Автореферат (Автоматизация управления муфтами блокировки дифференциалов в трансмиссии многоосной колёсной машины)

На правах рукописиСафонов Борис АндреевичАВТОМАТИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ МУФТАМИБЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛОВ В ТРАНСМИССИИМНОГООСНОЙ КОЛЁСНОЙ МАШИНЫСпециальность 05.05.03 – Колёсные и гусеничные машиныАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре колесных машин федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшегообразования «Московский государственный технический университетимени Н.Э.

Баумана (национальный исследовательский университет)»(МГТУ им. Н.Э. Баумана).Научный руководитель:Смирнов Александр Анатольевич,кандидат технических наук, доцент кафедрыколесных машин МГТУ им. Н.Э. БауманаОфициальные оппоненты: Келлер Андрей Владимирович,доктор технических наук, профессор,проректор по стратегическому развитиюфедерального государственного автономногообразовательногоучреждениявысшегообразования«Южно-Уральскийгосударственныйуниверситет(национальныйисследовательскийуниверситет)»Чернышев Николай Васильевич,кандидат технических наук, ведущийинженер-конструкторгосударственногонаучного центра Российской ФедерацииФедерального государственного унитарногопредприятия«Центральныйнаучноисследовательскийавтомобильныйиавтомоторный институт «НАМИ»Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетноеобразовательноеучреждениевысшегообразования «Ижевский государственныйтехническийуниверситетимениМ.Т.

Калашникова»Защита диссертации состоится " 27 " июня 2017 г. в 16.30 назаседании диссертационного совета Д 212.141.07 в Московскомгосударственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу:105005, Москва, 2-ая Бауманская ул., д. 5, стр. 1.Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьбавыслать по указанному адресу.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московскогогосударственного технического университета им.

Н.Э. Баумана и на сайтеwww.bmstu.ru.Автореферат разослан " "Ученый секретарь диссертационногосовета, д.т.н., профессор2017 г.Е.Б. СарачОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Интенсивное развитие многоосной колёснойтехники (Рис. 1) в РФ связано с решением различных транспортных испециальных задач, в том числе для военных целей. Определяющимифакторами эффективности и успешности выполнения таких задач являетсясреднетехническая и максимальная скорости движения транспортных средств,а также энергоэффективность, в том числе в сложных дорожных условиях.Повышению подвижности автомобильных шасси способствуют такиеэксплуатационные свойства как проходимость и управляемость.

Стоитзаметить, что повышение мощности силовых установок транспортных средствне всегда приводит к улучшению показателей проходимости, а определяющимфактором является возможность реализации располагаемой мощности нагрунтах со слабыми сцепными свойствами. Такой подход подразумеваетрациональное распределение крутящего момента между колёсамитранспортных средств. Одним из способов повышения подвижноститранспортных средств в совокупности с повышением энергоэффективностиявляется управление трансмиссией колёсных машин в меняющихся дорожныхусловиях, в частности, управление муфтами блокировки дифференциалов.Рис.

1. Современные образцы многоосной колёсной техникиДля многоосных колёсных машин (КМ) количество дифференциаловтрансмиссии может доходить до 7-ми (КМ 8х8) и более. Управление такимколичеством дифференциалов увеличивает напряжённость труда иподразумеваетвысокуюквалификациюводителя.Крометого,несвоевременное выключение механических блокировок или включение вовремя движения может привести к поломкам элементов трансмиссии.

Поэтомуавтоматизация управления муфтами блокировок дифференциалов являетсяактуальной задачей.Цели и задачи. Целью данной работы является реализацияэксплуатационных свойств, то есть возможностей эффективногоиспользования многоосной колёсной машины, снижение трудозатратводителя и требований к его квалификации путём автоматизации управлениямуфтами блокировки дифференциалов трансмиссии.1Для достижения цели в данной работе поставлены и решеныследующие задачи:1) сделан обзор и анализ состояния вопроса по конструкциямкулачковых сцепных муфт, моделированию процессов включения кулачковыхмуфт и автоматизации управления дифференциалами трансмиссий колёсныхмашин;2) разработана математическая модель процесса включения ивыключения кулачковых муфт блокировки дифференциалов;3) разработан закон включения кулачковой муфты блокировкидифференциалов колёсных машин, и экспериментально подтверждена егоработоспособность;4) разработан метод определения законов управления муфтамиблокировки дифференциалов в трансмиссии многоосных колёсных машин;5) проведён анализ работоспособности разработанного законауправления муфтами блокировки дифференциалов для колёсной машины 8х8.Методыисследований.Исследованияпроводилисьпутёмматематического моделирования процессов, возникающих при включениикулачковой муфты, и математическим моделированием динамикикриволинейного движения многоосной колёсной машины по различнымопорным основаниям.

Экспериментальные исследования проводились наспециально разработанном стенде для отработки закона управлениякулачковой муфтой и электромеханическом стенде, основой для которогопослужил ведущий мост грузового автомобиля фирмы MAN с возможностьюблокировки межколёсного дифференциала.Научная новизна заключается:- в разработке математической модели процесса включения ивыключения зубчатой муфты блокировки дифференциалов, отличающейсяучётом геометрических особенностей поверхностей зуба;- в разработке закона управления включением кулачковой муфтыблокировки дифференциалов, отличительной особенностью которогоявляется учёт взаимного положения кулачков полумуфт;- в разработке метода определения закона управления муфтамиблокировки дифференциалов трансмиссии, отличающегося использованиемматематической модели включения муфты блокировки дифференциалов вмодели динамики колёсной машины, а также определением закономерностейвключения муфт по относительной разности угловых скоростей блокируемыхэлементов трансмиссии и выключения муфт по условиям сохраненияповорачиваемости и управляемости колёсной машины;2- в разработке закона управления муфтами блокировкидифференциалов в трансмиссии колёсной машины 8х8, отличительнойособенностью которого является выбранная последовательность включения ивыключения муфт, а также использование в качестве входных параметровотносительной частоты вращения элементов трансмиссии, скорости движенияи положения управляемых колёс.Практическая значимость полученных результатов заключается в:в разработке алгоритма работы системы управления включениемкулачковых муфт;в разработке пакета прикладных компьютерных программ дляреализации метода определения закона управления муфтами блокировкидифференциалов для многоосных колёсных машин;в разработке алгоритма работы системы управления муфтамиблокировки дифференциалов для колёсной машины 8х8 КАМАЗ 65601;в разработке экспериментального электромеханического стендадля исследования процессов работы муфты блокировки дифференциала.Реализация результатов работы.

Результаты работы используются привыполнении соответствующих опытно-конструкторских и научноисследовательских работ в НИИ Специального Машиностроения, на кафедреМГТУ им. Н.Э. Баумана. Результаты работы внедрены в практикупроектирования в ПАО «КАМАЗ» и используются в учебном процессе приподготовке инженеров на кафедре «Колёсные машины» МГТУ им.Н.Э. Баумана.Апробацияработы.Основныеположениядиссертационной работы заслушивались и обсуждались:ирезультаты1) на научно-технических семинарах кафедры колёсных машин МГТУим. Н.Э.

Баумана. М., 2013-2017;2) на технических совещаниях в ГНЦ РФ ФГУП НАМИ. М., 2014;3) на 3-ей ежегодной национальной выставке «ВУЗПРОМЭКСПО2015». М., 2015;4) на московском международном форуме инновационного развития«Открытые инновации – 2015». М., 2015.Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 научныхстатьи в журналах из перечня, рекомендованного ВАК РФ общим объёмом 1,6п.л.Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав,общих результатов и выводов, списка литературы. Работа изложена на 116листах машинного текста, содержит 97 рисунка, 3 таблицы.

Списоклитературы содержит 54 наименований.3СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы исследования: разработказакона включения кулачковой муфты, который позволит обеспечить созданиеавтоматизированных систем управления трансмиссией, и разработка методаопределения законов управления муфтами блокировки дифференциалов втрансмиссии многоосных колёсных машин, который позволит получать законуправления трансмиссией с учётом сохранения управляемости иповорачиваемости колёсной машины; приведено краткое содержаниевыполненных исследований, сформулирована цель работы и отраженыосновные положения, которые выносятся на защиту.В первой главе диссертации проведён анализ состояния вопроса поразличным способам управления трансмиссией многоосных колёсных шассидля оптимального распределения мощности между колёсами.