Автореферат (Разрботка научного обоснованных технических решений по созданию подвижных комплексов мониторинга береговых зон), страница 5

Моделирование движения, анализконструкции и методика выбора рациональных параметров выполнены в главе 5.В пятой главе проведены экспериментально-теоретические исследованиядвижения специальных шасси ПКМ и транспортно-технологических машин вусловиях береговых зон.Рассмотрена методика задания параметров дорожно-грунтовых оснований,характерных для береговых зон на основании данных, полученных в главах 2 и 3.Наиболее удобной математической моделью для песчано-гравийныхопорных оснований является модель, приведенная в работах Агейкина Я.С.,18Вольской Н.С. Расчет нормальных и сдвиговых напряжений производится позависимостям, приведенным далее.H Г  z H Г  z  a bq  arctga  b  cos   b1  1,75 0  k 1  b    X 1  k  2  c0  X 2  k  3    X 3  z  cos  E  z1  q  tg 0  c0 1 St 0   S 1  exp  t 0St   k .Зависимости для расчета обобщенных функций сопротивления исцепления определяются исходя из значений напряжений, возникающих вэлементарной площадке, с последующим интегрированием по площадиконтакта:hг f  b M а1 0 pdh ,  b M а1   dA .AРасчетные схемы для колесного и гусенично-модульного движителейприведены на Рисунке 7.Рисунок 7.Расчетные схемы взаимодействия колесного и гусенично-модульногодвижителей с грунтомАнализ соотношения обобщенных функций сопротивления и сцепленияпозволяет оценить возможность движения шасси в условиях береговых зон попесчаным и песчано-гравийным опорным основаниям, а также оценить значенияконструкционных параметров, при которых не будет происходить потеряподвижности шасси.

В соответствии с этим была разработана методика, блоксхема которой приведена на Рисунке 8.В предложенной методике используется цикл со счётчиком (перебор), вкотором базовые параметры шасси ПКМ к  M a , B, D, n, pв , ... изменяют своёзначение от заданного начального значения кн до конечного значения кк снекоторым шагом к , и для каждого параметра тело цикла выполняется одинраз. Начальные значения параметров к задаются исходя из инженерного опыта(рекомендации приведены в главе 4) и требований к конструкции,предоставляемых техническим заданием. В данной работе проанализированоизменение значений параметров от среднего на 20%.19В качестве данных о характеристиках опорного основания выступаютзначения г  E, c,, , а также их статистические характеристики, которыезадаются, используя цикл со счётчиком (перебор).

Основные параметрыопорного основания г изменяют своё значение от заданного начальногозначения гн до конечного значения гк с некоторым шагом г , и для каждогопараметра тело цикла выполняется один раз. При этом каждому значению гсоответствует свое значение плотности вероятности pг  .Рисунок 8.Блок-схема методики оценки конструкционных параметров шасси ПКМи расчета критерия эффективностиДля каждого соотношения параметров г и к рассчитывается значенияобобщенных функций сопротивления  f и сцепления  . Проверяется условие f   . Если условие выполняется, то рассчитывается коэффициент,учитывающий вероятность того, что машина не потеряет подвижность поусловию опорной проходимости при заданных условиях г и к . Изменяяпараметры опорного основания г и получая значения  f и  , строятсязависимости,учитывающиевероятностныехарактеристикиввидеp f   f λ г , λ к  и p   f λг , λк  при заданных к .20Проведена сравнительная оценка для двух вариантов шасси ПКМ –колесного и гусенично-модульного – с целью выбора рациональной конструкциии расчета вероятности отсутствия потери подвижности по проходимости.Далее проведен анализ существующих алгоритмов управленияраспределения мощности по движителям с целью оценки эффективности ирасхода топлива при движении шасси в условиях береговых зон при разныхусловиях движения.

Решение данной задачи рассмотрено на примеререгулирования потоков мощности в трансмиссии для многофункциональноговездеходного транспортного средства с гидрообъемной трансмиссией (ГОТ).Основные уравнения для расчета параметров движения машин с ГОТподробно рассмотрены в работах Бахмутова С.В., Курмаева Р.Х., ЛепешкинаА.В., Шухмана С.Б. и др. Анализ различных алгоритмов управления длятрансмиссий с индивидуальным приводом рассмотрен в работах Горелова В.А.,Котиева Г.О., Плиева И.А., и др. В качестве исследуемых были принятыследующие законы управления трансмиссией: индивидуальное регулированиевнешнего скольжения колес борта по известной линейной скорости движенияцентра масс шасси; «высокопороговое» регулирование колес борта шасси –сигнал подается датчиком «сильного» колеса, т. е. находящегося в лучшихусловиях движения; регулирование буксования колес по средней угловойскорости колес борта шасси.На основании математических моделей была разработана программа вMATLAB/Simulink, позволяющая выбрать регулировки трансмиссии такимобразом, чтобы обеспечивать наибольшую эффективность и топливнуюэкономичность при движении в условиях береговых зон.

Для оценкиэнергетической эффективности используется показатель, равный отношению«полезной» работы силы тяги на колесах к «совершенной» работе подводимого кколесам крутящего момента. Так как в каждый момент времени оцениваемыепараметры принимают разные значения, то рассматривался интегральныйпоказатель за время движения машины по зависимостям:инт  K dt– для эффективности K эф эф , где K эф – коэффициентTэффективности в каждый момент времени, T – общее время движения.инт  Q dt– для топливной экономичности Qэф.TПолучены диаграммы (Рисунок 9) относительного приращениякоэффициента эффективности и относительного уменьшения расхода топливапри использовании системы управления ГОТ с разными алгоритмамиуправления.Из диаграмм видно, что эффективность работы системы управления ГОТтем выше, чем изменчивее характеристики опорных оснований, по которым едетмашина.

Поэтому можно сделать вывод: правильно выбранные алгоритмыуправления позволяют повысить эффективность работы ГОТ до 10% и снизитьрасход топлива до 18%. На основании этого можно заключить, что существуетнеобходимость применения индивидуального привода движителей для шасси21комплексов мониторинга работающих в береговых зонах с целью повышения ихподвижности.Таким образом, выбрав варианты конструкции, для которых вероятностьотсутствия потери подвижности будет минимальна, определившись салгоритмамираспределенияпотоковмощностиподвижителям,обеспечивающим наибольшую эффективность и наименьший расход топлива,можно сравнить выбранные конструкции по условию обеспечения наибольшеговремени автономной работы или расходу топлива.

Этот показатель особенноважен для ПКМ автономного движения.Рисунок 9.Диаграммыотносительныхизмененийприращениякоэффициентаэффективности (слева) и уменьшения расхода топлива (справа) для разныхусловий движения: 1 – для опорной поверхности с высокими сцепнымисвойствами и переездом на участок с низким сцеплением, 2 – опорнойповерхности с высокими сцепными свойствами с чередованием участков снизким сцеплением, 3 – для опорного основания типа «микст»Одним из способов, позволяющим решать поставленные задачи, являетсяимитационное моделирование в программных комплексах, таких как Adams,Универсальный механизм и др. На рисунке 10 показана блок-схема методикимоделирования динамики ПКМ и расчета эффективности по условиюминимального расхода топлива (наибольшего пробега) при случайных условияхзадания движения в береговых зонах, при выбранных рациональных параметрахшасси, обеспечивающих движение без потери подвижности, и при выбранныхалгоритмах управления распределения мощности по движителям.Расчет для колесного и гусеничного вариантов шасси ПКМ показал, чторасход топлива при одном и том же пробеге со скоростями 10 км/ч (обусловленыспецификой работы ПКМ) для первого варианта на 17% меньше для песчаногравийного и песчаного опорных оснований.Таким образом, при правильно выбранных конструкционных параметрахшасси ПКМ колесный вариант будет предпочтительнее с точки зрения расходатоплива при движении по песчаным и песчано-гравийным опорным основаниямбереговой зоны.При движении ПКМ в зимний период по снежному полотну путинеобходимо учитывать то, что параметры снега меняются значительно напротяжении всего периода.