Диссертация (1025326), страница 14
Текст из файла (страница 14)
моментКВУ_ГазКВУ_тормозКАУ_ГазКАУ_тормоз(КАУ – контроллер аварийного уровня)%%%%%График №2ТГ_СкоростьЧастота вращения вала генератораоб/минТГ_МощностьМощность, развиваемая генераторомЧастота вращения коленчатого валадвигателякВтДВС_МощностьМощность, развиваемая двигателемкВтДВС_РасходМгновенный расход топливал/часДВС_Тохл.жидк.Температура охлаждающей жидкости град.ДВС_Давл.маслаДавление маслакПаДВС_Давл.возд.вовпуск.Давление воздухакПаДВС_давл.топл.Давление топливакПаДВС_Ттопл.Температура топливаград.ДВС_Тжид.винтеркуллереТемпература жидкости винтеркуллереград.ДВС_Скоростьоб/мин104Рис. 3.17.
Интерфейс программы лог-файлов ScopeTestПо лог-файлам с помощью анализа данных по частотам вращениявыходных валов ТЭД и значениям крутящих моментов (риc. 3.18) различимыследующие режимы движения автопоезда:1 – разгон с места;2 – выбег;3 – торможение до полной остановки.Рис. 3.18. Определение режимов движения автопоездаПрограмма для работы с лог-файлами позволяет экспортировать каквыбранные фрагменты записи, так и полностью полученную временнуюреализацию. Экспортируемые данные сохраняются в виде таблицы в формате«CSV», для работы с файлами данного формата используется программа«MS Excel» (Рис. 3.19).
Дискретизация записи параметров движенияавтопоезда по времени составляет 10 Гц.Рис. 3.19. Таблица экспортируемых данных1051063.2.2. Методика проведения верификацииВ среде имитационного моделирования MATLAB/Simulink формируютсяматрицы, состоящие из экспортированных данных: по крутящим моментам навалах ТЭД и по частотам их вращения с учетом частоты дискретизации записипараметров движения. Для формирования и заполнения данных матриц впрограмме MATLAB создана процедура (Рис. 3.20).Рис. 3.20.
Процедура формирования и заполнения матриц данными,полученными при испытанияхТак как во время проведения испытаний фиксировались доли (%) отмаксимальногокрутящегонепосредственныезначения,момента,вразвиваемогомоделиТЭД,реализованоанеегопреобразованиеимпортированных данных (Рис. 3.21).Рис. 3.21. Преобразование импортированных данных (data_M – матрицазаписанных долей крутящих моментов на валах ТЭД)107С учетом передаточного отношения колесного редуктора (Up = 23) и егоКПД (0.97), полученный в результате пересчета крутящий момент подается вблок решения дифференциальных уравнений динамики движителей (Рис. 3.22).Рис.
3.22. Фрагмент блок-схемы модели трансмиссииВерификация математической модели проводится путем сравненияугловых скоростей колес, записанных в ходе проведения испытаний и приимитационном моделировании. Для этого произведено преобразованиезначений частот вращения валов ТЭД в угловые скорости вращения колес сучетом передаточного отношения колесного редуктора. Данная процедурапроводится в подсистеме «data_w» (Рис.
3.23).Рис. 3.23. Пересчет значений частот вращения валов ТЭД в угловые скоростиколес (data_omega – записанные частоты вращения валов ТЭД)108Для корректного проведения процедуры верификации в исходныеданныематематическойсоответствующиемоделиисходныеданныединамикиавтопоезда(массовыеивводятсягеометрическиехарактеристики, моменты инерции, начальные параметры движения и т.д.), втом числе определяющие характеристики опорного основания (ОП). Значениякоэффициентов взаимодействия и сопротивления качению движителейпринимаются типовыми для опорной поверхности с сухим асфальтовымпокрытием (φx100% = 0,7; f = 0.02).3.2.3.
Результаты верификацииДля проведения верификации из лог-файла выбраны два характерныхфрагмента записи, на которых присутствуют: старт с места; участки разгона,выбега и замедления; торможение до полной остановки автопоезда.Верификация модели при движении по участку №1Сравнение угловых скоростей колес (на примере колес 1 и 6), полученныхпри моделировании, со значениями, записанными в ходе испытаний пофрагменту из лог-файла 22.asc (Рис.
3.24), представлено на Рис. 3.25.Рис. 3.24. Фрагмент лог-файла, используемый для верификации (участок №1):1 – угловые скорости колес; 2 – крутящие моменты на валах ТЭД109абРис. 3.25. Угловая скорость колес 1 (а) и 6 (б) на участке №1:1 – результаты моделирования; 2 – результаты испытанийАнализ представленных результатов по верификации движения поучастку №1 позволяет сделать следующий вывод: максимальное расхождениезначений угловой скорости для колеса 1 составило 7,8%, для колеса 6 – 8,1%.На участках торможения наблюдаются наибольшие расхождения междуэкспериментальными и расчетными значениями. Возможно, это связано с тем,что не было учтено торможение колес полуприцепа, в связи с отсутствиемданных о параметрах его движения.110Верификация модели при движении по участку №2На Рис.
3.26 представлена часть лог-файла 22.asc, используемого дляверификации. Результаты сравнения угловых скоростей колес (аналогичнопредыдущему участку на примере колес 1 и 6) представлены на Рис. 3.27.Рис. 3.26. Фрагмент лог-файла, используемый для верификации (участок №2)абРис. 3.27. Угловая скорость колес 1 (а) и 6 (б) на участке №2:1 – результаты моделирования; 2 – результаты испытаний111Анализ представленных результатов по верификации движения поучастку №2 позволяет сделать следующий вывод: максимальное расхождениезначений угловой скорости для колеса 1 составило 7,5%, для колеса 6 – 7,9%.Сравнение результатов, полученных в ходе экспериментальныхисследований, с данными виртуального моделирования по двум участкамдвижения свидетельствует об их высокой сходимости, что позволяет сделатьвывод об адекватности разработанной математической модели динамикиавтопоезда и ее пригодности для прогнозирования тягово-динамическихсвойств, а также для анализа эффективности законов и алгоритмов управленияразличными системами, в том числе и трансмиссии.3.3.Выводы по главе1.
Представлена методика стендовых испытаний колесного движителяна деформируемом опорном основании и обработки полученных результатовс целью их адаптации для использования в известном методе математическогомоделирования взаимодействия колесных движителей с деформируемымиопорными основаниями, основанном на интегральных характеристиках.2.Проведенаверификацияматематическихмоделейдвиженияавтопоезда по недеформируемому опорному основанию. На исследуемыхучастках движения расхождение по значениям угловых скоростей колесмежду экспериментальными данными и результатами имитационногоматематического моделирования не превысило 8,1 %.
Это сделать вывод обадекватности используемой модели взаимодействия движителя с опорнымоснованием.112Глава 4. Разработка закона распределения мощности в трансмиссииактивного автопоезда и результаты теоретических исследований4.1.Обоснование возможности распределения мощности в трансмиссиина основе измерения силовых факторов в сцепном устройствеВ качестве объекта исследований выбран автопоезд полной массой 120 тв составе четырехосного тягача с электромеханической трансмиссией итрехосного полуприцепа. Распределение вертикальных нагрузок в статикепредставлено на Рис.
4.1. Следует отметить, что при изменении характеристикобъекта(массово-геометрическихпараметров,нагрузокпоосям),предлагаемый закон должен быть подвергнут определенной корректировке.абРис. 4.1. Статическое распределение вертикальных нагрузок по осям автопоезда:а – при снаряженной массе (без груза); б – при полной массе113В базовом варианте (автопоезд с пассивным полуприцепом) приводкаждого колеса тягача осуществляется с помощью тягового электродвигателя(ТЭД) мощностью 60 кВт. Таким образом, суммарная мощность всех ТЭДтягача составляет 480 кВт.
Принято, что это максимальная мощность,поступающая от силовой установки для питания ТЭД. Мощность тяговыхэлектродвигателей активного автопоезда подобрана таким образом, чтобыудельная мощность всех вариантов была одинаковой.Рассмотрены четыре варианта распределения мощности: в первом всямощность подводится к колесам тягача (базовый вариант), в последнем 75 %общей мощности – к колесам полуприцепа. Схемы распределения мощностипо колесам звеньев автопоезда приведены на Рис.
4.2.Рис. 4.2. Распределение мощности (в %) по колесам звеньев автопоезда:а – 100/0; б – 75/25; в – 50/50; г – 25/75В качестве оценочного показателя тяговой динамики автопоездов примоделировании принято значение угла преодолеваемого подъёма. Движениеавтопоезда исследовано на трех типах опорного основания (недеформируемоес коэффициентами сцепления φx100% = 0,7 и φx100% = 0,1, а также на грунте,характеристики взаимодействия с которым представлены на Рис.
2.5) припостоянном уровне воздействия на педаль акселератора (hгаз = 1). Результатывычислительных экспериментов представлены на Рис. 4.3.максимальной массы полуприцепа от угла подъема; 1 – 100/0; 2 – 75/25; 3 – 50/50; 4 – 25/75полуприцепа, кВт (%): а – зависимость максимальной скорости от угла подъема; б – зависимостьРис. 4.3. Результаты теоретических исследований при различных значениях мощности мотор-колес тягача /114115Как видно из представленных на Рис. 4.3 графиков, базовый вариантавтопоезда при всех условиях движения продемонстрировал самые низкиепоказатели по скорости, углу преодолеваемого подъема и массе перевозимогогруза.
На опорном основании с высоким коэффициентом сцепления(φx100% = 0,6) увеличение мощности, подводимой к колесам полуприцепа,приводит к повышению скорости движения и угла преодолеваемого подъема,причем последний практически не зависит от начальной скорости движения. Наопорном основании с низким коэффициентом сцепления (φx100% = 0,1)наилучший результат продемонстрировал второй исследуемый вариант (45/20).Кроме того, на Рис. 4.3, б видно, что активный автопоезд с полезной нагрузкойможет преодолеть подъем больше, чем одиночный тягач (без полезной нагрузкина ОСУ), причём более ярко это проявляется на покрытиях с низким значениемкоэффициента взаимодействия.
Таким образом, доказана эффективностьиспользования активного прицепного звена в составе исследуемого автопоезда,но долю мощности, подводимой к колесам полуприцепа, необходимо изменятьв зависимости от условий и режимов движения.В [86] отмечается, что распределение мощности двигателя междуведущими колесами тягача и активными колесами прицепного звена должнобыть пропорционально сцепным весам. При определении мощности,отбираемой на привод активных колес прицепных звеньев, рекомендуетсяруководствоваться значением коэффициента отбора мощности kN:=k N G2′ ( G1′ + G2′ ) ,(4.1)где G2′ – вес прицепного звена, приходящийся на ведущие колеса; G1′ – вестягача, приходящийся на ведущие колеса.Вдинамикепроисходитперераспределениевеса,поэтомудляэффективной работы по такому принципу система должна получать данные отекущемзначениивертикальнойнагрузки,чтопотребуетустановкидополнительных датчиков в системе подрессоривания, либо использования116гидропневматических рессор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
