQn-AQp, (2.12) Расчетная схема системы охлаждения может быть представлена в виде, показанном на рисунке 2. Двигатель со, h Т Система охлажденияG QP Окружающая среда Твх Рисунок 2.3 Расчетная схема системы охлаждения Количество теплоты Qn передаваемое двигателем в единицу вреи vieHH в систему охлаждения, зависит от температуры Т в системе охлаждезЕ ЗЗЇЯ, от угловой скорости коленчатого вала со и положения h рейки тогих явного насоса. Следовательно Qn=f(T; со; h). Разложение полу = функциональной зависимости в ряд Тейлора и последующая линеар 2з приводят к уравнению Я/"»м Я/О ЯҐ} , _(2.1 Количество теплоты Qp, передаваемое системой охлаждения Bve,jai; згеннои зация времени в окружающую среду, зависит от температуры охлажд: жидкости Т на выходе из двигателя, расхода-жидкости. G в единицу BJZ»-через зарубашечный объем и температуры Твх, при которой охлажд: = жидкость поступает в систему охлаждения, т.е. Qp= f(T; G; Твх). йющеи . змени 2_іощая. После разложения полученной функции в ряд Тейлора и линеарг а: получим зации (2.1 AQP = ( )ДТ+( )ДС+( )ДТ„Х дТ oG дТвх
Изменения температуры АТвх или расхода G жидкости в npezs» щессе регулирования зависят от способа регулирования температуры Т. Изменение расхода AG охлаждающей жидкости опреде-з г :ется зг лом изменением частоты вращения вала насоса (при использо г ании нерегулируемого насоса). Если .вал насоса жестко связан с коленчатым ЗЕ двигателя, то G=f(co) и тогда дО=( -)Аш дсо tyxa, са. В (2.15) т. е. Изменение температуры АТВХ будут зависеть от температуры во: _ поступающего для охлаждения радиатора tB03a и количества этого воздуг случае, когда воздух через радиатор прогоняется при помощи вентилятч _ jj?a в конечном итоге (при неизменных параметрах вентилятора) измеч=? ние температуры АТВХ будет зависеть от частоты вращения вентилятора пг ATBX==f(tB03fl; пв) и следовательно ЛТвх=( )Лизд +( )AnB (2.16) сдв one Учитывая, что скорость изменения температуры окружающего воздуха значительно меньше чем скорость изменения частоты вращения дАТвх дАТвх дАТвх вентиляторов, т.е. « , то можно сделать допущение, что =и, д\в дпв дХъ в этом случае температуру окружающего воздуха можно считать постоянной величиной, и выражение (2.16) примет вид ЛТвх=( еХ)Дпв (217) дпв Устойчивость теплового режима двигателя характеризуется разностным соотношением [25] гор _ доп (2л8) дТ дТ Таким образом, с учетом выражений (2.15) и (2.16) уравнение (2.14) получит вид AQP = (Ьдт+(&)(ї)Лш+А( )Дп, (2.19) дТ oG осо дТвх one Если выражения (2.13) и (2.19) подставить в уравнение (2.11), то последнее с учетом выражения (2.18) получит вид Сш+ Ft AT=( )Ah+[(f )-(fP )]Д» - (f)AnB (2.20) on осо дсо one Совокупные значения со и h определяют режим R работы двигателя и, следовательно, нагрузку на систему охлаждения. Если условно принять, что ( )Ah+[(f )-(f )]A»K )AR (2.21) oh осо осо дк то уравнение (2.20) примет вид СШ.+ Ft ДТ=(—)AR - ( )AnB (2.22) dR дпв После перехода к безразмерным координатам Ф= ;ад= ;Э= (2.23) То Яо пв0 и деления всех членов уравнения (2.22) на коэффициент при р уравнение (2.22) получит вид Тд +кдФ=0дад-р - (2.24)
Структурная схема двигателя, как объекта регулирования по температуре охлаждающей жидкости
Как отмечалось в предыдущей главе, нерегулируемая система охлаждения не обеспечивает поддержание температур теплоносителей в заданном диапазоне во всем диапазоне температур окружающей среды.
Целью настоящей главы является разработка алгоритма управления приводом вентиляторов, обеспечивающего поддержание температур теплоносителей в пределах оптимальных значение при изменении внешних возмущающих факторов: -частота вращения вала дизельного двигателя и связанные с ней количества тепла выделяемые в систему охлаждения основными агрегатами силовой установки (двигатель, ЕМТ и»ГОП); -температура окружающего воздуха, как параметр,, влияющий на эффективность системы охлаждения.
Автоматическая система управления подразумевает наличие обратной связи, для поддержания заданного- значения регулируемого параметра в пределах определенного диапазона.
Анализируя результаты расчета эффективности радиаторов.(таблица 2.9)-видно, что основным теплоносителем является- охлаждающая жидкость двигателя, которая на режиме максимальной мощности двигателя выделяет в систему охлаждения мощность 244123 кВт, что составляет 74.6% от общего тепловыделения силовой установки.
Таким образом, главная обратная связь должна быть реализована по температуре охлаждающей-жидкостидвигателя.
В настоящей главе рассмотрим- два варианта реализации, обратной связи по температуре охлаждающей жидкости двигателя: -релейный, когда гидропривод вентиляторов работает в двух режимах: нулевых и максимальных оборотов гидромоторов: ГО, при Тож Л . лл Пгпв —\ \?Лу \п max, при Тож Т2 где, пгпв - частота вращения валов гидромоторов, ТІ - температура выключения привода вентиляторов, Т2 — температура віслючения гидропривода вентиляторов на режим максимальной мощности. -пропорциональный, когда частота вращения валов гидромотров гидропривода вентиляторов пропорциональна температуре теплоносителя (в данном случае, охлаждающей жидкости двигателя): Пгпв=Кож-(Тк-Т„), (3.2) где, Кож - коэффициент пропорциональности, Тн - температура начала регулирования, Тк - температура окончания регулирования.
Кроме того, как отмечалось в предыдущей главе, как существенный фактор, необходимо учитывать нелинейный характер внешней скоростной характеристики двигателя [21] и соответственно, нелинейный характер тепловыделения в систему охлаждения по каналам охлаждающей жидкости и масла двигателя.
Мощность, потребляемая вентилятором, увеличивается, как кубическая функция от частоты вращения вентилятора. С другой стороэ ы из-за нелинейной зависимости внешней скоростной характеристики двигателя, т. е. мощности двигателя, требования к охлаждению уменьшаются на высоких частотах вращения вала двигателя.
Эти обратные отношения требуют ограничения частоты вращения вентиляторов и соответственно потребляемой мощности на высоких частотах вращения вала двигателя (рисунок 3.1). МАХ Дав N Рисунок 3.1 Зависимости мощностей двигателя и вентиляторов системы охлаждения На рисунке 3.1 обозначены: Ыдв - мощность двигателя, Ыохл -мощность требующаяся для охлаждения, №ент — мощность потребляемая вентиляторами, Norp — ограниченная мощность вентиляторов, МЕЧ — минимальная частота вращения вала двигателя, МАХ - максимальная частота вращения вала двигателя.
Для ограничения частоты вращения валов гидромоторов на уровне 2900 об/мин введем в структурную схему гидропривода обратную связь по частоте вращения валов гидромоторов со звеном типа «зона нечувствительности», которое описывается соотношением и„к={ЛвёП 2900 (3.3) С учетом вышеперечисленного, проведем разработку алгоритмов управления приводом вентиляторов с релейной и пропорциональной обратной связью по температуре ОЖ и моделирование работы системы охлаждения модернизированной БМП-3.
Структурная схема системы управления с релейной обратной связью и ограничением максимальной частоты вращения валов гидромоторов разработана на основе разомкнутой схемы (рисунок 2.26) с учетом выражения 3.3. Для обеспечения устойчивой работы привода в режиме ограничения частоты вращения, в структуру введены- корректирующие звенья.
Значения температуры охлаждающей жидкости для переключения режима работы гидропривода определим на основе совместного анализа характеристик двигателя? УТД-32Т (таблица 2.1) и результатов моделирования разомкнутой системы (таблица 2.11). Очевидно, что пороги для переключения режимов работы должны находиться в диапазоне: - от 113.9 С, минимальная температура ОЖ на режиме максимальной мощности привода вентиляторов при частоте вращения вала двигателя 2900 об/мин и температуре воздуха +50 С (таблица 2.11); - до 120 С, максимальная допустимая температура воды (таблица 2.1). С учетом обеспечения длительной работы двигателя при максимальных значениях температуры ОЖ [21] и недопущения работы при максимально допустимой температуре определим температуру включения привода вентиляторов на режим максимальных оборотов Т1=116 С. Температуру выключения привода вентиляторов определим из условия достижения минимально возможной температуры ОЖ Т2=114 С. Коэффициент усиления по температуре определим из условия обеспечения частоты вращения валов гидромоторов 2900 об/мин при частоте вращения вала двигателя 2600 об/мин [58]. Моделирование работы привода вентиляторов с релейным регулированием по температуре ОЖ проводилось в режимах, которые обуславливаются характерными значениями частоты вращения вала двигателя, а также минимальной и максимальной рабочими температурами окружающего воздуха и температурой нормальных климатических условий: 1. При частоте вращения вала двигателя 2900 об/мин и температурах воздуха +50 С, +25 С и минус 40 С. 2. При частоте вращения вала двигателя 1500 об/мин и температуре воздуха +50 С. 3. При частоте вращения вала двигателя 900 об/мин и температуре воздуха +50 С.
Конструкция приборов системы управления приводом вентиляторов
Силовая установка современного транспортного средства представляет собой совокупность высоконагруженных узлов и агрегатов, являющихся источниками возмущения для системы охлаждения, которая должна отрабатывать данные возмущения.
Исходя из этого, целью настоящего раздела является создание алгоритма управления- гидроприводом вентиляторов системы охлаждения обеспечивающим управление по нескольким входным координатам (температурам теплоносителей).
Как отмечалось ранее, теплоносителями силового блока в БМП-3 кроме охлаждающей жидкости являются масло гидромеханической трансмиссии, масло двигателя и масло гидрообъемной передачи механизма поворота:
На долю масла ГМТ приходится 51.467 кВт количества тепла или 13.8% от общего количества тепловыделения (таблица 2.9), что практически соответствует тепловыделению масла двигателя 52.335 кВт (14%).
Однако, учитывая различные режимы работы трансмиссии, например, наличие в ней гидротрансформатора, который в разблокированном режиме является значительным источником-тепла, а также то, что радиатор масла ГМТ имеет наихудшие условия для работы т. к. расположен внизу пакета радиаторов (см. схему расположения радиаторов, рисунок 2.1), необходимо введение пропорциональной обратной связи по, температуре масла трансмиссии, котораяюпределяется зависимостью: Пгпв -К-гмтЛ-Iк"-I нЛ W--V где, Кгмт — коэффициент пропорциональности, Тн — температура начала регулирования, Тк - температура окончания регулирования.
С учетом обеспечения оптимального температурного диапазона работы трансмиссии [58] и минимизации затрат мощности на систему охлаждения определим температуру начала регулирования Т„=100 С.
Исходя из условия обеспечения длительной работы трансмиссии при максимальных значениях температуры масла ГМТ [57, 58] определим температуру окончания регулирования Тк =125 С.
Коэффициент пропорциональности Кгмт определим как отношение параметра регулирования гидропривода R при условии обеспечения оборотов гидромоторов 2900 об/мин (рисунок 2.28) к диапазону регулирования по температуре масла ГМТ при частоте вращения вала двигателя 2600 об/мин:
Структура комбинированной обратной связи построена таким образом, что в режиме реального времени осуществляется выбор того канала управления, который соответствует большему значению сигнала управления, т. е. управление осуществляется по самому нагруженному агрегату силового блока, охлаждающей жидкости или маслу ГМТ.
Структурная схема привода с комбинированным регулированием по температурам ОЖ и масла ГМТ показана на рисунке 3.53.
На рисунках 3.54 и 3.55 видно как изменяются сигналы управления по каналам температуры ОЖ и масла ГМТ, а так же комбинированный сигнал, который получается выбором максимального значения из двух каналов.
Особенно хорошо это видно на начальном участке характеристики до 20 сек, где происходит повышение температур теплоносителей.
На рисунке 3.56 показано, как на том же участке происходит изменение температура зависимостиот комбинированного сигнала управления-Температуры теплоносителей при.этомнаходятся вфабочем диапазоне. Разработанный- алгоритм комбинированного управления приводом вентиляторов подканалам; температур ОЖ и масла гидромеханической ГМТ был реализован при разработке информационно-управляющей системы шасси изделия 688 в ходе выполнения ОКР по модернизации БМП-3і
Для; подтверждения правильности разработанной модели привода вентиляторов; и разработанного алгоритма; проведем моделирование работы системы охлаждениям условиях-реальных испытаний;
Для; сравнения; используем: результаты испытаний; модернизированной БМП-3; в;условиях жарко-пустынного климата в; Объединенных Арабских Эмиратах, которые проходили вюктябре 2002 г., (ИриложениеВ). В качестве входных координат примемследующие значения: -температура окружающего.воздуха-+ 40,,oG;: . -частота; вращения вала, двигателя; — 2600; об/мин (272 рад/сек) — продолжительное движение с максимальной загрузкой двигателя; Температуры теплоносителей; полученные: в результате моделирования, приведены на рисунке 3;57. . Максимальные значения температуре теплоносителей силового» блока модернизированной БМП-3,, полученные в результате моделирования и в результате практических испытаний опытного, образца приведены в таблице 3.3.
