авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


Работа выполнена на кафедре «Колесные, гусеничные машины

и автомобили» ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный

университет» (национальный исследовательский университет)

Научный

руководитель – доктор технических наук, профессор Драгунов Г.Д.

Официальные оппоненты: Баженов Евгений Евгеньевич

доктор технических наук, доцент

(ФГБОУ УГЛТУ, директор Института автомобильного

транспорта и технологических систем) Бердов Евгений Иванович кандидат технических наук, доцент (ФГБОУ ВПО «Челябинская государственная агроинженерная академия», заведующий кафедрой тракторов и автомобилей) Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»

Защита состоится 29 января 2014 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.298.09 при ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (национальный исследовательский университет) по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 76, ауд. 1001.

Тел/факс (351) 267 91 E-mail: D 212.298.09@mail.ru С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского государственного университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан «_» года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, Лазарев Е.А.

профессор ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. В автомобилестроении устойчивое применение нахо дят механические ступенчатые коробки передач благодаря их относительной конструктивной простоте, низкой себестоимости, высокому КПД, надёжности и хорошо отработанной технологии изготовления. Одним из направлений их совер шенствования является сокращение времени переключения передач с целью улуч шения тягово-динамических свойств автомобиля.

На начальном этапе проектирования для оценки тягово-динамических свойств широко используется тягово-динамический расчет автомобиля. Целью тя гово-динамического расчета является определение характеристик двигателя и трансмиссии, обеспечивающих требуемые тягово-скоростные свойства и топлив ную экономичность автомобиля в заданных условиях эксплуатации. При этом в ходе расчета решается несколько задач:

- построение внешней скоростной характеристики двигателя;

- определение передаточных чисел трансмиссии;

- определение максимального преодолеваемого подъёма;

- построение тяговой и динамической характеристик автомобиля;

- определение времени и пути разгона автомобиля до заданной скорости.

Наибольший интерес представляет определение времени разгона до задан ной скорости, поскольку полученные результаты позволяют напрямую сравнивать динамические свойства различных автомобилей.

Используемые в тягово-динамическом расчете методы определения време ни разгона учитывают режим работы двигателя и трансмиссии не соответствую щий реальным условиям эксплуатации автомобиля. Принимается допущение, что двигатель всегда работает при полной подаче топлива (т. е. по внешней скорост ной характеристике), переключение передач происходит мгновенно при достиже нии максимальной скорости вращения коленчатого вала. В результате тя гово-динамический расчет дает завышенную оценку тягово-скоростных свойств автомобиля при заданных мощности двигателя и передаточных отношениях трансмиссии. А в том случае, когда одной из задач расчета является определение мощности двигателя проектируемого автомобиля, принятые допущения могут привести к выбору двигателя недостаточной мощности. Кроме того, не учитыва ется влияние факторов, накладывающих ограничения на скорость движения авто мобиля, например скорость транспортного потока в городских условиях.

Таким образом, актуальной задачей является усовершенствование тя гово-динамического расчета автомобиля, в котором необходимо учесть:

- режимы работы двигателя и трансмиссии, характерные для реальных усло вий эксплуатации;

- влияние управляющего воздействия на режимы работы двигателя и транс миссии;

- влияние внешних ограничений на режимы работы двигателя и трансмис сии;

- возможность использования на начальных этапах проектирования (при разработке технического задания и технического предложения).

Степень разработанности темы. В существующих методиках тягово-дина мического расчета не учитывается управляющее воздействие на двигатель и трансмиссию и его связь с реальными условиями эксплуатации автомобиля. Из вестные методы математического моделирования движения автомобиля, учитыва ющие реальные условия эксплуатации и режимы управления двигателем и транс миссией, не могут быть применены на ранних стадиях проектирования в условиях ограниченной информации о машине.

Цель работы – усовершенствовать тягово-динамический расчет автомоби ля путем учета управляющего воздействия на двигатель и трансмиссию.

Объект исследования – методика тягово-динамического расчета автомоби ля, оснащенного бензиновым двигателем и механической ступенчатой коробкой передач (УАЗ 31512), с учетом управляющего воздействия на двигатель и транс миссию.

Предмет исследования – улучшение тягово-скоростных свойств автомоби ля.

Задачи исследования:

- усовершенствовать методику тягово-динамического расчета автомобиля путем учета времени переключения передач, реальных режимов работы двигателя и трансмиссии, влияния на них управляющего воздействия и внешних ограниче ний, возможности использования на начальных этапах проектирования (при раз работке технического задания и технического предложения);



- экспериментально оценить адекватность усовершенствованной методики тягово-динамического расчета;

- изучить влияние времени переключения передач на время разгона автомо биля на различных скоростях движения и при различных дорожных условиях;

- определить эффективность применения устройств, снижающих время переключения передач, для различных условий эксплуатации автомобиля.

Методологической основой работы являются основные положения теории автомобиля, теории механизмов и машин. Применены методы теоретического ис следования с использованием дифференциального и интегрального исчисления, математического моделирования, и экспериментального с использованием элек трического измерения неэлектрических величин.

Научная новизна работы:

- усовершенствованная методика тягово-динамического расчета автомоби ля учитывает реальные режимы работы двигателя и трансмиссии, влияние на них управляющего воздействия и внешних ограничений, позволяет использовать её в условиях ограниченной информации об автомобиле;

- разработана математическая модель бензинового двигателя, которая учи тывает все режимы его работы и включает в себя новую переменную - относи тельное перемещение органа управления подачей топлива h;

- разработанная математическая модель двигателя позволяет представить дифференциальное уравнение движения автомобиля в виде дифференциального уравнения Риккати, которое, в свою очередь, имеет вид, позволяющий решить его аналитически.

Теоретическая значимость работы. Моделирование разгона автомобиля с учетом воздействия на орган управления подачей топлива и переключения пере дач позволяет получить уравнение движения автомобиля в виде дифференциаль ного уравнения Риккати, которое имеет аналитические решения. Разработана ма тематическая модель бензинового двигателя Практическая значимость работы. Усовершенствованная методика тя гово-динамического расчета может быть использована при проектировании новых автомобилей, совершенствовании существующих, а также в учебном процессе при подготовке инженеров в области автомобилестроения.

Апробация работы и внедрение результатов. Основные положения дис сертации доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференци ях Южно-Уральского государственного университета в период 2004 – 2013 гг.

Результаты выполненной работы используются при проектировании авто мобилей на ОАО «АвтоВАЗ» и при преподавании дисциплины «Теория автомоби ля» на кафедре «Колесные, гусеничные машины и автомобили».

Публикации. Основные положения диссертации изложены в трех печатных работах, две из которых опубликованы в изданиях рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав, за ключения, выводов, и содержит страниц машинописного текста, включающего иллюстраций, таблиц, список литературы из наименований.

На защиту выносится: усовершенствованная методика тягово-динамиче ского расчета.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, дается общая характери стика и излагается содержание работы.





В первой главе рассмотрены существующие методики расчета тягово-ско ростных свойств автомобиля. Проанализированы методы математического моде лирования характеристик двигателя и процесса переключения передач в автомо бильных механических ступенчатых трансмиссиях. Выполнен анализ способов определения времени разгона автомобиля в заданном диапазоне скоростей. Осо бое внимание уделено работам Галимзянова Р.К., Гана Р.С., Гришкевича А.И., За бавникова Н.А., Котиева Г.О., Литвинова А.С., Нагайцева М.В., Проскурякова В.Б., Чудакова Е.А., Умняшкина В.А., Фаробина Я.Е., Филькина Н.М., Ходеса И.В. и др. Установлено, что в существующих методиках тягово-динамического расчета не учитывается управляющее воздействие на двигатель и трансмиссию и его связь с реальными условиями эксплуатации, что приводит к неверной оценке тягово-скоростных свойств автомобиля. Известные методы математического мо делирования движения автомобиля, учитывающие реальные условия эксплуата ции и режимы управления двигателем и трансмиссией, требуют в исходных дан ных полной информации о конструкции и характеристиках агрегатов автомобиля и не могут быть применены на ранних стадиях проектирования в условиях огра ниченной информации о машине.

В результате сделан вывод о необходимости усовершенствования методики тягово-динамического расчета автомобиля путем учета реальных режимов экс плуатации, влияния управления двигателем и трансмиссией, с возможностью ис пользования на начальных этапах проектирования.

Сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе разработана математическая модель движения автомоби ля, включающая в себя новую переменную – перемещение органа управления по дачей топлива.

При аналитическом определении времени разгона автомобиля в заданном диапазоне скоростей возникают сложности, связанные с необходимостью исполь зования в расчете аналитических зависимостей скоростных характеристик двига теля. Бензиновый двигатель внутреннего сгорания для отображения реальных ре жимов работы представлен совокупностью характеристик: внешней и частичны ми скоростными, а также тормозной. Эти характеристики входят в значительную по объему и сложности математическую модель движения транспортного сред ства. Поэтому представление характеристик совместимо с общей системой урав нений и достаточно простое для получения решения в виде дифференциального уравнения Риккати.

Основной параметр управления двигателем – величина топливоподачи, из меняется органом управления топливоподачи – педалью подачи топлива, обозна чим её перемещение H и будем измерять в долях от полного перемещения Hmax – H h=. Таким образом, задача моделирования характеристик двигателя сведена H max к нахождению функции зависимости эффективного крутящего момента Ме от ча стоты вращения коленчатого вала n и положения органа управления подачей топ лива h:

M e = (n, h) (1) Типичный вид скоростных характеристик бензинового двигателя показан на рис. 1.

Для скоростных характеристик изменение Мe определяется зависимостью коэффициента наполнения от частоты вращения коленчатого вала. Основные фак торы, влияющие на коэффициент наполнения, определяются квадратом скорости воздушного потока во впускной системе. Скорость эта пропорциональна частоте вращения коленчатого вала. Поэтому можно считать обоснованным представле ние зависимости крутящего момента от скорости вращения коленчатого вала при постоянном положении дроссельной заслонки в виде отрезка квадратичной пара болы. Для диапазона частот коленчатого вала от nmin до nN уравнение крутящего момента:

M N M max M e = M max + (n nM ) (n N nM ) 2. (2) Уравнение (2) является моделью работы двигателя на стационарных режи мах по внешней скоростной характеристике (при полном открытии органа управ ления подачей топлива, при h=1).

Рис. 1. Скоростные характеристики бензинового двигателя При работе ограничителя максимальной частоты холостого хода, уменьша ющем коэффициент наполнения в интервале частот n=nN до n=nмах. скоростная характеристика может отличаться от квадратичной параболы и должна иметь свое характерное отображение. Учитывая, что при эксплуатации автомобилей и большинства других транспортных средств эти режимы используются редко и не являются определяющими для оценки интегральных показателей работы транс портных средств, можно для упрощения задачи принять характеристику линей ной:

M N ( nmax n ) Me = (nmax n N ), (3) Работа двигателя по частичной скоростной характеристике достигается ча стичным открытием дроссельной заслонки, т. е. введением дополнительного гид равлического сопротивления во впускной системе, зависящего от частоты враще ния коленчатого вала во второй степени. Все изложенные выше соображения для внешней характеристики остаются справедливы и для частичной, её также можно представить в виде (2):

M hN M hmax M hmax = M hmax + (n nhM ) (nhN nhM ). (4) Для обеспечения обратной связи между двигателем и оператором целесооб разно выполнять привод управления органом управления подачей топлива так, чтобы изменение подачи топлива было пропорционально перемещению органа управления дроссельной заслонкой. Тогда:

M hmax = M max h, M hN = M N h, nM h = nmin + ( nМ nmin )h, nN h = nmin + (nN nmin )h. (5) Если при расчете получим, что максимальная частота вращения коленчато го вала на частичной характеристике больше по величине, чем максимальная ча стота холостого хода по внешней характеристике, то это означает, что при задан ном положении органа управления топливоподачей двигатель выходит на режим работы ограничителя максимальной частоты. Следует принять nhmax=nmax, а эффек тивный крутящий момент считать по уравнению (3). Граничная частота nгр выхода на характеристику ограничителя определится из условия равенства эффективных крутящих моментов из уравнений (3) и (4) их совместным решением относитель но n=nгр.

При nnmax двигатель работает в тормозном режиме.

Представим уравнение (4) в виде:

M max M N ( min + ( M min )h) 2.

М е = M max h (6) ( N M ) h На неустановившихся режимах учтем разгон маховика и других движущих ся деталей кривошипно-шатунного механизма:

M max M N ( min + ( M min ) h) 2 I д e, М е = M max h (7) ( N M ) h где I д – момент инерции маховика и других движущихся деталей криво шипно-шатунного механизма, приведенный к коленчатому валу двигателя, е – уг ловое ускорение коленчатого вала.

При моделировании движения автомобиля с включенной передачей момен ты инерции движущихся деталей двигателя и трансмиссии учтем коэффициентом вращающихся масс. Таким образом, в математическую модель движения авто мобиля при разгоне можно включать крутящий момент двигателя в виде (6).

Используем аналитическую связь между скоростью автомобиля и временем через его ускорение :

dv Pк PW fGa g =, (8) dt Ga где Ga – вес автомобиля, Pk – сила тяги на колесе, Pw – сила сопротивления возду ха, f – коэффициент сопротивления качению, g – ускорение свободного падения, – коэффициент учёта вращающихся масс.

Сила тяги на ведущих колесах автомобиля:

M e iтртр Pk =, (9) rд где iтр – передаточное число трансмиссии, тр – к.п.д. трансмиссии, rд – динамиче ский радиус колеса.

Сила сопротивления воздуха:

Pw = kF V2, (10) где kF – фактор обтекаемости.

Коэффициент сопротивления качению:

f = f0 (1 + k1 V2), (11) где f0 – коэффициент сопротивления качению, относящийся к малым скоростям и для асфальтобетона f0 = 0.012...0.02;

k1 = (52...65) 10-5.

Представим уравнение (9) в виде дифференциального уравнения:

dv = av 2 + bv + c, (12) dt где коэффициенты a, b, c являются функциями от h и находятся по следующим за висимостям:

M max M N iтр 3 тр g a = kF f o k1Ga ( N M ) 2 h r 3 Ga, д ig M MN (( M min )h min ) тр 2 тр b = 2 max ( N M ) h rд Ga, (13) g 2i M MN (( M min ) 2 h 2 2( M min )h min + min ) тр тр f oGa c = M max h max ( N M ) h Ga.

rд Уравнение (12) является общим дифференциальным уравнением Риккати, вид аналитического решения которого будет зависеть от вида функции h(t).

Если положение органа управления подачей топлива можно считать посто янным (h=const), то коэффициенты a, b, c примут соответствующие постоянные значения A, B, C. В этом случае решение уравнения (13) может быть найдено раз делением переменных и примет вид:

B v+ 1 2A + C t= arctg C B C B2 C B2 A A 4 A2, A 4 A2 A 4 A2 при (14) B2 C B v+ 1 4 A2 A + C 2A t= ln B2 C B2 C B C B v+ + 2A 4 A2 A 4 A2 A 2A A 4 A при, (15) где С1 и С2 – определяются из начальных условий движения.

Зная начальные условия движения – значение начального момента времени и соответствующую ему начальную скорость движения, а также конечную ско рость либо продолжительность разгона, по уравнениям (14) и (15) можно по строить график изменения скорости автомобиля во времени при разгоне на одной передаче с постоянным положением органа управления подачей топлива. Изменяя значение h в диапазоне от 0 до 1 можно моделировать различную интенсивность разгона и различные режимы управления автомобилем.

На рис. 2 для примера изображены графики изменения скорости во времени для разных h, построенные по результатам расчета разгона автомобиля УАЗ 31512 на первой передаче. Скорость автомобиля изменяется от скорости, соответ ствующей минимальной устойчивой скорости вращения коленчатого вала двига теля, до максимальной для этого режима движения. Максимальное значение ско рости автомобиля ограничивалось максимальной скоростью вращения коленчато го вала, либо условием достижения ускорением автомобиля значения, близкого к нулю.

Рис. 2. Изменение скорости автомобиля УАЗ-31512 на первой передаче для разных постоянных значений h При расчете можно аппроксимировать зависимость h(t) другой функцией, описывающей иное воздействие на орган управления подачей топлива.

Общее уравнение Риккати не имеет универсального аналитического способа решения и может быть решено численно.

Таким образом, изменение скорости движения автомобиля при разгоне на одной передаче можно определить, решая систему уравнений:

dv dt = av + bv + c M max M N i тр 3 тр g a = kF f o k1G a ( N M ) h rд Ga 2 i тр тр g M max M N (( M min )h min ) b = ( N M ) 2 h rд G a c = M h M max M N (( ) 2 h 2 2( )h + 2 ) i тр тр f G g o a max ( N M ) 2 h min M min M min min Ga rд h = f (t ) ( 6) При переключении передач отсутствует сила тяги на ведущих колесах. То гда формула (14) примет вид:

C v 1 A +C t = 1, (17) ln 2 АС C v+ A где С1 – определяется из начальных условий движения.

Система уравнений (16) и формула (17) позволяют аналитически опреде лить зависимость скорости движения автомобиля от времени и от управляющего воздействия на двигатель и трансмиссию. Задавая закон изменения положения ор гана управления подачей топлива и режимы переключения передач можно смоде лировать стиль управления автомобилем, характерный для конкретных режимов движения. Полученные зависимости могут быть использованы в тягово-динами ческом расчете и позволяют получить представление о тягово-скоростных свой ствах автомобиля в условиях эксплуатации, характерных для конкретной маши ны. Можно оценить влияние времени переключения передач на динамику автомо биля в различных дорожных условиях. Таким образом, можно в условиях ограни ченной информации об автомобиле до начала испытаний выбрать скоростные ха рактеристики двигателя и передаточные числа трансмиссии.

Система уравнений (16) позволяет по известному закону изменения скоро сти движения автомобиля во времени определить необходимое перемещение ор гана управления подачей топлива. Это важно, например, для оценки на этапе проектирования расхода топлива при различных ездовых циклах и последующей оптимизации передаточных чисел трансмиссии с целью обеспечения требуемой топливной экономичности.

Итак, полученная математическая модель разгона автомобиля, позволяет аналитически решить три различные задачи:

1) Определение минимального времени разгона автомобиля в заданном диапазоне скоростей при свободном (т.е. обеспечивающем наибольшую эффек тивность разгона) режиме управления автомобилем.

2) Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля при заданном режиме управления, характерном для реальных условий эксплуатации.

3) Определение режимов управления двигателем и трансмиссией, обеспечи вающих движение автомобиля по заданному закону изменения скорости.

В третьей главе изложены методика и результаты экспериментального ис следования. В качестве объекта исследования выбран автомобиль УАЗ- оснащенный бензиновым двигателем ЗМЗ-402 и механической четырёхступенча той коробкой передач. Автомобиль перед проведением испытаний имел пробег тыс. км, прошел техническое обслуживание в объеме ТО-2, все агрегаты и узлы соответствовали ТУ завода–изготовителя.

Целью экспериментального исследования являлась проверка адекватности разработанной математической модели. Для достижения этой цели были решены следующие задачи:

1) Разработана методика экспериментального исследования, позволяющая определить изменение скорости движения автомобиля во времени при изменении передаточного отношения трансмиссии при переключении передач и положения органа управления (педали) подачей топлива.

2) Разработан и установлен на автомобиль измерительный комплекс реги стрирующий изменение во времени следующих параметров: скорость движения автомобиля, положение педали подачи топлива, передаточное отношение транс миссии.

3) Проведены испытания легкового автомобиля, оснащенного бензиновым двигателем и механической ступенчатой коробкой передач.

Скорость движения автомобиля определялась по известной зависимости от скорости вращения колеса. Скорость вращения колеса измерялась с помощью та хогенератора, в качестве которого использовался коллекторный двигатель посто янного тока ДПМ–25–Н1.

Для оценки передаточного отношения трансмиссии, времени переключения передач и фиксации моментов включения и выключения передач, также использо вались тахогенераторы ДПМ–25–Н1 и ДПФ-42-Ф1, установленные на коленчатом валу двигателя и промежуточном валу коробки передач соответственно.

Таким образом, в ходе испытаний записывались или могли быть посчитаны через известные передаточные отношения скорости вращения всех валов транс миссии на всех режимах движения автомобиля, в том числе и в процессе переключения передач, когда передача вращающего движения от коленчатого вала к ведущим колесам прерывается дважды – при выключении сцепления и при выключении передачи в коробке передач. Поскольку конструкцией автомобиля не предусмотрено переключение передач в раздаточной коробке во время движения автомобиля, то передаточное отношение на участке трансмиссии от промежу точного вала коробки передач до полуосей было принято постоянным. Сравнение одновременного изменения этих трех скоростей вращения во времени позволяет определить смену режимов движения автомобиля во время испытаний.

Чтобы проконтролировать скоростные характеристики двигателя и оценить динамические нагрузки и время переключения передач, в промежуток разрыва передачи вращательного движения, при выключенном сцеплении, измерялось и фиксировалось изменение во времени крутящего момента на полуоси, а также скоростей вращения всех валов.

Положение педали подачи топлива измерялось потенциометром, установ ленным на оси поворота дроссельной заслонки.

Структурная схема взаимодействия составных частей измерительного комплекса представлена на рис. 3.

Таким образом, в состав измерительного комплекса включены:

1) Датчики скорости вращения (тахогенераторы), установленные на колен чатом валу двигателя (ДПМ–25–Н1), промежуточном валу коробки передач (ДПФ-42-Ф1) и ведущем колесе автомобиля (ДПМ–25–Н1).

2) Датчик положения дроссельной заслонки (потенциометр).

3)Тензорезисторы 4) Измерительный преобразователь ИПТ- 5) Аналогово-цифровой преобразователь LA-50USB.

6) Коммутационная плата ЛА-ТК50А.

7) ПЭВМ (ноутбук).

Рис. 3. Структурная схема взаимодействия составных частей измерительно го комплекса Для проверки адекватности математической модели были проведены лабо раторно-дорожные испытания с использованием ходовой лаборатории на базе ав томобиля УАЗ-31512 согласно приведенной методике. Испытания проводились на горизонтальном участке дороги с асфальтовым покрытием при движении по пря молинейной траектории.

Некоторые результаты испытаний представлены на рис. 4 и 5. Также для эф фективной и быстрой обработки результатов испытаний была произведена их за пись в качестве таблицы в формате текстового файла.

График изменения положения педали подачи топлива (рис.4) представлен в виде отрезков прямых линий и записан в виде функции от времени. По уравнени ям (16) и (17) произведен расчет скорости автомобиля для этой функции. Ре зультаты расчета совмещены с результатами измерения скорости автомобиля на рис. 5 и записаны в таблицу.

Рис. 4. Изменение положения педали подачи топлива Рис.5. Изменение скорости автомобиля Как видно из таблицы, максимальная разница расчетной и эксперименталь ной скоростей составила 1,8 км/ч (выделено) или 6,5%, что свидетельствует о до статочной адекватности разработанной математической модели.

Сравнение расчетной и экспериментальной скоростей автомобиля Положение педали Расчетная ско- Экспериментальная Время, с подачи топлива рость, км/ч скорость, км/ч 0 0,6 11,9 12, 1,3 0,6 16,5 16, 1,5 1,0 17,4 18, 3,0 1,0 26,1 25, 4,3 0,52 25,8 24, 4,6 0,67 26,5 24, 5,1 0,67 27,9 26, 5,7 1,0 30,5 30, 8,1 1,0 41,8 40, 10,2 0,52 40,6 41, 10,9 0,66 41,5 41, 11,9 0,86 43,4 44, 12,9 0,86 45,4 46, 13,9 0,86 47,6 48, 14,9 0,86 49,8 50, 15,9 0,86 52,2 52, 20 0,86 60,5 61, В четвертой главе сравниваются существующая и усовершенствованная методики тягово-динамического расчета, анализируется влияние времени переключения передач на время разгона автомобиля на различных скоростях дви жения и в различных дорожных условиях.

Рассчитано время разгона до 60 км/ч на трех и до 80 км/ч на четырех пере дачах. Начальная скорость разгона соответствует движению на первой передаче при минимальной устойчивой скорости вращения коленчатого вала, продолжи тельность каждого переключения передачи 2 с. Скорости начала переключения передач по обеим методикам соответствуют максимальной скорости вращения ко ленчатого вала двигателя.

По существующей методике время разгона до 60 км/ч составило 8,5 с, до км/ч – 15,3 с, по усовершенствованной – 12,7 с и 22,8 с соответственно, в том чис ле время, затраченное на переключение передач – 4 с и 6 с. Таким образом, по су ществующей методике время разгона существенно занижается, что приводит к снижению требований к мощности двигателя.

Влияние времени переключения на время разгона увеличивается с ростом скорости, на которой происходит переключение. При сокращении времени переключения только с третьей передачи на четвертую с 2 до 1 с время разгона до 80 км/ч сократится на 2,2 с. А при сокращении времени переключения до 0,5 с время разгона до 80 км/ч уменьшится на 3,1 с.

С увеличением сопротивления движению влияние времени разгона на тя гово-скоростные свойства возрастает. При достаточно больших f, когда потеря скорости при переключении на низких скоростях становится значительной, переключение теряет смысл, поскольку силы тяги на второй передаче недостаточ но для преодоления сопротивления движению.

Одним из направлений совершенствования коробок передач является сокра щение времени переключения. Существует много технических решений, позволя ющих решить эту задачу. Большинство из них предполагают усложнение и удоро жание конструкции. Такие решения целесообразны для включения высших пере дач на больших скоростях движения, а также на низких скоростях, в трансмисси ях машин предназначенных для эксплуатации в широких пределах изменения со противления движению, конструкция которых предполагает изменение переда точного отношения при движении в сложных дорожных условиях, например, в ав томобилях повышенной проходимости, оснащенных раздаточной коробкой.

Примером может служить коробка передач с изменяемым межосевым рас стоянием, разработанная и испытанная с участием автора на Автотракторном фа культете Южно-Уральского государственного университета. Кинематическая схе ма коробки передач позволяет осуществлять переключение по нескольким алго ритмам, отличающимся по продолжительности процесса переключения и возни кающим при этом динамическим нагрузкам. При переключении с использованием сцепления время переключения с низшей передачи на высшую составляет 0,5 с, а с высшей на низшую 0,8 с. В этом случае время разгона до 60 км/ч составит 9, с, и 17,2 с до 80 км/ч. Без использования сцепления переключение на высшую передачу займет 0,3 с, а на низшую 0,4 с. Время разгона 8,5 с и 16,4 с соответ ственно до 60 км/ч и до 80 км/ч. При способе переключения без сцепления и без нейтрального положения время переключения на высшую передачу составит 0, с, на низшую – 0,1 с. Как видим, последний алгоритм имеет наименьшую продол жительность переключения. Однако он может использоваться только в двухсту пенчатом модуле, т.е. в многоступенчатой коробке передач его можно применить только для включения двух передач. С учетом вышеизложенных выводов можно рекомендовать его применение для третьей и четвертой передач четырехступен чатой коробки передач автомобиля УАЗ-31512. Время разгона до 80 км/ч в этом случае составит 16,1 с.

Таким образом, на основании анализа результатов исследования можно сде лать следующие выводы:

- разработанная методика позволяет оценить влияние времени переключе ния передач на тягово-скоростные свойства автомобиля на различных скоростях движения и в разных дорожных условиях;

- влияние времени переключения на время разгона увеличивается с ростом скорости, на которой происходит переключение;

- на автомобилях, не предназначенных для эксплуатации в условиях большого сопротивления движению, устройства, снижающие время переключе ния, целесообразно применять на высоких скоростях движения для включения высших передач;

- устройства, снижающие время переключения, целесообразно применять в трансмиссиях автомобилей, предназначенных для эксплуатации в условиях большого сопротивления движению.

ОCНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 1) Усовершенствованная методика тягово-динамического расчета автомоби ля, учитывает реальные режимы эксплуатация, а также влияние управления двига телем и трансмиссией, и позволяет аналитически решить три основные задачи:

-определить минимальное время разгона автомобиля в заданном диапазоне скоростей при свободном (т.е. обеспечивающем наибольшую эффективность раз гона) режиме управления автомобилем;

- оценить тягово-скоростные свойства автомобиля при заданном режиме управления, характерном для реальных условий эксплуатации;

- определить режимы управления двигателем и трансмиссией, обеспечиваю щие движение автомобиля по заданному ездовому циклу.

2) Показано, что разгон автомобиля в усовершенствованном тягово-динами ческом расчете описывается дифференциальным уравнением Риккати, которое имеет вид, позволяющий решить его аналитически.

3) Подтверждена адекватность усовершенствованной методики сравнением расчетных и экспериментальных значений скорости автомобиля при разгоне, рас хождение которых не превысило 6,5%.

4) Учет управления двигателем и трансмиссией, времени переключения передач уточняет расчетное время разгона автомобиля УАЗ-31512 до 80 км/ч на 49%. Это влияние усиливается с ростом скоростей, на которых производится переключение. Переключения передач изменением межосевого расстояния целе сообразнее применять для включения высших передач на высоких скоростях дви жения, а также в трансмиссиях автомобилей, предназначенных для эксплуатации в тяжелых дорожных условиях.

5) Влияние времени переключения на время разгона увеличивается с ростом скорости, на которой происходит переключение. При сокращении времени переключения только с третьей передачи на четвертую с 2 до 1 с время разгона до 80 км/ч сократится на 2,2 с. А при сокращении времени переключения до 0,5 с время разгона до 80 км/ч уменьшится на 3,1 с.

6) Разработанная методика тягово-динамического расчета может быть ис пользована при проектировании новых автомобилей, совершенствовании суще ствующих, а также в учебном процессе при подготовке инженеров в области авто мобилестроения.

7) В перспективе возможно совершенствование тягово-динамического рас чета автомобилей, оснащенных другими типами двигателей и трансмиссий, с ис пользованием разработанного в диссертации методологического подхода.

Основные положения диссертации отражены в следующих работах В изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Драгунов, Г.Д. Математическое представление скоростных характеристик автомобильных двигателей / Г.Д. Драгунов, И.А. Мурог, А.А. Юсупов // Двига телестроение. – 2010. – № 1. – С. 23-25.

2. Драгунов, Г.Д. Методика расчетно-экспериментального исследования трансмиссии автомобиля / Г.Д. Драгунов, Д.С. Власов, А.А. Юсупов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2010. – С. 84-88.

3. Драгунов, Г.Д. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля и ре зультаты их экспериментального исследования / Г.Д. Драгунов, А.А. Юсупов // Науковедение. – 2013. – № 6 (19). – С. 23-25.

Другие публикации 4. Драгунов, Г.Д. Целесообразность и ожидаемая эффективность повыше ния скорости переключения передач в спортивных автомобилях / Г.Д. Драгунов, А.Г. Дудников, А.А. Юсупов // XXVI Российская школа по проблемам науки и технологий. Краткие сообщения. – Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – С. 162-168.

5. Драгунов, Г.Д. Экспериментальная оценка адекватности методики тягово динамического расчета, усовершенствованной учетом управления двигателем и трансмиссией / Г.Д. Драгунов, А.А. Юсупов // VIІI Международная научно-прак тическая конференция «Перспективные разработки науки и техники – 2013». – Перемышль, Польша: Sp. z o.o. “Nauka I studia”, 2013. – С. 86-91.

6. Драгунов, Г.Д. Оценка тягово-скоростных свойств автомобиля УАЗ- с помощью тягово-динамического расчета, усовершенствованного учетом управ ления двигателем и трансмиссией / Г.Д. Драгунов, А.А. Юсупов // VIІI Междуна родная научно-практическая конференция «Достижения высшей школы – 2013». – София, Болгария: Бял ГРАД-БГ, 2013. – С. 241-246.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.