МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МАШИНОСТРОЕНИЕ

Научная статья УДК 519.6: 629.33

Математическое моделирование процесса проектирования транспортных средств

Иван Фёдорович Дьяков

Доктор технических наук по специальности «Колёсные и гусеничные машины» и «САПР - Система автоматизированного проектирования (промышленность)», имеет научные статьи, патенты и монографии по автомобилестроению, изданные в центральной печати «Машиностроение» (г. Ульяновск, Россия). i. dyakov@ulstu. ru Владислав Иванович Дьяков

Кандидат технических наук по специальности «Применение вычислительной техники математического моделирования и математических методов в научных исследованиях», сотрудник завода ООО «Евроизол» - инженер АСУТП, имеет научные статьи в области математического моделирования (г. Ульяновск, Россия).

Аннотация. Рассмотрены вопросы моделирования процесса проектирования транспортных средств. Даны некоторые критерии оптимальности, которые существенно влияют на эксплуатационные свойства, а также методика выбора критерия оптимальности, при котором обеспечивается максимальная эффективность при эксплуатации. Изложено математическое моделирование, которое обеспечивает дальнейшее совершенствование технологии изготовления транспортных средств и получение экономических преимуществ перед существующими конструкциями.

Ключевые слова: транспортное средство, моделирование, критерий оптимальности, спектральная плотность, часовая производительность, удельная мощность.

MACHINE-BUILDING Scientific article

Mathematical modeling of the process vehicle design Ivan F. Dyakov

Doctor of Technical Sciences in the specialty «Wheeled and tracked vehicles» and «CAD - Computer-aided design system (industry)», has scientific articles, patents and monographs on the automotive industry published in the central press «Mechanical Engineering» (Ulyanovsk, Russia). i.dyakov@ulstu.ru Vladislav I. Dyakov

Candidate of Technical Sciences in the specialty «Application of computer technology of mathematical modeling and mathematical methods in scientific research», an employee of the Euroisol LLC plant - an automated control system engineer, has scientific articles in the field of mathematical modeling (Ulyanovsk, Russia).

Abstract. The issues of modeling the process of designing vehicles are considered. Some optimality criteria are given, which significantly affect the operational properties, as well as a method for selecting the optimality criterion, which ensures maximum efficiency during operation. Mathematical modeling is presented, which provides further improvement of vehicle manufacturing technology and obtaining economic advantages over existing structures.

Keywords: vehicle, modeling, optimality criterion, spectral density, hourly productivity, specific power.

© Дьяков И. Ф., Дьяков В. И., 2022

Математическое моделирование технологических процессов проектирования на ЭВМ значительно расширяет возможности исследователей и конструкторов при создании и доводке новых автомобилей. Оно позволяет резко сократить сроки научных и конструкторских разработок, уменьшить число экспериментальных образцов автомобиля на всех этапах его создания. Значительное преимущество моделирование имеет в тех условиях, когда эксперимент на автомобиле по техническим или экономическим соображениям трудно осуществить. С этим сталкиваются, например, при изучении управляемости и устойчивости движения, плавности хода, внешних и внутренних шумовых характеристик и их прогнозирования.

Математическое моделирование становится практически единственным средством исследования оптимизации параметров при создании автомобилей с новыми свойствами [1-3], при которых возникают проблемы вероятностного расчёта прочности деталей. Понятие «моделирование» как физическое, так и математическое подразумевает приближенное воспроизведение реальных процессов. Если создать модель (физическую), точно воспроизводящую явление, то это уже будет не модель, а полная аналогия процесса, то есть само явление или натурный эксперимент. О степени приближения модели к явлению судят по тому, насколько точно можно решить с её помощью конкретную инженерную задачу или выполнить прикладное исследование. Важно, чтобы математическая модель достаточно точно отражала характерные свойства автомобиля и её можно было применять для решения практических задач. При составлении математической модели учитывают следующие моменты: имеют ли уравнения численные решения; можно ли подготовить алгоритм и программу для ЭВМ в требуемые сроки; является ли время вычисления на ЭВМ приемлемым для решения конкретной задачи и достигается ли практическая цель исследования. Автомобиль, с точки зрения его проектирования, производства и подготовки к эксплуатации, можно рассматривать как многоуровневую иерархическую систему. Применение принципов декомпозиции и иерархичности при проектировании даёт возможность структурировать представление о проектируемом объекте, выделяя при этом иерархические уровни. В этой связи следует различать свойства системы, элементов и внешней среды, в которой должен функционировать автомобиль. Количественно эти свойства выражаются с помощью параметров. Среди параметров выделяют показатели эффективности, которые являются количественной оценкой степени соответствия автомобиля целевому назначению. Они позволяют оценить такие важные характеристики, как производительность, экономичность, надёжность, стоимость, материалоёмкость, энергоёмкость и др. На макроуровне производится дискретизация элементов отдельных деталей.

Показателями эффективности создаваемых автомобилей могут быть выходные параметры, которые используются на высшем иерархическом уровне оптимизации. Если структура системы определена, то её выходные параметры зависят только от внутренних и внешних характеристик. Внутренние характеристики - это свойства автомобиля (тягово-скоростные, топливно-экономические, шумовые, вибрационные и др.), внешние - это свойства внешней среды (дорожные и климатические условия), оказывающие влияние на его функционирование. Выходные параметры характеризуют свойства автомобиля и режимы его работы. При переходе к новому уровню проектирования внутренние характеристики могут стать выходными и наоборот. В зависимости от характера охватываемых свойств автомобиля, модели разделяют на функциональные и структурные. Первые описывают процессы функционирования автомобиля, агрегатов и деталей в различных условиях эксплуатации в виде систем уравнений. Они используются в проектных расчётах. Вторые отображают только структуру автомобиля и представляют собой матрицы, графы и т. п. Они используются при решении задач структурного синтеза, к которым относятся задачи конструкторского направления, а также некоторые задачи функционального аспекта.

В зависимости от учёта инерционных свойств рассматриваемого агрегата модели относят к динамическим или статическим. Динамическую модель описывают системой дифференциальных или интегральных уравнений, а статическую - системой алгебраических и трансцендентных уравнений. Рассмотрим, каким образом можно формально задавать цели математической модели. Проектировщик в процессе общения с условиями эксплуатации или полигонного испытания фиксирует своё внимание на те свойства автомобиля, которые влияют на поставленные цели, определяющие состояние некомфортности водителя при управлении и снижение эффективности его на дорогах низкой категорийности. По конечным результатам можно судить о состоянии автомобиля в условиях эксплуатации. Естественно, проектировщик желает изменить те параметры, которые уменьшают некомфортность автомобиля, чтобы облегчить управление.

Параметры, которые зависят от действия водителя и которые он не может своевременно изменить, влияют косвенно на свойства автомобиля при целесообразовании. Здесь вступает механизм эмоций, образуя то или иное настроение (например, раздражение), что не может оказать влияние на процесс образования цели. Проектировщик воспринимает окружающую среду и воздействия водителя как некую ситуацию, которую можно описывать конечным или бесконечным набором параметров, каждый из которых «волнует» проектировщика, и если он может быть изменён, то возникает вопрос о воспринимаемости ситуации, всегда ли управляемы эти параметры в виде операции управления (корректировка параметров). Взаимодействие всех структур системы управления (СУ) показано на рис. 1, где выделена СУ, реализующая заданную ей цель. АТП здесь выступает как задатчик целей, отрабатывает СУ. Влияние среды через автомобиль на конечный результат считается показателем эффективности транспортного средства. Если наблюдается снижение экономического показателя, то производят корректировку тягово-скоростных режимов движения, влияющих на показатели надёжности за счёт уточнения режимов проведения технического обслуживания. На рис. 1 обозначены: Пр - проектировщик; Х, У - входные и выходные параметры автомобиля; Rx, Яу - критерии оптимальности конструктивных и эксплуатационных параметров; Ку - принятие решение. Например, для водителя контролируемым параметром в любой ситуации является: V - скорость автомобиля; а управляемыми: ирк - положение рулевого колеса; Ипт - положение педали тормоза или газа. Высокое расположение координаты центра тяжести при минимальной базе автомобиля на поворотах водитель ощущает как некомфортность движения. Эту ситуацию может изменить проектировщик при динамической компоновке автомобиля за счёт плеча крена или перераспределения масс по осям.

Рис. 1. Схема взаимодействия АТП с системой управления транспортными средствам

в сфере эксплуатации

Таким образом, оптимальный процесс управления необходим для того, чтобы добиться устойчивого движения и компенсировать дрейф ситуации, который был заложен при проектировании конструктором, без расчёта математической модели. Именно всякое управление следует рассматривать с двух точек зрения. Как средство достижения поставленных целей и как средство компенсации неблагоприятных условий в сфере эксплуатации.

Прежде чем начинать изготовление автомобиля, следует проверить конструкцию по некоторым критериям на первом этапе без учёта ограничений, влияющим на эксплуатационные свойства. В качестве критерия оптимальности автомобиля в условиях эксплуатации используют удельную часовую производительность:

К = / Кр ^ тах,

где тн — номинальная грузоподъёмность; Ко — коэффициент использования собственной массы автомобиля; К^ — коэффициент использования грузоподъёмности; Ус — средняя скорость движения;

Кр — коэффициент использования пробега.

Из большого разнообразия факторов, влияющих на эксплуатационные свойства автомобиля, выбирают предельно допустимую скорость движения по величине удельной мощности двигателя

г

m v

y = a a

p 1000 Лг(1 -5бук)

bdVa- + g + ± (Fv + Fj + Fa + F.

dt ma j )

где Пг - КПД трансмиссии; 8бук — коэффициент, учитывающий буксование колёс; 5вр-коэффициент, учитывающий вращающиеся массы автомобиля; - коэффициент, учитывающий дорожные сопротивления движению; g — ускорение силы тяжести; - сила сопротивления

дороги; ¥. - сила сопротивления разгону; ¥ - аэродинамическая сила сопротивления движению;

. а

та - масса автомобиля; ¥кк - усилие на крюке автомобиля.

Методика выбора критерия оптимальности, при котором обеспечивается максимальная эффективность при эксплуатации и высокий технический уровень, а также возможность дальнейшего совершенствования технологии в процессе производства, направлена на получение ряда преимуществ, из которых наиболее важны:

а) в сфере производства - сокращение сроков и снижение стоимости опытно-конструкторских исследовательских работ на стадии проектирования при создании технически более совершенных автомобилей; сокращение сроков, снижение затрат на подготовку и освоение производства автомобилей; снижение стоимости автомобиля и повышение его технико-экономических показателей путём увеличения выпуска сборочных единиц;

б) в сфере эксплуатации - увеличение межремонтных сроков и снижение затрат на текущий ремонт и техническое обслуживание автомобилей; сокращение номенклатуры запасных частей и их запасов на складах, что приводит к экономии оборотных фондов при одновременном улучшении снабжения запасными частями;

в) повышение ремонтопригодности сборочных единиц и деталей.

Всё это в совокупности способствует повышению эффективности использования транспортных средств в сфере эксплуатации. Опыт оптимизации и тенденции развития мирового автомобилестроения свидетельствуют о том, что принципы создания автомобиля с унификацией по «горизонтали» (внутри семейства автомобилей данной модели) в будущем могут считаться оптимальными [4—6].

При компоновке автомобиля необходимо учитывать условия взаимного расположения двигателя, кабины и грузовой платформы, которые оказывают большее влияние на металлоёмкость конструкции, чем колёсная формула.

Проектирование транспортного средства с минимальными шумовыми характеристиками является сложной технической задачей, требующей анализа всей совокупности процессов генерации и распространения шума, системного подхода при оптимизации приёмов и комплекса конструктивных средств для их уменьшения.

Изменение звуковой волны может происходить по различным законам - детерминированным или случайным. Случайная звуковая волна связана с неровностями дорожной поверхности. При детерминированном сигнале возникает чистый тон, при случайным - звук воспринимается как случайный шум. При математическом моделировании различают механический (структурный) и аэродинамический шумы. Шумовые характеристики относятся к основным техническим характеристикам транспортного средства. Они во многом определяют его конкурентоспособность, поэтому требования по ограничению шума возрастают во всех странах.

Кроме того, появляются излучатели вторичного шума, к которым относят детали с большими поверхностями - облицовки, крылья, панели кабины, которые могут усилить акустические излучения в результате вибрации и резонансных явлений. При вибрации их элементов возникают звуковые колебания. Силы, вызывающие звуковые колебания, можно рассматривать на основе теории спектрального анализа. Спектральная плотность силы звукового колебания определяется при помощи прямого преобразования - интеграла Фурье:

SF (ш)= | ¥ (г) в~шёг,

—да

гдеш — частота вибрации системы; ¥ (X)— функция времени; I — мнимое число; X — время, в течение которого производилось измерение.

Если у двигателя возмущающие силы постоянны, то их спектры будут являться функцией двух переменных - скоростного (частота вращения п вала двигателя) и нагрузочного (индикаторное давление р;) режимов работы двигателя, или одной из них - скоростного режима, т. е. в общем виде можно записать:

F ^) = Ф ( п, р) : SF (ю) = Ф (п, р;) . Связь между спектральной плотностью 8р (ю) возмущающей силы, средней спектральной плотностью Sv (ю) виброскорости, излучающей поверхностью и средней спектральной плотностью SF (ю) звукового давления на некоторой поверхности определяется следующими зависимостями:

Sv (ю) = SF (ю) (Я- (ю) / Я-1 (ю));

Sp (ю) = Яа (ю) Sv (ю),

откуда средняя плотность возмущающей силы:

Sp (ю) = Яа (ю)(ю)SF (ю)(К- / К—'), (1)

где Ят (ю), Яа (ю) — соответственно совокупные механический и акустический импедансы (сопротивления); Я— (ю) — механическая проводимость среды.

Отношение Ят / Я^ = Аа характеризует акустическую активность конструкции. Акустический импеданс (сопротивление) достигает наибольшего значения, когда Ка (ю) = рсА, где р — плотность

среды; с — скорость звука; А — площадь излучающей поверхности. Тогда выражение (1) принимает вид

Sp (ю) = рсА(ю)SF (ю)(Ят / Я-1).

Источники аэродинамического шума - это пульсация системы впуска и выпуска отработавших газов, частота вращения вентилятора, зубчатой передачи. С увеличением частоты вращения коленчатого вала уменьшается уровень составляющих, обусловленных действием опрокидывающего момента, и возрастает уровень составляющих, вызванных неуравновешенными силами инерции и их моментами. Динамическую модель при образовании аэродинамического шума процессов впуска и выпуска отработанных газов двигателя представляют и анализируют по скорости пульсирующего потока, так как в этом случае процесс преобразования энергий описывается функцией акустического импеданса впускных и выпускных каналов

SpЬIX ( ю) = W ( ю) Sp ( ю);

Ср ( ю) = Яа ( ю) Sрых ( ю), отсюда получаем среднее значение спектральной плотности потока

Ср (ю) = (ю)Ж (ю) Я (ю),

где Sвp (ю) и SЬЬых (ю) — соответственно спектральные плотности амплитуд скорости пульсирующего потока на входе (от клапана) и выходе системы прохождения стенки ограждения глушителя; Ж (ю) — передаточная функция по скорости распространения звука до и после стенки ограждения.

Основная частота и гармоники возмущающих сил связаны с частотой вращения коленчатого вала двигателя следующими соотношениями: процесс сгорания, впуска и выпуска отработавших газов /1 = Кп1 / (60т); неуравновешенные силы инерции второго порядка вращающихся и возвратно-

поступательно движущихся масс /2 = Кп / 60; посадка клапанов /3 = knz-к / (60т); перекатывания зубьев шестерён /4 = Кпшzш / 60; вращения вентилятора /5 = Кпвzв / 60, где К — кратность колебаний (К = 1); п, пш, пв — соответственно частоты вращения вала двигателя, ведущей шестерни и вентилятора;; — число цилиндров; т — коэффициент тактности двигателя; гк, гв — соответственно число клапанов, зубьев ведущей шестерни и лопастей вентилятора.

Следовательно, в диапазонных частотах возмущающих сил f\,...,f можно проводить суммиро-

i

вание колебаний ^ = X f , влияющих на внутреннюю полость кабины. Частота свободных коле-

1

баний кабины зависит от жёсткости опор крепления Ск и массы кабины тк

/к = ск/ тк

Тогда отношение ^^ / /к = W (f) характеризует передаточную функцию интенсивности колебаний по частоте возмущающих сил. Основное условие виброизоляции кабины должно находится в пределах:

fmax < / < n

0,4 к 6^72'

где fmax — максимальная частота колебаний несущей системы транспортного средства.

Численно интенсивность колебаний от возмущающих сил равна энергии, переносимой звуковой волной за единицу времени. Энергетической характеристикой звукового поля является плотность

энергии Js , или энергия звуковой волны, заключённая в единице объёма замкнутого контура и равная усреднённой по времени сумме потенциальной и кинетической энергии волны. Суммарная звуко-

i

вая энергия, проходящая через стенки кабины, составляет X I[As Vi, где I — интенсивность звука,

1 '

действующего на i -ю стенку кабины; As — площадь ограждения (внутренняя полость кабины);

Vi — звукопроводимость кабины. При установившемся динамическом режиме эта энергия равна звуковой энергии, поглощаемой в кабине:

i i

X IiAs, Vi = /rOAst ; = X IiASl Vi / aAsy ,

1 г Z 1 г Z

где 1к — интенсивность звука в кабине; а — средний коэффициент поглощения звука в кабине; As — общая площадь внутренних поверхностей кабины.

Уровень интенсивности звука в кабине, численно равный уровню звукового давления

L=10lgzp/ As Ю,], 1 z

где I0 — пороговое значение интенсивности звука,; [Z ] — допустимый уровень звука в кабине, [ LK ] = 10—12Вт/м2.

Нагрузочные характеристики упругого и демпфирующего устройств подвески зависят также от опорных подушек рессор. Для такой системы используют уравнения вертикальных и продольно-угловых колебаний транспортного средства:

¿о + + 4тг 2/>0 = О;

Фо + 4^Ф/ФФ0 + 4тг2/ф2ф0 = 0, где z0, ф0 — соответственно координаты вертикального и углового поворота подрессоренной массы транспортного средства; ^ , f — относительные коэффициенты затухания и частоты при вертикальных колебаниях подрессоренной массы; ^ф, f — относительные коэффициенты затухания и

частоты при продольно-угловых колебаниях подрессоренных масс транспортного средства.

На практике нагрузочную характеристику принимают в виде линейной зависимости вертикальной динамической нагрузки. Значения коэффициентов динамичности knwaF от вертикальной силы F от-

носительного затухания колебаний выбирают из диапазона (0, 2 0,3) кдинР . Собственную частоту {0) колебаний вычисляют с помощью координатных частотных характеристик:

(®2 + 1>2п2 ) к2 -(ы2п2 + ®2) кЬ = 0;

—а(iv2nz + ю?) k + (ю? ~у2 + ) k

ю?

где а = тп. / т ; 2п = 2к / тп ; ю2 = 2с / тп ; ю2 = 2с / т ; т0 — масса переднего мос-

0? 1 ' 2 р 01 ' 2 р 0?' 0 ш 1 ' О 1 1

та; т. — масса подрессоренной части автомобиля; кр — коэффициент сопротивления рессор;

1 р

2п = 2к / т • ю2 = 2 (с + с ) /т • k и к ^ комплексные частотные характеристики систем,

5 р 1' 5\рш/1'2 Ь

передающих вертикальные (2 ) и угловые (Ь) возмущения; к2 = 2 / q; к^ = Ь/ q; Ср, Сш — соответственно жёсткость рессоры и шины; 2 — среднее значение вертикального колебания подрессоренной массы; q — среднее значение высоты неровности дороги.

По частотным характеристикам можно найти:

к = А / А; к = А, / А; А = с + 1Ю; Д. = с +1Ю,

2 2 "Ь Ь 2 1 1 Ь 2 2 7

где С1 = ю2ю2;Ю, = 2пю]у; с2 = ю2 (ю2 — V2); Ю2 = 2п2ю2^; А — определитель системы.

Определитель системы имеет вид

( ю2 — V2 + 1У2П2 ); — ( 1У2П2 + ю2)

-(гг?п2 + ю?) а; (ю? - v2 + iv2nz) где с„ = у4 — у2 Цю? + ю? + 4nz (П — n a )J — аю! + ю?®?;

= c + /D,

o 0 -

D0 = —?

An + nt) — v (nю? + п?ю;: — ?anгю? )] .

Если функция возмущений от неровности дороги задана в виде спектральной плотности , то

ч

спектральные плотности распределения перемещений и ускорений точки середины моста составят:

5 =1 к =1 к \2у4Б .

2 I 2 | д' г | г | д

Деформация упругого элемента подвески Ар = — г • Соответственно для частотной характеристики коэффициент деформации подвески можно выразить как

2 =(с2 — с, )2 — (Р2 — Ю ) ^ = с2 — Ю2 '

о о

Коэффициент деформации подвески будет иметь вид

кд = — к (1)+ ^^ к (1),

L 4 L

где а, Ь — оси координат центра тяжести автомобиля; Ь — база автомобиля; ку, к т — частотные

^, к(12) г1 ' 22

характеристики переднего и заднего мостов; X — расстояние от центра тяжести моста до точки замера амплитуды колебаний.

Индекс (1) означает, что частотную характеристику следует определять по отношению к неровности дороги, влияющей на колесо. Зная внешние силы, можно рассчитать переходные процессы и спектральную плотность колебаний отдельных масс транспортного средства. Значение спектральной плотности относительных перемещений агрегатов, относящихся к массам, расположенным согласно цепной схеме компоновки, к которой приложено возмущающее воздействие, позволяет установить интенсивность затухания колебаний в зависимости от частоты воздействий.

>

Максимальное значение спектральной плотности относительных перемещений достигается при частоте колебаний от 2,5 до 10 Гц. Резонансная частота составляет 10 и 40 Гц. Спектр связи возбуждений от неровности дороги [5] имеет вид

(L Л

^(св)= h) C°S® v ,

V v У

где S^ — действительная часть взаимного спектра возбуждений подвески; Sq (h) — спектральная

плотность неровности дороги.

Амортизатор создаёт момент сопротивления при крене транспортного средства или силу затухания колебаний, пропорциональные скорости перемещения его рабочего элемента. Так как амплитуда колебаний подрессоренной массы зависит от степени затухания, то

d2n +2 о da + can

—— Вш0- - a = 0;

dt2 ° dt J„

dt j

п.м

d2 г +2„ dz + can

ß®0 — —n— n = 0,

где X — амплитуда колебаний подрессоренной массы от неровности дороги; в — коэффициент рассеяния энергии в гидравлическом амортизаторе; Юо — частота собственных колебаний подрессоренной массы; с( — жёсткость подвески при угле наклона рамы; Jn м — момент инерции подрессоренной массы.

Транспортные средства подлежит длительному использованию, работоспособность в процессе эксплуатации поддерживается проведением планово-предупредительного технического обслуживания и текущего ремонта, которые до капитального ремонта многократно повторяются после определённой наработки. Величину расчётной наработки в виде энергозатрат JS на перевозку грузов находят из выражения

JSi =\L

i (kyß+nö )] +1 RPh (Г ) + Fhh tg n + (Fw + Fj )hg - Ffrk 14 0, 272,

'=1 J (цв

где Ь — пробег за рассматриваемый период; тг- — масса транспортного средства; ку,Р — соответственно коэффициенты использования грузоподъёмности и пробега; По — коэффициент использования снаряженной массы транспортного средства; — сила трения трущихся звенев; (г) — длина контакта трущихся поверхностей или радиус звена; , Ffo — сила дорожного сопротивления при подъёме; /2tga — высота подъёма дорожного полотна; а — угол наклона дорожного полотна; Fw Fj, Ff — соответственно, сила сопротивления воздушного потока, инерционная сила, сила сопротивления качению колеса, к^ — высота центра тяжести транспортного средства; Гк — радиус колеса; Хдв — время

нахождения транспортного средства в рабочем режиме; 0,272 - коэффициент перевода из Н-м в кВтч .

Учитывая, что на выполнения транспортной работы затрачивается энергия, которая имеет более тесную корреляционную связь с отказами на 24,8%, чем с километрами пробега, то периодичность контроля диагностирования Sт определяют

^ = ТоJs ,

где то = DП / DTрр коэффициент оптимальности диагностики; Js — средний ресурс между отказами.

Сбор и обработка статистических данных по автомобилям ЗИЛ выполнены в автотранспортном предприятии, табл. 1.

Таблица 1

Эксплуатационные характеристики автомобилей

Группа автомобилей ЗИЛ Суточный пробег, км Средний ресурс между отказами, тыс.кВт-ч Трудоёмкость, н-ч/тыс.кВт-ч Коэффициент оптимальности Периодичность диагностирования, тыс. кВт-ч

текущего ремонта диагностирования

I 154 19,82 3,5 0,75 0,214 4,24

II 128 15,60 4,0 1,60 0,40 6,24

III 102 13,27 5,42 1,53 0,282 3,74

IY 93 13,01 10,0 7,0 0,70 9,10

Y 91 9,55 18,0 16,2 0,90 8.59

Средние значения 113,6 14,25 8,18 5,41 0,49 6,38

Из данных табл. 1 видно, транспортные средства, имеющие минимальный ресурс, реже проходят диагностический осмотр из-за частого проведения текущего ремонта. Средние значения периодичности проведения диагностирования вполне удовлетворяют требованиям надёжности, получаемым через два технических обслуживания. После обслуживания транспортное средство ставится на пост диагностики с целью проверки состояния агрегатов и качества проведенного технического обслуживания, удовлетворяющего требованиям на всем диапазоне значений. Одним из условий, обеспечивающих эксплуатационную надёжность, является повышение качества технического обслуживания и текущего ремонта. С целью повышения ресурса транспортного средства, кроме использования системы обслуживания и ремонта необходимо проводить их корректировку. Если рассматривать конструкцию транспортного средства с учётом силовой установки, то затраты энергии будут выражены в виде

JQ = ан Ут— L 1,162-10—3,

итр

где — путевой расход топлива; Н — теплотворная способность топлива; ут — удельный вес топлива; итр — передаточное число трансмиссии; 1,162- 10-3- переводной коэффициент из Дж в кВт-ч.

Комплексным показателем транспортных средств может быть энергетический коэффициент оперативной готовности или технического использования, который определяется из выражения

1 11* ш—3

QsLHyt- 1,16 -10"

_ u тр

ч "7

min,

L

(^уР+Па )] + X (Г ) + Fhl2 tg « + ^ + Fj )hg — Ffrk | -10,272

I г=1 ] ¡дв

где к — коэффициент комфортабельности, учитывающий эргономические свойства рабочего места водителя.

Если коэффициент оперативной готовности не обеспечивает минимум, то необходимо провести диагностирования транспортного средства. Для более полной оценки разработанной конструкции необходимо использовать дополнительные критерии, например, оценка эксплуатационной технологичности, металлоёмкости, комфортабельности, надёжности и др.

Таким образом, использованный ряд критериев оптимальности даёт возможность обосновать эффективность изготовления данного транспортного средства для сферы эксплуатации.

Заключение. Таким образом, математическое моделирование процесса проектирования даёт возможность создавать новые конструкции транспортных средств. При выполнении проектно-конструкторских работ большое значение имеет поиск научно-технической информации и использование научных статей, опубликованных в специальных журналах. Повышение значимости информационного обеспечения на современном этапе при создании новой техники подтверждают следующие данные: затраты на научно-техническую документацию возросли в несколько раз. Это свидетельствует об актуальности автоматизации информационно-справочного обслуживания проектных работ с использованием математического моделирования в отрасли машиностроения.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Dyakov I., Prentkovskis O. Optimization problems in designing automobiles. Vilnus, Transport, 23(4), 2008, pp. 316—322.

2. Tanczos K., Torok A. Linear optimization model of urban areas'operating efficiency, Vilnus, Transport, 22 (3), 2007, pp. 225—228.

3. Дьяков И. Ф. Основы оптимизации в автомобилестроении. М.: Машиностроение, 2012. 386 с.

4. Yusubov FaxraddinValiogli, Babayev Rauf Kamail Ogli, Mansurov Farkhad Ogli. Mathematical Moddeling and optimization intracylinder processfran internal // EUROPA ISCHE FACHHOCH SCHULE, 2014, pp. 73-75.

5. Бойков В. П., Гуськов В. В., Жданович Ч. И. Многоцелевые гусеничные и колёсные машины. Проектирование. М.: Изд-во «Новое знание», 2017. 296 с.

6. Дьяков И. Ф., Моисеев Ю. В. Основы подрессоривания транспортных средств // Вестник машиностроения. 2019. №9. С. 9- 15.

REFERENCES

1. Dyakov, I.;Prentkovskis, O. Optimization problems in designing automobiles, Vilnus,Transport, 23(4): 2008, pp.316—322.

2. Tanczos, K; Torok, A. Linear optimization model of urban areas operating efficiency, Vilnus, Transport, 22 (3): 2007, pp. 225—228.

3. Dyakov I. F. Fundamentals of optimization in the automotive industry. Moscow, Mechanical Engineering, 2012, 386 p.

4. Yusubov Faxraddin Valiogli, Babayev Rauf Kamail Ogli, Mansurov Farkhad Ogli. Mathematical Modeling and optimization intracylinder process fran internal. EUROPA ISCHE FACHHOCH SCHULE, 2014, pp. 73—75.

5. Boikov V. P., Guskov V. V., Zhdanovich Ch. I. Mnogocelevye gusenichnye i kolyosnye mashiny. Proektirovanie. [Multi purpose tracked and wheeled vehicles. Designing]. Izd-vo «Novoe znanie» [Publishing house «New knowledge»]. 2017, 296 p.

6. Dyakov I. F., Moiseev Yu. V. Osnovy podressorivaniya transportnyh sredstv [Fundamentals of springing vehicles]. Vestnik mashinostroeniya [Bulletin of Mechanical Engineering]. 2019, No. 9, pp. 9- 15.

Статья поступила в редакцию 23.02.2022; одобрена после рецензирования 01.03.2022; принята к публикации 10.03.2022.

The article was submitted 23.02.2022; approved after reviewing 01.03.2022; accepted for publication 10.03.2022.