TMM_Leonov (514470), страница 29
Текст из файла (страница 29)
На рис. 7.2.показаны зависимости динамических качеств и экономических качеств МА в цикле разгон-торможение при вариации коэффициента использования номинальной мощностидвигателя kp.7.2. Связь динамических и экономических качеств машины(η )цикл193без рек.1τразгτmin01Рис. 7.3. Взаимосвязь динамических и экономическихпоказателей при изменении коэффициента загрузки kрАнализ представленных на рис. 7.2 зависимостей экономических и динамических показателей машины от мощности двигателя (полученных вариацией коэффициентазагрузки kp), показывает, что снижение номинальной мощности двигателя формально приводит к увеличению коэффициента kp.
Это вызывает снижение работы двигателяразгAразг= ( AразгAсопр) кинетической энергии DTразг на учасв циклеи (запасадв ) +Σтке разгона jразг, что является универсальным приёмом повышения КПД цикла разгон-торможение hцикл. Однако этоже вызывает и увеличение времени разгона и всего цикладвижения. Взаимосвязь динамических и экономическихпоказателей при изменении мощности двигателя показанана рис. 7.3.Анализ зависимостей динамических и экономическихкачеств МА, представленных на рис. 7.2 и 7.3, не дает однозначно ответа на вопрос, какое значение коэффициентазагрузки kp является оптимальным.
Минимизация времени разгона требует kp = 0, при этом и КПД цикла разгон-торможение hцикл = 0. Минимизация критерия расходаэнергии, обратного к цикловому КПД требует kp = 1, прикотором время разгона стремится к бесконечности. Такимобразом, рекомендации к выбору мощности двигателя МАпо этим двум критериям являются противоположными.Для решения задачи оптимального выбора kp и тем самым(при известной мощности сил сопротивления) выбора оптимальной мощности двигателя сформируем обобщенныйкритерий в виде: τразг cηΦ 0 = cτ min +τ ηцикл разг 194 Глава 7. Повышение экономичности на неустановившемся режимеи проанализируем влияние весовых коэффициентов сt и сh,отражающих степень важности критерия и его долю в значении F0.
Чтобы сделать возможным принципиальное решение задачи, свяжем весовые коэффициенты между собой, чтобы ограничить число возможных решений, для чегопримем сh = 1 - сt. При этом выбор значения одного коэффициента автоматически определяет значение другого, таккак их сумма равна единице сh = сt + 1.Варьируя значение одного весового коэффициента, а также однозначно связанного с ним другого, мы как бы меняемточку зрения на степень важности критерия быстродействияи экономичности. На рис.
7.4 представлены зависимостиобобщенного критерия F0 от коэффициента загрузки kp приразличных соотношениях весовых коэффициентов: кривая1 соответствует сt = 1 и сh = 1, т.е. пренебрежением при расчете мощности двигателя экономическими качествами МА,кривая 2 соответствует сt = 0 и сh = 1, т.е. пренебрежениемпри расчете критерием быстродействия. В качестве примера сформирована (кривая 3) зависимость обобщенного критерия F0(kp) при одинаковой степени важности критериевдинамических и экономических качеств сh = сt = 0,5. Такимобразом, при одинаковой степени важности учета динамических и экономических качеств МА оптимальное значение(kp)опт = 0,5 (рис.
7.4). В этом случае рекомендуемая мощностьдвигателя вдвое превышает мощность сопротивления РМWдв = 2Wсопр. Иная точка зрения и другие значения весовыхкоэффициентов, естественно, дадут другие значения Wдв.3121,000,51,0 kpРис.7.4. Зависимости обобщенного критерия оптимальности Ф0от коэффициента загрузки kP при различных значенияхвесовых коэффициентов:1 - cτ = 1, cη = 0; 2 - cτ = 0, cη = 1; 3 - cτ = cη = 0,57.3. Связь динамических и экономических качеств машины1957.3. Связь динамических и экономических качествмашины при изменении момента переключенияВыше мы отметили, что потери кинетической энергииопределяются запасом её перед торможением.
Поэтому повышение экономичности цикла разгон-торможение связаносо снижением запаса кинетической энергии п еред торможением, например, путем снижения мощности двигателя в процессе разгона. Этот рассмотренный выше приём улучшенияэкономичности позволяет снизить потери кинетическойэнергии при торможении, однако имеет ограничения по пусковому моменту двигателя, который должен быть большепускмомента сопротивления движению (M дв ) ≥ M сопр . В цикле«пуск- останов» имеется и другая возможность повышенияэкономичности, связанная со снижением запаса кинетической энергии перед торможением путём сокращения длительности включения двигателя при разгоне изменениеммомента времени переключения с разгона на торможение.Чтобы выявить ограничения по применению последнегометода повышения экономичности изменением моментапереключения проведём анализ динамических и экономических показателей цикла разгон-торможение при постоянной номинальной мощности двигателя.Для оценки динамических показателей цикла при вариации угловой координаты переключения jпер = jразг с разгона на торможение воспользуемся динамической моделью,использованной в параграфе 7.2, где была получена связьвремени разгона с мощностью двигателя и моментом переключенияτразг1,=kτkϕ (1 − kp ),τразгkτkφРис.7.5.
Зависимость динамических показателей МАот коэффициента kj = jторм /jпер196 Глава 7. Повышение экономичности на неустановившемся режимеи представим зависимости динамических показателеймашины в функции коэффициента kj = jторм/ jпер (рис.7.5)при постоянном значении коэффициента загрузкиkp = | Mсопр / Mдв |.В общем случае нагрузку процесса разгон-торможениеможно разложить на три составляющие Mдв, Mсопр, Mторм, показанные на рис. 7.1. Эти составляющие моменты не являютсянезависимыми переменными при проектировании, так какв цикле разгон-торможение они связаны между собой энергетическим соотношением необходимости равенства работпри разгоне и торможенииM дв ϕпер = M сопр (ϕторм + ϕпер )+ M торм ϕторм ,где Мдв – момент двигателя, отключаемого при торможении; Мсопр – момент сопротивления; Мторм – момент торможения; jразг = jпер – угловой путь разгона до переключенияи jторм – путь торможения после переключения.
Поэтомупри моделировании процессов с постоянным значением kpбудет меняться соотношение момента торможения и момента двигателя по зависимости, полученной из соотношенияравенства работ при разгоне и торможенииM торм 1 − kp (1 + kϕ )=.M двkϕДля оценки КПД цикла разгон-торможение при вариации угловой координаты переключения jпер с разгонана торможение также воспользуемся экономической моделью, использованной в параграфе 7.2η цикл10kϕРис. 7.6. Зависимость КПД цикла разгон-торможениепри изменении коэффициента kϕ, характеризующего уголпереключения7.3. Связь динамических и экономических качеств машины197hцикл = kp(1 + kj).КПД цикла разгон-торможение (рис.
7.6) зависит нетолько от угла переключения, связанного с коэффициентомkj момента, но и по ранее рассмотренным причинам от коэффициента загрузки двигателя kp.Наиболее экономичным режимом снижения скоростина неустановившемся режиме является «выбег», где моменты движущий и торможения отсутствуют: Мдв = 0, Мторм = 0.По этой причине при совершении полезной работы в процессе выбега (т.е. движения по инерции) расчётное значение КПД его будет бесконечно большим. Соотношениемежду работами и нагрузками в цикле разгон-выбег будетTразг = AвыбегM дв ϕпер = M сопр (ϕторм + ϕпер ),сопр ,что приводит к однозначной связи между коэффициентамиkp и kj и свидетельствует о том, что процесс «выбега» можетуправляться изменениями угла переключения, связанногос kj, или выбором момента двигателя Mдв = Mсопр/kp по соотношению1kp =.1 + kϕВ общем случае можно связать КПД цикла разгонторможение с динамическими показателями машины привариации угла переключения jпер с разгона на торможение,эта зависимость при kp = const показана на рис 7.7.Анализ взаимосвязи динамических и экономическихпоказателей при изменении jпер показывает, что она имеет более благоприятную зависимость, чем при вариацииη циклτразгkϕРис.
7.7. Взаимосвязь динамических и экономическихпоказателей цикла разгон-торможение при измененииугла переключения198 Глава 7. Повышение экономичности на неустановившемся режиме оэффициента kp, определяющего мощность двигателя.кПри вариации kp повышение экономичности цикла разгонторможение возможно только путём ухудшения динамических качеств (см. рис. 7.3), в то время как при вариацииkj повышение экономичности возможно и при улучшениидинамических качеств. Этому явлению есть теоретическоеобъяснение. Уменьшение угловой координаты переключения jпер (т.е. пути разгона) приводит к одновременному уменьшению как времени разгона, так и накопленнойпри разгоне кинетической энергии, и естественно потерьеё при торможении.
Максимальный цикловой КПД будетдостигнут при изменении коэффициента kj и переходуна режим разгон-выбег, в котором момент торможенияотсутствует. В связи с этим отсутствуют и потери кинетической энергии при торможении, а вся накопленная кинетическая энергия компенсирует работу сил сопротивления. Однако реализация режима разгон-выбег не всегдавозможна. Причиной этому являются многочисленныеограничения, имеющие место в практике эксплуатациимашин. Например, практически невозможно использовать режим разгон-выбег для повышения экономичностиавтомобиля в условиях интенсивного городского движения.
Попробуем сформулировать ограничения по использованию режима выбега путём изменения угла переключения. Этот приём повышения экономичности позволяетснизить потери кинетической энергии при торможении засчёт её полезного использования, однако он имеет ограничение, которое связано с совершаемой при торможенииработыϕперAразг =∫0ϕциклM ∑ (ϕ)d ϕ = Aторм =∫M ∑ (ϕ)d ϕ.ϕперОграничение слева достаточно ясно jпер > 0.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
