Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния вопроса 9
1.1 Анализ условий функционирования мобильных транспортных машин в сельском хозяйстве 9
1.2 Анализ существующих методов согласования характеристик мобильных транспортных машин с условиями их функционирования в сельском хозяйстве 23
1.3 Анализ теоретических исследований по математическому моделированию мобильных транспортных машин 26
1.4 Анализ средств математического моделирования сложных технических систем 36
2. Теоретические исследования согласования характерстик мобильных транспортных машин с условиями их функционирования 47
2.1 Общие положения разрабатываемой методики 47
2.2 Математическая модель энергетической установки 76
2.4 Математическое моделирование условий движения 82
2.5 Применение имитационной модели для согласования характеристик
мобильных транспортных машин с условиями функционирования
в сельском хозяйстве 92
3. Программа, оборудование и методы экспериментальных исследований 108
3.1 Цель и задачи экспериментального исследования 108
3.2 Объекты экспериментального исследования 108
3.3 Планирование эксперимента 110
3.4 Используемое оборудование 120
3.5 Обработка результатов экспериментального исследования 129
4. Результаты исследования и их анализ 133
4.1 Оценка адекватности имитационной модели МТМ 133
4.2 Результаты экспериментального исследования влияния условий функционирования на характеристики МТМ 136
4.3. Согласование характеристик МТМ с условиями их функционирования в сельском хозяйстве 142
5. Оценка экономической эффективности согласования характеристик мобильных транспортных машин
С условиями их функционирования в сельском хозяйстве.. 163
Заключение 169
Список литературы
- Анализ существующих методов согласования характеристик мобильных транспортных машин с условиями их функционирования в сельском хозяйстве
- Математическая модель энергетической установки
- Объекты экспериментального исследования
- Согласование характеристик МТМ с условиями их функционирования в сельском хозяйстве
Введение к работе
Актуальность темы. На транспортные работы в сельском хозяйстве приходится до 35% затрат труда, до 40% стоимости механизированных работ, а также до 50% затрат энергии. При этом до 30% перевозок в сельском хозяйстве осуществляется тракторными агрегатами, до 70% - автомобилями, среди которых основную долю занимают автомобили общего назначения, не всегда приспособленные к характерным для сельского хозяйства условиям функционирования. С учетом проблематики настоящего исследования все указанные транспортные средства классифицированы как «мобильные транспортные машины (МТМ)». В настоящее время существует ряд проблем, связанных с парком МТМ в сельском хозяйстве России: 62% тракторов находятся в эксплуатации свыше 10 лет, показатель износа грузовых автомобилей составляет 60%, обеспеченность тракторами составляет 71%, обеспеченность автотранспортом — 50%. При этом до 50% новой техники, представляемой производителями на машиноиспытательные станции, не соответствует техническим условиям по эксплуатационным характеристикам. Таким образом, актуальной является проблема рационального использования имеющейся техники и создания новых МТМ с учетом требований сельскохозяйственного производства. Одним из комплексных путей решения этой проблемы является обоснование оптимальных конструкционных параметров и режимов работы МТМ на базе усовершенствованной методики согласования характеристик МТМ с условиями функционирования, с использованием имитационного математического моделирования.
Работа выполнена в соответствии с научным направлением «Эффективное использование мобильной техники» кафедры тракторы, автомобили и энергетические установки Казанского ГАУ.
Степень разработанности. Существующие методики согласования характеристик МТМ в сельском хозяйстве с условиями их функционирования не всегда в достаточной мере учитывают сложную структуру системы «мобильная транспортная машина — условия функционирования». В то же время существует хорошо разработанный программный инструментарий для разработки математических моделей, недостаточно широко применяемый для расчета машин в сельском хозяйстве. Поэтому создание инструмента, способного охватить широкий круг задач согласования характеристик МТМ с условиями их функционирования на основе современных достижений математического моделирования, является актуальной и значимой задачей.
Цель работы. Повышение эффективности МТМ путем согласования их характеристик с условиями функционирования в сельском хозяйстве.
Задачи исследования:
-
Провести анализ состояния вопроса и разработать методику согласования характеристик МТМ с условиями функционирования в сельском хозяйстве.
-
Разработать имитационную модель МТМ, функционирующей в условиях сельскохозяйственного производства, с учетом работы совокупности ее систем, изменения внешней нагрузки и воздействий оператора во времени.
-
Разработать решения и рекомендации по согласованию характеристик МТМ с условиями их функционирования.
-
Определить экономическую эффективность предлагаемых решений по согласованию конструкционных параметров и режимных работы МТМ с условиями функционирования.
Объект исследований. Функционирование мобильных транспортных машин в условиях сельскохозяйственного производства.
Предмет исследования. Закономерности влияния условий функционирования мобильных транспортных машин в сельском хозяйстве на их характеристики.
Методика исследования. В исследовании применяются основные положения теории трактора и автомобиля, теории двигателей внутреннего сгорания, теории механизмов и машин, теоретической термодинамики, методы имитационного математического моделирования, методы моделирования динамических систем, методы теории планирования эксперимента, теории экспериментальных исследований и теории обработки сигналов.
Научная новизна:
Методика согласования характеристик МТМ на основе критерия согласованности по удельному расходу топлива на транспортную работу, учитывающая как условия функционирования в сельском хозяйстве, так и сложную структуру современных мобильных транспортных машин;
имитационная математическая модель системы «МТМ - условия функционирования», отображающая последовательность развития процессов в исследуемом объекте и учитывающая взаимное влияние совокупности характеристик отдельных элементов системы «мобильная транспортная машина — условия функционирования» на ее выходные показатели;
коэффициент согласованности характеристик МТМ с условиями функционирования по удельному расходу топлива на транспортную работу.
Теоретическая значимость работы. Разработанные математические модели являются теоретической основой дальнейшего исследования механизмов влияния условий функционирования МТМ на их характеристики. Предложенные зависимости для определения коэффициента согласованности характеристик МТМ с условиями функционирования по удельному расходу топлива на транспортную работу могут быть использованы для разработки аналогичных коэффициентов по другим показателям эффективности.
Практическая значимость работы. Полученные практические рекомендации и программы для ЭВМ могут использоваться конструкторами при разработке новых МТМ, операторами МТМ при выполнении транспортных работ в полевых и дорожных условиях, а также инженерно-техническим персоналом при планировании механизированных транспортных работ. По результатам исследований получены свидетельства о регистрации программы для ЭВМ (RU 2014662861 от 20.10.2014, RU 2010610809 от 25.01.2010), патент на полезную модель № 151482 от 04.03.2015.
Степень достоверности полученных результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием в качестве базиса
исследования основных положений фундаментальных и технических наук, корректностью применяемого математического аппарата, проверкой теоретических положений экспериментальными исследованиями с адекватным метрологическим обеспечением, публикацией результатов исследования в ведущих рецензируемых изданиях, обсуждением результатов исследования на конференциях и научных семинарах, практическим внедрением результатов.
Личный вклад автора в проведенное исследование. Автором лично получены все основные результаты: разработана методика согласования характеристик МТМ в условиях сельского хозяйства, получена математическая модель функционирования МТМ, составлена программа экспериментальных исследований, проведены эксперименты и проанализированы их результаты, предложены рекомендации по согласованию характеристик МТМ с условиями функционирования в сельском хозяйстве, разработаны программы для ЭВМ.
Реализация результатов работы. Полученные результаты используются в ОАО «Сэт Иле», УСХиП Арского района республики Татарстан, НТЦ ОАО «КАМАЗ», а также внедрены в учебный процесс Института механизации и технического сервиса Казанского ГАУ .
Апробация работы. Положения диссертации докладывались на Всероссийской научно-технической конференции «АНТЭ-2009», (Казань, 2009), Международной научной конференции "XVIII Туполевские чтения" (Казань, 2010), ежегодных научно-практических конференциях Казанского ГАУ в 2010-2014 гг., Международной научно-практической конференции «Автомобиль и техносфера» (Казань, 2011), Международной научной конференции 10-th International Scientific Conference, (Штутгарт, 2014), Международной научной конференции Global Science and Innovation, (Чикаго, 2014), научно-практическом семинаре «Чтения академика ВАСХНИЛ В.Н.Болтинского» (Москва, 2014).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, из них 4 — в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 работы без соавторов. Получены два свидетельства о регистрации программы для ЭВМ, патент на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, приложений, и содержит 187 страниц основного текста, включающего 93 иллюстрации, 37 таблиц, список использованной литературы из 181 наименования.
Анализ существующих методов согласования характеристик мобильных транспортных машин с условиями их функционирования в сельском хозяйстве
Современная агроинженерная наука выделяет в структуре АПК сложный технологический комплекс, включающий в себя различные средства механизации сельского хозяйства. Считается, что основой этого комплекса служат парки мобильных машин различного назначения, состоящие, в том числе, из автомобилей, тракторов, комбайнов, погрузчиков, тягачей и других мобильных средств механизации [105]. Сельскохозяйственное производство предполагает целый ряд специфических факторов, воздействующих на мобильные машины в процессе их функционирования.
Вопросам повышения эффективности механизированных процессов в сельском хозяйстве посвящены работы А.Г. Ефименко, И.Г. Галиева, А.Ю. Измайлова, Н.В. Бышова, И.А.Успенского, И.А. Юхина, Т.Д. Дзоценидзе, Д.А. Загарина, Б.А Арютова, А.С. Наумова, Н.Е. Евтюшенко и др [11, 21, 32, 54, 55, 57, 59, 61, 64, 99, 120, 145]. Исследование условий движения мобильных (в том числе и транспортных) машин представлены работах Я.С. Агейкина, М.Г. Беккера, В.И. Кнороза, В.А. Скотникова, Б.А. Афанасьева и многих других [2, 17, 73, 83, 109]. Несмотря на определенные различия между транспортными процессами в сельском хозяйстве и процессами обработки почвы, неустановившийся характер нагрузки наблюдается в обоих случаях. Поэтому интерес представляют работы, посвященные также и машинно-тракторным агрегатам, тракторам и их энергетическим установкам. Так, исследованиями неустановившихся режимов работы двигателей в условиях сельского хозяйства занимались В.Н. Болтинский, В.М Архангельский, В.И. Андреев, Н.Х. Дьяченко, Ю.К. Киртбая, А.С. Эпштейн, В.И. Анохин, B.C. Шкрабак, Г.М. Кутьков, А.К. Юлдашев, Г.Г. Галеев, A.M. Гусячкин, М.Ш. Гумиров. Ф.Х. Халиуллин, Ф.Х. Шафигуллин, С.А. Синицкий, К.М. Латыпов, Д.А. Вахрамеев [4, 5, 6, 8, 10, 23, 51, 56, 84, 85, 86, 89, 123, 140, 141, 142, 143, 170]. Исследованием динамики систем «двигатель - трансмиссия - машина - нагрузка» и их элементов занимались А.Б. Лурье, А.Х. Зимагулов, В.Г. Еникеев, И.Б. Барский, Г.М. Кутьков и другие [58, 63, 65, 85, 93]. Вопросы регулирования двигателей, управления топливоподачей и исследования ее характеристик изучаются в работах В.И. Крутова, М.И. Левина, С.А. Антоновича, И.В. Леонова, P.M. Баширова, И.И. Габитова, В.А. Неговоры,, Ф.З. Габрафикова, P.P. Галиуллина, М.А. Абрарова, СБ. Шамукаева и других [1, 9, 13, 14, 15, 27, 28, 33, 34, 49, 81, 82, 90,96,100,135].
Вопросы эффективности использования мобильных машин в сельском хозяйстве рассматриваются в работах С.А. Иофинова, Ю.К. Киртбая, Н.В. Краснощекова, К.А. Хафизова, Д.С. Федькина, А.С. Кушнарева и других [65, 71,72,77,87,121,129].
Особенностям исследования характеристик автомобильного транспорта посвящены работы Е.А. Чудакова, Я.Е. Фаробина, Р.С. Гана, А.А. Юсупова и других [35, 36, 134, 144].
Транспортные работы играют важную роль в общем комплексе сельскохозяйственных работ. Так, в работе [143] отмечается, что на транспортные и погрузочные работы приходится 30...35% затрат труда, 35...40% стоимости механизированных работ и до 50% затрат энергии. В работе [101] доля затрат труда, приходящаяся на транспортные и погрузочно-разгрузочные работы в сельском хозяйстве оценивается в 40%. Для грузоперевозок используется автомобильный транспорт, тракторные транспортные средства, технологические транспортные средства; для всех указанных видов транспорта приемлем термин «мобильные транспортные машины». В отечественном сельском хозяйстве доля тракторных перевозок составляет, по различных данным от 22...27% [21] до 30% [143]. На самом деле, ряд авторов отмечает, что дальнейшее развитие производительности сельского хозяйства может опираться на автомобильный транспорт ввиду больших плеч перевозок в отечественном сельском хозяйстве [54,55]. Состояние парка мобильных транспортных машин и характеристика условий их функционирования в сельском хозяйстве Важным фактором, влияющим на использование мобильных транспортных машин в АПК, является структура машинно-тракторного парка и, в том числе, парка мобильных транспортных машин. В работе [69] доказана возможность повышения производительности машинно-тракторных агрегатов на 9,5% лишь за счет оптимизации марочного состава машинно-тракторного парка (МТП). Оптимизация использования и структуры автомобильного парка хозяйств также позволяет добиться повышения эффективности МТМ. В работе [66] показано, что оптимизация структуры автопарка позволяет добиться снижения себестоимости перевозок на 15,0...51,6% для различных хозяйств. В то же время наряду с вопросом оптимизации остро стоят вопросы пополнения парка мобильных транспортных машин, а также его модернизации [103]. Сегодня износ основных производственных фондов транспорта в сельском хозяйстве составляет до 40% [107]. Сведения по количественному состоянию парка транспортных средств в сельском хозяйстве России приведены в таблице 1.1 [107]:
Математическая модель энергетической установки
Далее рассматривается вопрос математического моделирования топливоподачи. Математическое моделирование топливоподачи. В современных системах управления топливоподачей как бензиновых, так и дизельных двигателей основным элементом, регулирующим топливоподачу, является форсунка (электро-, электрогидро- либо пьезоуправляемая). Для любой форсунки уравнение массового расхода топлива, считая топливо несжимаемым, можно представить в виде: 111 где С„- скорость п-го элемента и движущихся с ним деталей, м/с М„ - масса n-го элемента и движущихся с ним деталей, кг; cnfx - жесткость возвратной пружины, Н/м; коэффициент расхода для отверстия, связанного с п-ым элементом; А.Рткр - давление открытия форсунки, Па; h„ - ход элемента, м; Р. -давление в і-ой полости, Па; Рк - давление в к-ой полости, Па. Для современных машин в общем случае может быть принято допущение, что подача топлива определяется по зависимости g - f(hm), здесь h - ход клапана. Моделирование топливоподачи карбюраторного автомобиля типа ГАЗ-3307 на основе выражений (2.9) приводит к формированию характеристики простейшего карбюратора. Поэтому указанные уравнения были дополнены аналогичными уравнениями расхода для различных систем карбюратора. В то же время, задача аналитического моделирования топливоподачи карбюратором типа К-135 остается сложной. Поэтому параметризация некоторых характерных величин (коэффициенты расхода жиклеров) осуществлялась с помощью карт подачи, основанных на данных о заводских характеристиках карбюратора в стационарных режимах. Параметрическая карта топливоподачи для различных режимов приведены на рисунках 2.8, 2.9.
Зависимость топливоподачи карбюратора а/м ГАЗ-3307 при коэффициенте расхода жиклера, равном 0,89 Известно, что в сельском хозяйстве значительное количество машин составляют МТМ с дизельными двигателями и механическими системами управления подачей топлива. В работе механических систем подачи топлива ключевую роль играет положение рейки топливного насоса высокого давления (ТНВД) и частота вращения кулачкового вала. Проблема оценки подачи такими ТНВД осложняется тем, что положение рейки при этом является функцией двух переменных - положения рычага управления подачей топлива и частоты вращения кулачкового вала. Таким образом, необходимо исследовать работу регуляторов этих ТНВД.
Рабочие процессы в цилиндре двигателя. Особенности протекания рабочих процессов в двигателе во многом определяют его характеристики [52]. Термодинамические процессы в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания являются сложными по своей физической природе и для своего численного решения с высокой точностью требует решения уравнений в частных производных. В то же время существуют возможности упрощенного представления термодинамики двигателя с решением так называемых моделей 0-го уровня. При этом расчет давления, температуры и массы вещества внутри цилиндра представляется функцией времени (или функцией угла поворота коленчатого, которая уже, в свою очередь, является функцией времени).
Цилиндр двигателя внутреннего сгорания можно представить в виде открытой термодинамической системы: тепло, переданное стенке цилиндра, Дж. Уравнения состояния реального газа для топливовоздушной смеси описываются формулой Ван-дер-Ваальса, представляемой выражением: где R- газовая постоянная, определяемая согласно выражению (2.8); Р- давление, Па; V- объем, м ; Т - температура, К; а - коэффициент учета сил притяжения между молекулами; В - коэффициент учета объема молекул газа; п - количество молей вещества. В дифференциальной форме с учетом допущений о природе топливовоздушной смеси и при переходе от объемных характеристик к массовым, уравнение (2.14) будет иметь вид: PV+VP=m RT+RTm . (2.15) цил цил V /
Уравнения (2.11), (2.13), (2.14) образуют систему, однозначно определяющую термодинамические характеристики цилиндра во времени. Однако, для определения различных ее компонентов потребуется ввести дополнительные зависимости. В частности, требуется установить зависимости для коэффициентов cv, h. Известно, что их значения изменяются с изменением температуры. Существуют эмпирические зависимости, характеризующие эти изменения. Чаще всего, в мировой практике используются таблицами JANAF или NASA
Масса сгоревшего в простейшем случае определяется с помощью полуэмпирической функции, предложенной И. Вибе, различные способы представления которой представлены в работе [152]. Учет динамики впускного тракта и работы газораспределительного механизма (ГРМ) позволяет с достаточной степенью точности определять состав топливовоздушной смеси, попадающей в цилиндр. Поэтому для аппроксимации сгорания имеет смысл воспользоваться той формой функции Вибе, которая позволяет учесть качественный состав смеси [152]:
Объекты экспериментального исследования
Математическая модель совместно с оптимизационной на базе генетического алгоритма была реализована в виде комплекса программ для ЭВМ (свидетельства RU 2014662861, RU 2010610809). Основные выводы по согласованию характеристик энергетических установок МТМ с условиями их функционирования приведены в работе [137].
Предложена методика согласования характеристик МТМ с условиями их функционирования в сельском хозяйстве на основании коэффициента согласованности по удельному расходу топлива, основанная на системном и имитационном подходе с учетом характера процессов, протекающих в МТМ при функционировании в условиях сельского хозяйства. Реализация принципов системности и имитационного подхода позволяет инкапсулировать динамические характеристики каждого отдельного элемента МТМ внутри подсистем, обеспечивается возможность анализа согласованности как отдельных элементов МТМ, так и всей машины с условиями функционирования.
Разработана имитационная модель системы «мобильная транспортная машина - условия функционирования», позволяющая рассчитывать характеристики МТМ и их структурных элементов во времени для случаев частичных скоростных и нагрузочных режимов и переходов между этими режимами при совместном влиянии изменения характера нагрузки и воздействий оператора на органы управления машины.
Расчетное согласование характеристик МТМ с условиями их функционирования в сельском хозяйстве с применением разработанной методики и имитационной математической модели производится путем решения модели для: - непосредственного расчета модели и анализа ее выходных показателей во времени; - определения оптимальных конструкционных параметров МТМ в зависимости от условий функционирования; - оптимизации режимов работы МТМ в зависимости от условий их функционирования.
Экспериментальные исследования проводились в два этапа для достижения следующих целей: 1) Оценки адекватности математической модели; 2) Подтверждения эффективности предлагаемых конструкционных параметров и режимных характеристик МТМ.
Для достижения указанных целей были выполнены последовательно следующие пункты программы испытаний: 1) Разработан план экспериментального исследования, позволяющий оценить влияние ряда факторов на динамические характеристики мобильной машины и ее энергетической установки; 2) Разработана измерительно-информационная система, позволяющая записывать с высокой частотой опросов данные о состоянии параметров мобильной машины; 3) Проведены испытания грузового бензинового автомобиля в условиях работы в АПК; 4) Обработаны данные, полученные в ходе испытаний, проведена оценка адекватности разработанной математической модели; 5) С учетом полученных данных проведены стендовые испытания дизельного двигателя в режимах, близких к режимами нагружения при его работе в составе тракторно-транспортного агрегата.
В сельском хозяйстве активно используются среднетоннажные грузовики. Одним из самых распространенных грузовиков на протяжении десятков лет являлся автомобиль ГАЗ-53(А) и его модификация ГАЗ-53-12. Всего, по данным группы компаний ГАЗ было выпущено более 3 млн. машин, а также более 900 тыс. автомобилей типа ГАЗ-3307(09). Сегодня группа компаний ГАЗ развивает новую линейку многофункциональных машин для сельского хозяйства на базе среднетоннажного грузовика на шасси ГАЗ-3307(09). Кроме того, сельском хозяйстве республики Татарстан эксплуатируется свыше 1200 бензиновых среднетоннажных грузовиков [115], что составляет 27% транспортного парка АПК РТ. Развитие программы перевода автомобильного транспорта на газовое топливо также делает этот автомобиль перспективным объектом исследования, ввиду возможности быстрого перевода бензиновых двигателей на газовое топливо. Таким образом, грузовик ГАЗ является доступным и перспективным объектом для исследования, поэтому в качестве объекта исследования был выбран грузовой автомобиль ГАЗ-3307 с двигателем ЗМЗ-5231.10. Основные технические характеристики объекта испытаний приведены в таблице 3.1.
Вторым объектом исследования был дизельный двигатель Д-243, устанавливаемый на тракторы типа МТЗ-82. Стендовые испытания этого двигателя в режимах нагружения, характерных для транспортных работ, были проведены для оценки адекватности разработанной имитационной модели агрегата МТЗ-82+2ПТС4. Стенд, разработанный для указанных испытаний, отличается возможностью сравнения переходных характеристик двигателя МТМ на различных режимах его работы путем расчета по предложенной математической модели с использованием данных, поступающих, от датчиков, установленных на стенде. На стенд получен патент на полезную модель №151482 от 04.03.2015 г.
Стоит отметить, что на некоторые автомобили типа ГАЗ-3307 устанавливался дизельный двигатель Д-243, что, принципе, позволяет изучать эту машину совместно с указанным двигателем.
Согласование характеристик МТМ с условиями их функционирования в сельском хозяйстве
Суммарный спектр момента сопротивления при этом складывается из спектров, соответствующих частоте внешней нагрузки и собственной частоте двигателя МТМ. При расчетах собственная частота двигателя на каждом режиме определялась путем имитации единичного ступенчатого воздействия на колеса МТМ при заданной скорости движения и обработки полученных данных стандартными средствами Matlab.
МТЗ-82+2ПТС-4 Для спектральных характеристик момента по рисунку 4.9 ключевыми являются - частота среза юср, определяющая 95-97% спектральной мощности момента сопротивления, частота пика ю0 момента сопротивления, определяющая медианное значение момента сопротивления, а также отрезок Аю, определяющий основную энергию момента сопротивления. Указанные характеристики представлены на рисунке 4.9.
Для сельского хозяйства эти частотные характеристики в основном точно определяют конкретные условия движения МТМ. При этом важно, чтобы характеристики двигателя, трансмиссии и условий движения были согласованы между собой. В частности, важно избегать близкого расположения частоты ю0 момента сопротивления и частоты ю0двс двигателя.
Частотные характеристики автомобиля ГАЗ-3307 при движении по грунтовой дороге Анализ графиков показывает, что повышение массы автомобиля и скорости движения способствует снижению пиковой частоты момента сопротивления (т.е. смещению этой частоты диапазон, близкий к частоте на стационарном режиме). В то же время частота среза увеличивается, т.е. возрастает расход момента на высокочастотные колебания. Для МТМ с дизельным двигателем характеристики момента сопротивления представлены на рисунке 4.11.
Изменение частоты среза как для дизельного МТА, так и для бензинового автомобиля подчиняется общим законам, однако частота среза количественно практически совпадает для вдвое меньших скоростей вследствие вдвое большего количества колесных осей у МТА. Характеристика пиковой частоты для МТА определяется в значительной мере влиянием регулятора дизельного двигателя.
Близость резонансных частот двигателя и пиковой частоты внешней нагрузки приводит к ухудшению согласованности характеристик МТМ с условиями функционирования, перерасходу топлива и снижению производительности МТМ вследствие потерь мощности. На рисунке 4.12 представлен график, иллюстрирующий дополнительные потери мощности от взаимного влияния указанных частот. W /S 2 / 1 / U 7 Z J У [Гц
Оптимизация конструкционных параметров МТМ. Поскольку колебания нагрузки затруднительно скомпенсировать быстрым изменением характеристик двигателей мобильных машин, одним из путей борьбы с отрицательным взаимным влиянием частотных характеристик двигателя и нагрузки является частичное демпфирование внешней нагрузки. При этом логичным представляется изолировать также и элементы трансмиссии. Для этого предлагается определить такие конструкционные параметры связывающего двигатель и нагрузку узла (трансмиссии), которые обеспечат оптимальное демпфирование. Одним из вариантов такого изолирования является введение демпфирующих элементов в трансмиссию машины. Обратимся к существующей модели мобильной машины (автомобиля ГАЗ 3307), созданной в среде MATLAB/Simulink. Между подсистемами «Трансмиссия» (Transmission) и «Динамика машины» (Vehicle dynamics) введена подсистема «Rotational Damper» - демпфирующий элемент, работающий на кручение, как показано на рисунке 4.13.