Автореферат (Методология создания систем управления движением автономных колесных транспортных средств, интегрированных в интеллектуальную транспортную среду)

На правах рукописиУДК 629.33Чудаков Олег ИгоревичРАЗРАБОТКА ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОЩНОСТИ МЕЖДУЗВЕНЬЯМИ ПРИ ПРЯМОЛИНЕЙНОМ ДВИЖЕНИИ АВТОПОЕЗДА НАОСНОВЕ АНАЛИЗА СИЛОВЫХ ФАКТОРОВ В СЦЕПНОМ УСТРОЙСТВЕСпециальность: 05.05.03 – Колесные и гусеничные машиныАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работа выполнена на кафедре колесных машин федеральногогосударственногобюджетногообразовательногоучреждениявысшегообразования«Московскийгосударственныйтехническийуниверситетимени Н.Э.

Баумана (национальный исследовательский университет)» (МГТУ им.Н.Э. Баумана)Научный руководитель:Горелов Василий Александрович,доктор технических наук, заведующий кафедроймногоцелевых гусеничных машин и мобильныхроботов МГТУ им. Н.Э. БауманаОфициальные оппоненты:Васильченков Василий Федорович,доктор технических наук, профессор, профессоркафедры автомобильной техники Рязанскоговысшего воздушно-десантного командногоучилища имени генерала армии В.Ф.

МаргеловаМалиновский Михаил Павлович,кандидат технических наук, доцент кафедрытягачей и амфибийных машин Московскогоавтомобильно-дорожногогосударственноготехнического университета (МАДИ)Ведущая организация:Федеральноегосударственноеавтономноеобразовательноеучреждениевысшегообразования «Южно-Уральский государственныйуниверситет (национальный исследовательскийуниверситет)»Защита состоится « 27 » июня 2017 г. в 14:30 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.141.07 в Московском государственномтехническом университете им. Н.Э.

Баумана по адресу: 105005, Москва, 2-аяБауманская ул., д. 5, стр. 1.Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатьюучреждения, просим направлять по адресу: 105005, Москва, 2-ая Бауманская ул.,д. 5, стр. 1, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.141.07.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана ина официальном сайте МГТУ им. Н.Э. Баумана: www.bmstu.ru.Автореферат разослан «___» ________ 2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,д.т.н., профессорЕ.Б. СарачОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Для развития различных отраслей экономики, атакже для обеспечения обороноспособности страны важную роль играетдоставка грузов различного назначения.

Одним из способов повышенияэффективностиперевозочнойдеятельностиявляетсяувеличениегрузоподъемности транспортных средств, что достигается, в частности, засчет применения автомобильных поездов. Еще одним аспектом,обуславливающимширокоеприменениеавтопоездов,являетсянеобходимость транспортировки специальных грузов (в том числетяжеловесных крупногабаритных и неделимых) по дорогам общегопользования и по бездорожью. Однако, зачастую, их применение ограниченоиз-за недостаточных тяговых свойств, когда речь идет о перевозке тяжелойтехники, оборудования и вооружения в тяжелых условиях движения.Для повышения тягово-динамических свойств известны различныеконструктивные решения, одним из которых является создание такназываемых активных автопоездов.

Их основное отличие заключается враспределении мощности силовой установки не только на колеса тягача, но ина колеса прицепных звеньев. Активный привод колес прицепных звеньевпредназначен для увеличения силы тяги транспортного средства путемиспользования силы тяжести, приходящейся на ведущие колеса прицепныхзвеньев. Активные автопоезда с успехом эксплуатируются в тяжелыхусловиях движения, их использование позволяет транспортировать грузы,когда это невозможно обычными полноприводными автомобилями.Сдерживающих факторов широкого распространения активных(полноприводных) автопоездов достаточно много.

Одним из них являетсянедостаточный уровень исследований в части разработки законов иалгоритмов управления распределением мощности в их трансмиссиях,особенно, когда речь идет об индивидуальном приводе колес с помощьюэлектромеханических и гидрообъемных систем.Таким образом, задача разработки и создания законов распределениямощности в трансмиссии активного автопоезда имеет важное научное ипрактическое значение, решение которой позволит добиться повышениятягово-динамических свойств, проходимости и энергоэффективностидвижения автопоездов с активными прицепными звеньями.Цели и задачи.

Целью работы является повышение тягово-динамическихсвойств, проходимости и энергоэффективности движения седельныхавтопоездов с активными прицепными звеньями за счет распределениямощности в трансмиссиях на основе анализа силовых факторов в опорносцепных устройствах (ОСУ).Для достижения цели в работе поставлены и решены следующиеосновные задачи:• разработаны математические модели прямолинейной динамикиседельного автопоезда с активным полуприцепом по недеформируемому идеформируемому опорным основаниям;• разработанные математические модели реализованы в средеимитационного математического моделирования динамики системMATLAB/Simulink;1• проведены экспериментальные исследования динамики седельногоавтопоезда с целью сравнения результатов имитационного моделирования инатурных экспериментов для оценки адекватности разработанныхматематических моделей;• проведенаадаптацияэкспериментальныххарактеристиквзаимодействияодиночныхдвижителейсразличнымивидамидеформируемых опорных поверхностей, полученных при стендовыхиспытаниях, для реализации в известном методе математическогомоделирования взаимодействия колесных движителей с деформируемымиопорными основаниями, основанном на интегральных характеристиках;• проведено теоретическое обоснование возможности повышенияэффективности движения активных автопоездов за счет распределениямощности в трансмиссии на основе анализа силовых факторов в опорносцепном устройстве при динамическом взаимодействии звеньев и разработанзакон управления электромеханической трансмиссией активного автопоезда;• с помощью имитационного математического моделированияпроведенасравнительнаяоценкатягово-динамическихсвойств,проходимости и энергоэффективности движения седельного автопоезда вразличных внешних условиях при различных законах и алгоритмахраспределения мощности в трансмиссии, в том числе, при разработанномзаконе управления электромеханической трансмиссией автопоезда на основеанализа силовых факторов в опорно-сцепном устройстве.Научная новизна работы заключается:1) в создании математических моделей прямолинейного движенияседельного автопоезда по недеформируемому и деформируемому опорнымоснованиям, позволяющих учитывать различный характер связи междузвеньями автопоезда, разные сочетания активных и пассивных звеньев,разнообразие схем трансмиссии, а также законов и алгоритмовраспределения мощности по колесам тягача и полуприцепного звена.Отличительные особенности моделей заключаются в следующем:- учтено изменение вертикальной нагрузки в опорно-сцепном устройстве ивозможное рассогласование углов дифферента корпусов тягача и полуприцепав зависимости от условий и режимов движения седельного автопоезда;- в математической модели электромеханической трансмиссииактивного автопоезда учтены ограничения, обусловленные динамикойдизель-генераторной установки;- в модели движения автопоезда по деформируемому опорномуоснованию использованы адаптированные экспериментальные интегральные(тягово-энергетические и тягово-сцепные) характеристики взаимодействияодиночных движителей с опорными поверхностями в различных режимах,полученные с помощью стендовых испытаний.2) в разработке закона управления электромеханической трансмиссиейавтопоезда, основанного на использовании силовых факторов в опорносцепном устройстве и кинематических показателей.

Теоретическиобоснована возможность повышения эффективности движения активныхавтопоездов за счет распределения мощности в трансмиссии на основеанализа силовых факторов в опорно-сцепном устройстве при динамическомвзаимодействии звеньев седельного автопоезда.23) в результатах теоретических исследований динамики активногоседельного автопоезда при различных внешних условиях, доказывающихвозможность повышения тягово-динамических свойств, проходимости иэнергоэффективности перспективных седельных автопоездов за счетприменения разработанного закона управления электромеханическойтрансмиссией.Обоснованность и достоверность научных положений, выводов ирезультатов базируются на теоретических и экспериментальныхисследованиях динамики автопоездов, а также на использованииапробированных методов имитационного математического моделирования итеории планирования эксперимента.Практическая ценность работы заключается:• в разработке комплекса программ для ЭВМ, позволяющегоимитировать динамику автопоездов при различных характерах связи междузвеньями автопоезда, сочетаниях активных и пассивных звеньев, типах схемтрансмиссии, а также законах и алгоритмах распределения мощности поколесам тягача и полуприцепного звена;• в методике адаптации результатов экспериментов на стенде типа«Грунтовой канал» для использования при математическом моделировании ввиде тягово-энергетических и тягово-сцепных характеристик взаимодействияколесного движителя с опорным основанием;• в законе распределения мощности в трансмиссии активногодвухзвенного седельного автопоезда, основанном на использовании силовыхфакторов в опорно-сцепном устройстве и кинематических показателей.Реализация результатов работы.

Результаты работы внедрены в ГНЦ РФФГУП «НАМИ», в ПАО «КАМАЗ», в НОЦ «Транспорт» НГТУ им.Р.Е. Алексеева, в ФГУП «ЦЭНКИ» КБ «Мотор», в НИИ СМ МГТУ им.Н.Э. Баумана, а также используются в учебном процессе при подготовкеспециалистов на кафедре колесных машин МГТУ им. Н.Э. Баумана.Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационнойработы заслушивались и обсуждались:- на 77-й международной конференции ААИ «Автомобиле- итракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров».Москва, 2012;- на 1-й международной научно-практической конференции«Машиностроение и инжиниринг в России и странах СНГ 2014».Вязьма, 2014;- на научно-технических семинарах кафедры колесных машин МГТУим. Н.Э.