CC BY
5
МАШИНОВЕДЕНИЕ, СИСТЕМЫ ПРИВОДОВ И ДЕТАЛИ МАШИН
УДК 621.331.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-6-111-115
К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ЭКСКУРСИОННОГО ЭЛЕКТРОМОБИЛЯ ТИПА «SHUTTLE BUS»
М.А. Антоненков
Работа посвящена методике определения параметров тягового электродвигателя для экскурсионных электромобилей типа «shuttle bus». На основании требований к характеристикам и условиям эксплуатации рассматриваемых транспортных средств были определены рациональные значения номинальной мощности, частоты вращения и крутящего момента электродвигателя. Приведено сравнение результатов расчетов с показателями серийно выпускаемых транспортных средств.
Ключевые слова: экскурсионный электромобиль, shuttle bus, тяговый электродвигатель, параметры силовой установки.
В настоящее время стремительными темпами развиваются конструкции транспортных средств (ТС) с электрическим приводом, а также расширяются области их применения [1]. Автомобили с электрическим приводом с недавнего времени находят применение во всех сферах жизни общества, используются как в повседневной жизни, так и в коммерческих целях. Электромобили являются экологически чистыми, ввиду отсутствия отработавших газов и могут перевозить как грузы, так пассажиров, в том числе людей с ограниченными возможностями, по территориям зон отдыха, санаториев, туристических центров, а также использоваться как экскурсионный транспорт.
Для туристических и экскурсионных поездок производятся электромобили типа «shuttle bus», вместимостью до 14 человек. Рынок данных транспортных средств представлен следующими компаниями [2]:
Elebus;
Эльтавр;
Конкордия;
Marshell;
Langqing.
Опубликованные научные работы [4,5] в основном посвящены вопросам проектирования и исследования силовых установок легковых, грузовых электромобилей и городских автобусов без учета специфики эксплуатации экскурсионных транспортных средств.
В данной работе определены рациональные параметры тяговых электродвигателей для экскурсионных электромобилей типа «shuttle bus». В частности, с учетом условий эксплуатации, обоснованно сформулированы требования к номинальной мощности, частоте вращения и крутящему моменту электродвигателя.
На основе требований к характеристикам и условиям эксплуатации рассматриваемых транспортных средств в табл. 1 приведены среднестатистические параметры экскурсионных электромобилей типа «shuttle bus».
111
Таблица 1
Параметры экскурсионных электромобилей__
Наименование параметра Значение Ед.изм.
Снаряженная масса, шс 1300 кг
Масса брутто, шо 2300 кг
Лобовая поверхность, А 1,97 м2
Коэффициент сопротивления качения, [к 0,015 -
Коэффициент аэродинамического сопротивления, Со 0,484 -
Момент инерции колес, JW 0,1431 кг.м2
Радиус качения, Кк 287 мм
Максимальная скорость, Умах 30 км/ч
Время разгона от 0 до 30 км/ч, 1а 15 сек
Максимальный градиент подъема, ОМАХ 0,3 -
Пройденный путь, Б >30 км
Методика определения параметров тяговых электродвигателей базируется на следующих зависимостях [9]:
1) Максимальная мощность (кВт), необходимая для движения электромобиля при заданной максимальной скорости Ушах =30 км/ч, рассчитывается по следующей формуле:
Ру =(тадГг + (1)
Утах \ дУГ 21,15 / 3600^т 4 '
где: ш^ кг - масса электромобиля; g = 9,81м/с - ускорение силы тяжести; /• - безразмерный коэффициент сопротивления качению; Со - безразмерный коэффициент аэродинамического сопротивления; А,м2 - лобовая площадь; Ушах - максимальная скорость; цт - КПД механического редуктора (в относительных единицах); 21,15 - числовой коэффициент согласования единиц измерения параметров.
2) При пренебрежении моментом сопротивления и ускорением [9] мощность, кВт, требуемая при движении на подъем с заданной крутизной:
рстах = (тддГг соз(а) +тддзт(а)) • (2)
где уо - заданная скорость электромобиля на подъеме (уо = 10 км/ч); а - угол, соответствующий максимальному подъёму, а = tg"1 ^тах),рад; Отах - максимальный градиент восхождения (см. табл. 1).
3) Требуемая для разгона электромобиля от нуля до скорости 30 км/час за 15 сек мощность, кВт:
р _Гитдуасс + тдвГгуасс + 0,4СоАу2асс\ ^ уасс (3)
асс V 7.На 1.5 21.15 ) 3600Г1Т ^ '
где ^=1,05 - коэффициент инерции вращающихся масс; Уасс = 30 км/ч - конечная скорость электромобиля.
Результаты расчетов мощности по зависимостям (1) - (3) по сведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты расчета мощности_
Обозначение Численное значение Размерность
Pv 5,26 кВт
Pg 5,15 кВт
р ' n.r.r. 6,21 кВт
4) Выбор тягового электродвигателя производится по наибольшей требуемой мощности и по наибольшей требуемой частоте вращения
_ vmax'^R.
Ртах асс; Prated ^max ~ пз77В ' ^rated
0,377rr 'aleu ^
где Pmax, Prated - максимальная и номинальная мощности тягового электродвигателя соответственно; nmax, nrated - максимальная и номинальная частоты вращения тягового электродвигателя соответственно; в - кратность скоростей электромобиля (примем в=2,5) [8].
Машиноведение, системы приводов и детали машин
Результаты расчетов представлены в табл. 3.
Таблица 3
Характеристики тягового электродвигателя__
Наименование параметра Значение
Мощность, кВт
- максимальная Рмах 7,5
- номинальная РЕаТЕо 5,0
Частота, об/мин
- максимальная Ымах 4000
- номинальная Меатео 1600
Крутящий момент, Нм
- максимальный Тмах 120
- номинальный ТеаТев 30
На основании данных табл. 3 могут быть сформулированы рекомендации по определению рациональных параметров тягового электродвигателя для экскурсионных электромобилей типа «shuttle bus.
Для оценки достоверности полученных результатов было проведено сравнение расчетных значений с параметрами электромобиля Langqing LQY140A [9] (табл. 4).
Таблица 4
Сравнение показателей__
Наименование параметра Результаты расчетов по методике Фактические данные Langqing LQY140A
Мощность, кВт - максимальная Рмах - номинальная РЕаТЕо 7,5 5 7,5 5
Частота, об/мин - максимальная Ымах - номинальная МяаТео 4000 1600 3500 1500
Крутящий момент, Нм - максимальный Тмах - номинальный ТкаТео 120 30 110 30
Результаты расчетов, приведенные в табл. 4, позволяют сделать вывод об адекватности методики определения параметров тягового электродвигателя для экскурсионных электромобилей типа «shuttle bus».
Таким образом, рассматриваемая методика может применяться для проектировочных расчетов силовой установки экскурсионных электромобилей типа «shuttle bus». Полученные значения параметров тягового электродвигателя целесообразно использовать при разработке новых и совершенствовании существующих конструкций экскурсионных электромобилей.
Список литературы.
1. Свиридов В.В., Соколов И.Н., Шойынбекова А.К., Сейсенова А.С. Перспективы массовой электрификации автомобильного транспорта // Актуальные научные исследования в современном мире. 2019. № 10-1 (54). С. 144-146.
2. Продажа и сервис электротранспорта [Электронный ресурс] URL: https://electromobili.info/katalog/elektrokary (дата обращения: 25.04.2022).
3. Оганян Э.А., Антоненков М.А., Хмелев Р.Н. Проект организации перевозок пассажиров и грузов экологически чистым транспортом на территориях туристических и культурно-оздоровительных центров Тульской области // XII Тульский молодежный экономический конкурс инновационных проектов и идей: Сборник тезисов работ / Под ред. А.В.Овчарова. Т.: Имидж Принт, 2021. С. 461-464.
4. Доржиева Б.С., Киселев А.В. Анализ методик для проектирования тяговго асинхронного двигателя для привода карьерного самосвала // Наука. Технологии. Инновации. Сборник научных трудов. В 9-ти частях. 2018. С. 103-106.
5. Фролов Н.О. Оптимизация изоляционных структур тяговых электродвигателей локомотивов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Ур. гос. ун-т путей сообщ. М., 2019. С. 167.
6. Оганян Э.А. Исследование тягово-скоростных показателей экскурсионных микроавтобусов с электрическим приводом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 5. С. 230-235.
7. Антоненков М.А. Сравнительный анализ эффективности эксплуатации внутризаводских транспортных средств с электрическим приводом // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 5. С. 267-270.
8. Омара Ахмед Мохамед Эльрефаие. Разработка и реализация алгоритмов управления тяговым электроприводом, обоспечивающих экономичность автономных электрических транспортных средств. Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2019. 156 с.
9. Shuttle bus Langqing LQ140A [Электронный ресурс] URL: https://electromobili.info/katalog/elektrokary/shattl-bas-langqing-lqy140a (дата обращения: 25.04.2022).
10. Zeng X., Peng Y., Song D. Powertrain Parameter Matching of A Plug- In Hybrid Electric Vehicle // 2014 IEEE Conference and Expo Transportation Electrification Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific). 2014. С. 1-5.
Антоненков Максим Александрович, студент, antonenkovma@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ON THE QUESTION OF DETERMINING THE PARAMETERS OF THE POWER PLANTS OF THE EXCURSION ELECTRIC VEHICLE OF THE «SHUTTLE BUS» TYPE
M.A. Antonenkov
The work is devoted to the methodology for determining the parameters of the traction motor for excursion electric vehicles of the "shuttle bus" type. Based on the requirements for the characteristics and operating conditions of the vehicles in question, rational values of the rated power, speed and torque of the electric motor were determined. Comparison of the results of calculations with the indicators of mass-produced vehicles is given.
Key words: sightseeing electric car, shuttle bus, traction motor, power plant parameters.
Antonenkov Maxim Alexandrovich, student, antonenkovma@gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
