CC BY
25
УДК 629.1.032
DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-5-574-583
ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ МЕТОДИКИ ОБОСНОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ
В.Н. Кузнецова1, Р.В. Романенко2
1ФГБОУ ВО «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)», 2Омский автобронетанковый инженерный институт,
г. Омск, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Высокие темпы освоения новых территорий, развития строительного и дорожно-транспортного комплекса, добычи и транспортировки полезных ископаемых невозможно без машин и оборудования. Использование в качестве базового шасси гусеничного движителя имеет как преимущества, так и недостатки. Одной из главных проблем является обеспечение подвижности гусеничной техники. Использование силовых агрегатов и трансмиссий смешанных типов позволяет решить эту научную проблему и обеспечить эффективность выполнения технологических операций при эксплуатации гусеничных машин.
На современных транспортных машинах применяются трансмиссии самых различных типов, в том числе и электромеханические трансмиссии (ЭМТ). В такой конструкции преобразование крутящего момента и изменение частоты вращения ведущих колес гусеничного движителя осуществляется за счет тяговых электродвигателей (ТЭД). Целью применения в составе гусеничных машин электромеханической трансмиссии является повышение тягово-динамических свойств и топливной экономичности и, как следствие, улучшение свойства подвижности машины. Объединение в составе гусеничной машины (ГМ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и электрических машин позволяет максимально использовать преимущества последних и скомпенсировать недостатки, присущие каждому из них. Улучшение этих показателей достигается главным образом за счет различных рабочих характеристик тягового электрического двигателя (ТЭД) и накопителя энергии (НЭ).
Методы исследования. В качестве базовой основы проведенных теоретических исследований служил системый анализ. Разработана математическая модель движения гусеничной машины с электромеханической трансмиссией. Использовались методы теории алгоритмов.
Результаты. Разработана и приведена структурная схема компоновки последовательного типа электромеханической трансмиссии гусеничной машины, защищенная патентом РФ. Разработан алгоритм взаимодействия ее элементов с учетом различных режимов движения машины. Приведены основные математические зависимости, входящие в методику обоснования эксплуатационных характеристик гусеничной машины с электромеханической трансмиссией.
Обсуждение и заключение. Использование разработанных подходов и методики позволят производить расчет составных элементов электромеханической трансмиссии для обеспечения требуемой подвижности гусеничной машины, оценивать ее топливную экономичность, а также ее максимальную и среднюю скорость движения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: гусеничная машина, электромеханическая трансмиссия, методика, алгоритм.
БЛАГОДАРНОСТИ. Авторы выражают благодарность редакции журнала «Вестник СибАДИ» и рецензентам статьи.
Поступила 16.09.20, принята к публикации 23.10.2020.
Авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.
Прозрачность финансовой деятельности: авторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.
Для цитирования: Кузнецова В.Н., Романенко РВ. Основные аспекты методики обоснования эксплуатационных характеристик гусеничной машины с электромеханической трансмиссией. Вестник СибАДИ. 2020; 17 (5): https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-5-574-583
© Кузнецова В.Н., Романенко РВ.
Контєнт доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-5-574-583
BASIC ASPECTS OF METHODOLOGY FOR JUSTIFYING. THE PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF.
A TRACKED MACHINE WITH ELECTROMECHANICAL TRANSMISSION
V.N. Kuznetsova1, R.V. Romanenko2
Siberian State Automobile and Highway University, Automobile and Highway University (SibADI), 2Omsk Automobile and Armored Engineering Institute
Omsk, Russia
ABSTRACT
Introduction. High rates of new territories development, the development of the construction and road-transport complex, mining and transportation of minerals is impossible without machinery and equipment. The use of a caterpillar propeller as a base chassis has both advantages and disadvantages. One of the main problems is ensuring the mobility of tracked vehicles. The use of mixed-type power units and transmissions allows solving this scientific problem and ensuring the efficiency of technological operations during the operation of tracked vehicles. Modern vehicles use a variety of transmission types, including electromechanical transmission (EMT). In such a design, torque conversion and change in the speed of the drive wheels of the caterpillar propulsion device are carried out by means of traction electric motors (TEM). The aim of the use of electromechanical transmission in tracked machines is to increase the tractive-dynamic properties and fuel economy and, as a result, to improve the mobility of the machine. The combination of an internal combustion engine (ICE) and electric machines in a caterpillar machine (CM) makes it possible to maximize the advantages of the latter and compensate for the disadvantages of each. These improvements are achieved mainly through the different performance characteristics of the traction electric engine (TEE) and the energy storage device (ESD).
Research methods. A system analysis served as the basis for the theoretical studies. A mathematical model of the motion of a tracked vehicle with an electromechanical transmission has been developed. The methods of the theory of algorithms were used.
Results. A structural diagram of the arrangement of a series connection of elements of an electromechanical transmission of a tracked vehicle, protected by a patent of the Russian Federation, has been developed and presented. An algorithm has been developed for the interaction of its elements taking into account the movement of the machine. The main mathematical relationships included in the methodology for substantiating the operational characteristics of a tracked vehicle with an electromechanical transmission are presented.
Discussion and conclusion. Using the developed approaches and methodology, it will be possible to calculate the components of the electromechanical transmission in order to ensure the required mobility of the caterpillar machine, to assess its fuel economy, as well as its maximum and average speed.
KEYWORDS: tracked vehicle, electromechanical transmission, method, algorithm.
GRATITUDES. The authors express their gratitude to the Russian Automobile and Highway Industry Journal editorial staff and the reviewers of the article.
Submitted 16.09.20, revised 23.10.2020.
The authors have read and approved the final manuscript.
Financial transparency: the authors have no financial interest in the presented materials or methods. There is no conflict of interest.
For citation: Kuznetsova V.N., Romanenko R.V. Basic aspects of the justification procedure performance characteristics tracked machine with electromechanical transmission. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2020; 17 (5): https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-5-574-583
© Kuznetsova V.N., Romanenko R.V.
Content is available under the license Creative Commons Attribution 4.0 License.
ВВЕДЕНИЕ
Значительный прогресс в развитии и производстве малогабаритных электрических машин, силовой и управляющей электроники, накопителей энергии с высокой емкостью [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] способствуют совершенствованию и модернизации транспортных машин, оснащенных гибридными силовыми установками и электромеханическими трансмиссиями не только для колесной техники, но и для гусеничной техники гражданского и военного назначения [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18]. В связи с этим перспективными направлениями исследования являются: определение и обоснование конструктивных параметров агрегатов электромеханической трансмиссии, гибридной силовой установки, различные режимы работы электромеханической трансмиссии при эксплуатации гусеничной машины. Электромеханическая трансмиссия гусеничной машины представляет собой сложный технический объект, в котором организуется совместная работа целого комплекса отдельных устройств. При этом каждое звено такой системы нацелено на решение общей задачи - повышение тягово-динамических свойств, увеличение запаса хода, улучшение топливной эффективности машины. Необходимым условием достижения данной цели является определение рациональных характеристик основных элементов электромеханической трансмиссии.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Основой выполняемых расчетов являются требования к подвижности разрабатываемой гусеничной машины, а также конструктивные параметры и характеристики ее комплектно-тягового силового электрооборудования (гибридная силовая установка, накопители энергии, тяговые электрические двигатели). Для обоснования эксплуатационных характеристик разрабатываемой гусеничной машины (ГМ) с электромеханической трансмиссией (ЭМТ) необходимо провести расчеты показателей тягово-динамических свойств и топливной экономичности.
Основными этапами методики проведения расчетов являются:
- установление исходных данных (тип машины, ее основные параметры, условия эксплуатации, технические требования к комплексному показателю подвижности и др.);
- разработка базовой структурной схемы электромеханической трансмиссии;
- определение временной зависимости суммарной мощности на ведущие колеса, требуемой для преодоления сил сопротивления при движении машины;
- предварительный выбор основного тягового силового оборудования и установление его расчетных параметров;
- разработка алгоритма работы электромеханической трансмиссии, обеспечивающего минимальный удельный расход топлива первичного источника энергии и максимальное использование энергии рекуперации при криволинейном движении и торможении;
- расчет энергетических характеристик электромеханической трансмиссии и распределения передаваемой мощности на ведущие колеса для различных участков движения (в том числе уточнение методом последовательных приближений оптимального соотношения мощности к ведущим колесам от гибридной силовой установки и от накопителей энергии);
- расчет топливно-экономических характеристик электромеханической трансмиссии в цикле движении ГМ для вариантов соотношений величин, передаваемой мощности на ведущие колеса по механическому и электромеханическому каналам.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Для реализации расчета разработана математическая модель движения гусеничной машины с электромеханической трансмиссией для различных режимов движения (разгон, движение с постоянной скоростью, торможение) [19]. Математическая модель разработана с учетом структурной схемы компоновки последовательного соединения элементов электромеханической трансмиссии гусеничной машины1 (рисунок 1). В последовательной схеме тяговое усилие создается только электроприводом. Поскольку гибридная силовая установка (ГСУ), состоящая из двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и генератора, не создает непосредственно тяговое усилие на
1 Патент на полезную модель RU 196668 Российская Федерация, МПК B62D55/08. Электромеханическая трансмиссия гусеничной машины / Романенко РВ., Сергеев В.В., Дружинин П.В., Дмитрук А.В.; заявитель и патентообладатель ФГ-КВОУ ВО «Военная академия МТО им. генерала армии А.В. Хрулева» МО РФ. - № 2019125086; заявл. 06.08.2019; опубл. 11.03.2020, бюл. № 8.
ведущие колеса, то мощность, передаваемая ГСУ, должна быть не меньше, чем средняя мощность, требуемая для движения машины, а развиваемая мощность и момент тягового электродвигателя (ТЭД) должны соответствовать максимальной мощности и максимальной тяговой силе.
Управление работой электромеханической трансмиссии осуществляется блоком управления (БУ), обеспечивающей контроль и управление основными элементами электромеханической трансмиссии [20, 21]. Блок управления электромеханической трансмиссией обрабатывает информацию о текущем состоянии отдельных агрегатов трансмиссии, величинах задающих сигналов и формирует управляющие сигналы:
- по мощности ДВС, передаваемой на ведущие колеса;
- по частоте вращения коленчатого вала ДВС;
- по напряжению, току якоря и току возбуждения генератора;
- по напряжению, току якоря и току возбуждения тяговых электродвигателей;
- по температуре якоря и частоте вращения тяговых электродвигателей;
- по напряжению на клеммах и току нагруз-ки/зарядки накопителей энергии.
В блок управления ЭМТ поступают также управляющие сигналы от датчиков величин тяговой мощности и тока якоря тяговых электродвигателей в режиме рекуперативного торможения.
Последовательность и условия распределения мощности в электромеханической трансмиссии должны основываться на условиях движения и обеспечивать выполнение требований к динамике, а также обеспечивать минимальный расход топлива ДВС.
Из приведенной структурной схемы (см. рисунок 1) следует возможность реализации двух режимов работы ЭМТ:
1. Раздельная работа дизель-генератора и накопителя энергии.
2. Совместная работа дизель-генератора и накопителя энергии.
Различие данных режимов состоит в том, что при раздельной работе Г и НЭ на отдельных участках движения энергия поступает на ТЭД только от генератора. При совместной работе имеет место одновременная работа Г и НЭ на ТЭД.
14
Управляющее
устройство
— - Механика
— - Сигнальная линия
— - Силовая линия
Рисунок 1 - Структурная схема компоновки последовательного соединения элементов электромеханической трансмиссии гусеничной машины: ДВС - двигатель внутреннего сгорания; НЭ - накопитель энергии; АБ - аккумуляторная батарея; ТЭД - тяговый электродвигатель; BK - ведущие колеса; БУ - блок управления; СП - силовой преобразователь
Figure 1 - Block diagram of the serial connection layout elements of electromechanical transmission of a tracked vehicle ICE - internal combustion engine; ES - energy storage;
SB - storage battery; TM - traction motor; DW- driving wheels; CU - control unit; PC - power converter
Целесообразность ренлизании нога иле иного режима ЗЕвнеот от несколькло фоктг-ров, среди них основными ннтнются:
- требуемые значено- момента дтн ДбЄГПЄ-чения движения із эаданных условиях;
- степень зарпженнежт и МЭ;
- оптимальные (но дслониям митли итецрт
удельного расхода РЕпелов) зтно моіндк-
та и частоты вращолитиглаДВЛ;
Основываясь на нгзотыпых режимах е-т боты электромеханическнГ тАЗнсмиссин по-следовательногн инпи пі осеовным лглнтте-ятиях по органннАГИГЭНОрГЗТЕПГВЁ рабоны дизель-генератора л ноленин ЭМО -ожня предложить баНТРЫЗ аМЕОрЫКМ фунлртотн-рования агрегатовЕтергнпезаснаки и і^і^іНт^а оптимального с точкз епгиея ксеряытыненЕОй эффективности ртжимы даботзі ОТ1Т, представленный на рисункеО,
Согласно предлвжцнгому алгоритм0 риро-ТЫ ГЛИНЄнОМЄХЕНнчнСКОИ а.ыгА—ннеый інонняо выделить следующие ЫТНОВНЫе деЖГТ1Ы |ВКбО-око
1. Режим инттпилгиогт разкона и говорота.
ДаН—Ы- ТГ>ГИО НЄО-КОДИМ .едея ОеАСПГОНННН динамтЕЗЫттх покавтег-лей ИМ, н гакже для треодилыиго препятствий. Нри ^т^гаі т—збут-мая длы реализмът зайеннены нокс^і^^'^і^я и ГК-ЧОПТЫ жощпысты и соответствйыто момянн но лглуТЭД обеспечивается совместной ра-бозый Г и -ОТ. Ровное н повоаот метилы нян-і-^і^сі^^н^очнн^с^я по схеме: ДВС - Г - И - ТЭД - БР - ВК (Л - ыкиаратое, И и йнвы—тоо, ЛР -тнооЕ ЫАНИягир).Распредаленин оягокотоіощв полос огДОС н гт НЭ произволов-и бл—код Опр-гтеняыЕЫОМ в сохчнетсонис ос то-озиндом И-іО—тгіение.
Г, Режнм равно—нтного агижонин ЕМ. Этот рожым цкоинообразен в случае, когда требуемы. момезк -а оожоТЫД в^іэ^^ь^і—^^ет момтио ЕТ-С, Мтэд > Мдвс, однако частота вращения ДАїС ыоотоотствует оптимальной по значению Гделыното ргзнхода топлива. Обеспечивает-Аы набоиоК т—лько генератора. Равномерное прямолинейное движение выполняется с при-з—доіо зод-щах колес по схеме: ДВС - Г - И -ТЭД - БР е ВК. В этом случае возможен заряд ыянопиЕелеГ энергии от генератора по каналу ЩЫС -Г-И- Ж Э.
К. Таится движения, когда требуемый момент на валу ТЭД равен моменту ДВС, Мтэд = Мдвс. Движение осуществляется только за счет энергии генератора, при этом часть энергии поступает на заряд накопителя.
4. Режим снижения скорости движения. В данном режиме момент и частота вращения
вала ТЭО їлиихше МдлЄо Мтэд < Мдвс .0-нтем скучат тныотине сдты —торти я ти шігнлі і^^іэсда-ется на заряд НЭ по каналу ВК - БР - ТЭД - И
-иэ.
П—Д СПТИМЕНЬСЫМТ КЫНТВЕИТ —К НруТИЫДев
го и омежто и частоты вращения коленчатого нате ДИЫ ооогонитевнюеня тркнозснннсик к Мдвс и г>двс, при которых достигаются мини-мальаые значения удельного расхода топлива g дляданной мощностиДВС.
Особенностью предложенного алгоритма управления ЭМТ является то, что определено условие подключения второго потока мощности от накопителя энергии, которым является перегрузка ДВС по моменту, а в качестве органа управления движением ГМ рассматривается силовой преобразователь (ПС), параметры которого можно изменять во времени для изменения режимов движения (разгон, поворот, движение с постоянной скоростью, торможение). В силовом преобразователе изменение параметров обеспечивает «коэффициент трансформации», характеризующий кратность уменьшения напряжения после ПС, на входе ТЭД. До силового преобразователя потенциал равен напряжению генератора, а после равен напряжению генератора, деленному на коэффициент трансформации. Такая схема работы электромеханической трансмиссии обеспечивает минимальный удельный расход топлива первичного источника энергии и максимальное использование энергии рекуперации при криволинейном движении и торможении.
Блок-схема алгоритма работы электромеханической трансмиссии разработана с учетом различных режимов движения гусеничной машины (разгон, криволинейное движение (поворот), торможение) [22], что o6e^CT^L^ı^E^aeT минимальный одельнсй расход тонлина )Є2о вичного источника энергии и максимальнто использование энергии рекуперации при криволинейном движении и торможении (рисунок 2)[23, 24].
Сила тяги на ведущих колесах ГМвыража-ется через электромеханические характеристики ТЭД.
К электромеханическим характеристикам относятся зависимостиследующих величин от тока электродвигателя /тэд (/я) :
- число оборотов якоря электродвигателя (скорость вращения) пд;
- вращающий момент на валу электродвигателя М;
- коэффициент полезного действия электродвигателя η^
6Ζ9
івшпор Aj}snpu| Лемцбін рие 9|!qoujo}nv uejssny эщ l/IÜV9HO мин±оэд 0Ζ0Ζ~Ϊ00Ζ ©
дL - anssj snonupuoo OZOZ 'S ou ‘zI. '|од gι - еюЛиіяа сіэйон ионєоамо ozoz 'S ön 'L \ woj_
(9) Д
‘Чі
и-
і dl, <ιγ гггєіт.т
Г + тнтгг- ч· ?· И
(9) ■—·
і
PM -
Ju Mi
- + ------dU · di · Лєі]Д[
Ы
· <ki§is + — · ("d~"d + к - M)
9
1 = 6 I "
(Є) i[cbsoo1s + 0uis-(tJd-ud-Id + id)]Y= JA
İZ) ^[(buıs^ + cbsoo-^d-^d-’d+ Μ)]— = JX
.XtiUdl
-eJMatf XM»09hMcli>i9Lre xisaojbi а хиіїїснвяинєоа ‘adaiou хіяніишвілі ‘хияоаьисіїяаиє іэьЛ ьоіаьи
-аь Modoıo» сняюоннэдооо ионяиэшьиию ‘иэ -MOOMIAIOHBdl M0^09hMHBX9IAI0dl>l9Lre о іянитвілі MOHhMHaoAj ьинэжиаЬ1 яиаРоілі ввяоэьйівіліэі -вілі BHBaoaıoHamdaaooA ‘[дз] - [93] эяшвіліэі ионнвР хіяннэйкаэой logBd эаоноо вн
■mi9iBJMaüodı>i9Lre bdοήβ яıoodo>ıo ьваошА - m ІкйэіВ-ійаЬЫіяэйе ojoaojbi киахоиэР о-юнеэиои хнэиИиффео» - Veıü !g ‘9U9iBJMatj'odı>i9Lre ілюао-ікі вн эинэж -KduBH - №i/7 !ιλι·η ‘HU9iBJMatj,odı>i9Lre ojoaoj -ні Аива вн 1НЭІЛ101Л1 MiıftıcHBftiBda - эй
Γι’) ‘ m —
ΘLrAlΛldoφ OU »M10Md91>IBd
-BX іліэйнваоеяйойой O B19h09d9U ІЛІЭіАй кэіэкй -attoduo ( νεί[ ) B»moııd9i>iBdBX
)йэшош auıBua uoijobj) - деш^ :)иэшош ю)в;эиэВ /asap - оаді/ц
.'Λχ/sиэр ABjaua іеощоаіа ао/лар aBejojs ÂBjaua - енд :)иэшпо ощоа/а jo}Bjaua6 - гд :)иашпо ощоа/а jo}ouı uopoej) - дєшд іарщал payoej) e jo uo/ss/u/sue^ /ео/иецоэшо^оэ/э sjuauiaja jo шщиоВ/е uopoejaju! ащ jo uiejBeip yoo/g - z эліВц
ыіэшегпад огоюаьпсішнаїїє огоаогьш шнэілюі/й - дєші/ц
‘есіошесіэнэг-яііэапд шнэілюі/й - оаді/ц :ппгсІэне ыіэшпйохен ппгсіанє поюаипсішнаїїє яшооншоьи - єнд :есІошесІэнэг єхош огоюаипсішнаїїє яшоонїпоілі - гд ibuauıeanagoduiHaııe огоаогьш єхош oгo>ıoэhndш>ıэίIЄ яшоонїпоілі - дєшд :іянптеі/\і поньпнаоАг nnooımoнedш noxoэhnнєxэı/\ıodшxэίIЄ аошнаї/иаііє ьпашопадоіліпега ΒΐηωηάοΒίΐβ еі/иахо-ноіід - ζ хонАопд
SZ- 9nss| snonujjuoQ 0303 'S ou 'l \ '|од gі - вмоЛиіяа сіэілюн ионєоамо ОЗОЗ 'S ön 'L \ woj_
leujnop Aj}snpu| Леллцбщ pue a||qomo}nv uejssny эщ Mt/V9HQ мин±оэд ОЗОЗНЮОЗ ®
(εΟ
■ h-, /souadJij· _ зоплоід, V ti? - h™
іиавюоо іянит
-Білі кинажиаУ uxnh ве вит oJOHauaiBaoüauo -ou иоиооиіліонвсіі йояээьйнвхэіліосііяэйе O AOJ июонйоїлі иоілюЛдосІї вниьииаа KKHüado nioodoxo ионнкоюои ndu isooBdi хвхювьА вн аинажиаії вн HBHHOhBdiBO ‘umdoHe - зоплзл^.
ЭЦІ7
‘BUMl олоняиоіваороизои MOMOOMlAIOHBdl ИОХЭ -9hMHBX91AI0dl>l9Ue О ИХЭОНВЮА ИОЭОиИЭ ИОН
-tfudgnj 9HOJOBd udu isooBdi хвхювьА вн эин -эжиаЬ1 вн HBHH9hBdiBe ‘HMJd9He - э<шл:)^у atfj
(7,\ . эопаоЛі/ I зоііазЛтт- _ ооіілзл
3iiV + d V—
19HU9B10
-oo эоилэ{У BheBdgo кинажиаУ uxnh вє вииі олоняиаіваоїґаиоои ц/\|0 о BdoiBdaHaj-auaeHü MMJdaHB MoiAiaAgadi вниьииэа UBHdBiAiiAiAQ
■ HU91BJ и a üodı» э иє ojoaojm ‘киаіииохвн ‘BdoiBd9H9J ojoaojm он -нэаіоіэаіооо tfu» - ‘ 9Й
(ц) · νψ,. «L· ■ = Щй
Ό ‘tici я 0Н -LO HMJd9He іэвйАю -ou BHOJOBd aooahodu a ojodoiox эйнэьэі a ‘ылі -9da - Іоннэаюіэаюоо umdaHe киаіииох -вн и ихаонвюА иоаоиио HOHÜHdgHJ яіэонйоілі _ эоиА0Луу ‘ehoBdgo BHOJOBd uiAiada - d3 ай
(8)
єн
d3 + + d3
λ> =
АЭЛтт
dV
θuAıлıdoφ ou uoiaKuatfaduo BHOJeBd аивіє вн лэ^у umdaHe uBHdBiAiiAiAo
aHOJeBd вн киииэА oj -oaojm и июонйоїлі ионяивіліиохвілі MoiAiaAgadı нинаьаиоадо июоіліиЬ'охдоан киаоиоА єи κοιοι -Bdngiaa HMJdaHe иаиаіииохвн яіэонйоілі ‘оннааіоіааіооо ‘и киаівлиаййіхаиє олоаол -m яіоонйо|/\| нинажиаР ээ kuü MoiAiaAgadı ‘июонйоїлі uaHtfado яіваоаюіэаюоо внжиоР и вннкоюои ounaBdu хвх BHOJeBd эо
-oahodu а вииі олоняиаюаоУаиэои иаиооиїлі -OHBdi MoxoahMHBxaiAiodixaue o BheBdgo AOJ июонйоїлі вниьииэа oih ‘Я1И1Э1Л1Ю laAtfauo
■оннэаюіэаюоэ киаівлиаййіхаиє ojoaojm ‘BdoidaaHM ‘BdoiBdaHaj ниахоиэР ojoh -eauou інаиііиффєох - Veiu ‘ Щ ‘ JU !он -нэаюіэаюоо umdaHe киаіииохвн и ихаонвюА иоаоиио ионй^дш яюонйоїлі - єнд/‘ ЮЛЫ эй
июоіліиоиавє єи uoiaHuatfaduo ши вивнвх oJoxoahHHBxaiAiodixaue ULDI
ід ‘вииі
олоняиэ^аоРэиоои nnooniAioHBdi иохоэьинвх -aiAiodixaue nmdaHe иаиаіииохвн tfudBe вн квілі -aAtfoxoBd AOJ яюонйоїлі - ‘J-a ‘cxaiood
-oxo ионнвРве ионнкоюои о иинажиаР uutf AOJ яіэонйоілі нваоіхэчдо UBHgadıou - эопл^Ы эй
(О О
зоїідзл эоплоЛДГ _ зоидол.,
Лее™ аіґ™ — эи2™
fc^инэжвdıяa ей uoiaHuatfaduo AOJ Я100НЙ01АІ UBHgadıou UBHdBiAiiAiAo
h/JX ‘И100НЙ01АІ ИОН -ЯиВІАІИОХВІАІ ЭlΛIИЖЭd а ваиииоі tfOXOBd - Nulr) lauBadaiHH ілн вн инаївлизР вива олоївьнаиох uHHahiBda віоювь - и !% ‘auBadaiHH іліч вн инаївлизЬ1 nxeAdJBe - ?ε?/ :(ь/лх /,9'εχ— = ті 'ь/jx Z.T6S'0 = ci'HHw/go/h/jx ζ_οι . ςζΊ
= р'иип/go/h/jx t_0X ■ szi'£ = 0 ) tsnHBd
-OJO ojaHHadiAHa ианаївлизР uutf nnhBiAinoxodu -ив іяїнаиИиффєох - rl‘d‘p‘D :oBh/jx ‘auBadai -ни їли вн BaHuuoitfoxoBd йіяннэаонллі- л™£) эй
(6)
NUir
(_____El______) =
θuAıлıdoφ ou
uoiaHuatfaduo ваиииоі tfoxoBd йіяннэаош|/\|
ω
■ Veıu. Щ. eH(3)w +
+ ■ Ии ■ Λίι· (з)ЛЭіА/ = (і)шЫ
:[дз] оіяюоіліиоиавє uoiaHuatfaduo вииі олоняйэі -ваоРэиоои nanooniAioHBdi noxoahHHBxaiAiodixaue о хзуу іянитвілі оэиох хийАРэа яюонйо|/\|
нйэійжйаЬ' oJOHhHHaoAj и BdoixAtted t/LDI - WjLi ‘dU ladoixAtted a виоиь aisHhoiBWadau -d| !ілі ‘воэиох олэйАРэа oAntiBd - !ілін ‘оннэаіоіэаіооо хвээиох хийАРэа вн и aoeoiAidoı хйхоэьйнвхэілі ‘nauaiEJuatfodixaue ‘BdoiBdaHaj 0iHH9hi9iAi9d9u Аіліоаоход нинэиаих -oduoo іяінэіліоілі — ΖΉ|/\| ‘1>1|Л| ‘Z±|/\| ‘l±|/\| ‘гїїє±ілі ‘"Є±|Д| ‘°|Д| !JX ‘И1Л1ВЭЭВ1Л1 ІЛІИН X HIAIiqHH9HHtj'900HdU о иэи -9iBJH9tj'odıx9uexi49oıdog и йіоэжві diHah ead -9h nahiutfoxodu ‘иоо ионяивхи^эа оняйэійоон -ίο BoAudox nnhdaHH ιηθιλιοιλι -гр ‘ф ‘°р liHAdJ о оэиох uHHadi иио хийоїниавюоо xisHhadauou вілііліАэ хвх HBiAiaHuatfaduo ‘оэиох хэоа ошнэй -aiAiadau Аіліоаоход unHauanioduoo вино - ^ ;Н ‘оэиох o^инэжи9^J,эdэu anHauanioduoo -ad ‘ud !μ ‘хвоэиох хийАРэа вн илт іяиио - zd ‘ld ;jx ‘іянитвілі воовілі -ш Іэ/ÜBd ‘nauaiBJnab'odixaue хіяаолт и BdoiBdaHaj uHHahiBda іяіоювь -z\t&L(r) ' іувсі ‘uojA noaoodAx - ώ !ілі ‘ічнит
-ВІЛІ И10ЭЖВ1 BdlH8h іяївниМоох -°А ‘°X !о ‘КІЛІ -ada aahiAxai-j. :кинаьвнєодо аийоїАРаио іян -ваоєяиоиои (д) - (з) HHHaHaBdA θιλιθιοηο д
где Сц - суммарное время движения по участку типовой трассы, с, і4[5Супос - суммарная величина требуемой энергии дизель-генератора с ЭМТ последовательного типа за цикл движения образца.
ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные значения мощности при заданных параметрах гусеничной машины позволят провести предварительный выбор его основного тягового оборудования - ДВС и генератора (ГСУ), тяговых электрических машин и накопителей энергии. Основные эксплуатационные параметры накопителей энергии (плотность энергоемкости, плотность электроэнергии, время заряда и разряда, внутреннее сопротивление) определяются исходя из заданных и расчетных массовых, эксплуатационных и энергетическихпараметров.
Последующий анализ полученных расчетных характеристик электромеханической трансмиссиипозволятпровести:
- оптимизацию области рабочих режимов и составатяговогооборудования;
- оптимизацию алгоритма работы с заданными фактическими характеристиками агрегатов врежимахдвижения.
Реализация методики позволяет производить расчет составных элементов электромеханической трансмиссии для обеспечения требуемой подвижности гусеничной машины, оценивать ее топливную экономичность, а также ее максимальную и среднюю скорость движения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Дидманидзе О.Н., Иванов С.А., Пуляев Н.Н. Эффективность тягово-транспортных средств при использовании накопителей энергии. Москва, Мегапринт, 2018.189 с.
2. Гук М.Э., Юденков В.С. Синтез оптимального регулятора с переключаемой структурой для управления асинхронным электродвигателем: материалы конф. Минск, БГУИР 2014. 359-362 с.
3. Gai J., Huang Sh., Zhou G., LI Sh. Design method of power coupling mechansism scheme for double side motors coupling drive transmission // China Mechanical Engineering. 2014. 25(13). С. 1739-1743. DOI.org/10.1016/j.egypro.2017.03.707.
4. Aspalli M.S., Asha R., Hunagund PV. Three phase induction motor drive using IGBTs and constant V/F method // International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2012. Vol. 1. Pp. 463-469.
5. Rachana G., Priya M., Parmod K., Rohit G. Design of unity power factor controller for three-phase induction motor drive fed from single phase supply // Journal of Automation and Control Engineering. 2014. Vol. 2. № 3. Pp. 221-227.
6. Кулаков Н.А., Селифонов В.В., Черанёв С.В. Выбор оптимальной конструкции механической части электрической трансмиссии специального колесного шасси 8х8 // Известия МГТУ «МАМИ». 2010. № 1. 78-82.
7. Gomberg B.N., Kondakov S.V., Nosenko L.S. Imitatingmodelling ofthemovementofafast-moving tracked vehicle fitted with electrical transmission // Bulletin of South Ural State University. Power Engineeringseries.2012.Issue18.No.37. Pp. 73-81.
8. Тышкевич С.А. Перспективы развития автомобилей с гибридной силовой установкой // Сборник материалов III Международной научно-практической конференции «Архитектурно-строительный
си ,дорожно-транспортный комплекс: проблемы,
перспективы, инновации». Омск, СибАДИ, 2019. С. 148-151.
9. Лепешкин А.В. Критерии оценки энергоэффективности многоприводных колесных машин. Москва, Автомобильная промышленность, 2010. №10.С.19-23.
10. Кулаков Н.А., Лепешкин А.В., Черанев С.В. Разработка и исследование математической модели полноприводного четырехосного автомобиля с электротрансмиссией. Москва, Известия МГТУ «МАМИ», 2011. № 2 (12). С. 95-105.
11. Robert William T. Drive configuration for skid steering vehicles. USA. US2010/0184550 A1[P]. 2010. 7.22p.
12. Polak F., Walentynowics J., Simulation of thehybrid propulsion system for the small unmanned vehicle // Journal of KONES Powertrain and Transport. 2011Vol. 18.No.1.471-478.
13. Савинкин В.В., Кузнецова В.Н. Разработка конструкции гибридного привода поворотной платформы землеройной машины для выполнения строительных работ // Вестник СибАДИ. 2015. № 1 (41).С.17-24.
14. Коротких Ю.С. Современное состояние машинно-тракторного парка Российской Федерации: основные тенденции и перспективы развития / Ю. С. Коротких, Ю. В. Чутчева // Международный технико-экономическийжурнал.2016.№ 6. 25-29.
15. Исаков П.П. Иванченко П.Н., Егоров А.Д. Электромеханические трансмиссии гусеничных тракторов. Теория и расчёт. Ленинград, Машиностроение, 1981. 302 с.
16. Galvagno E., Velardocchia M., Rondinelli E. Electro-Mechanical Transmission modelling for series-hybrid tracked tanks // International Journal of Heavy Vehicle Systems 19 (03). 256-280. doi. 10.1504/ IJHVS.2012.047916.
17. Walentynowicz Je. Hybrid and electric power drive combat vehicles. Journal of KONES Powertrain and Transport. 2011. Vol.18, № 1. 471-478.
18. Colyer Ron E. The use of electric and hybrid-electric drives in military combat vehicles. Journal of Battlefield Technology. 2003. Vol. 6. № 3. 11-15.
19. Романенко РВ., Дружинин П.В., Сергеев В.В. Реализуемая схема комбинированной силовой установки с электромеханической трансмиссией наземного робототехнического комплекса, выполняющего задачи материально-технического обеспечения // Наука и военная безопасность. Омск, ОАБИИ. 2018. № 12. С. 21-26.
20. Савочкин В.А. Статистическая динамика транспортных и тяговых машин. Москва, Машиностроение, 1993. 320 с.
21. Держанский В.Б. Алгоритмы управления движением транспортной машины. Курган, Изд-во Курганского гос. ун-та. 2010. 142 с.
22. Фаробин Я.Е. Теория поворота транспортных машин. Москва, Машиностроение, 1970. 176 c.
23. Романенко РВ. Сергеев В.В. Моделирование криволинейного движения роботизированной военной гусеничной машины с электромеханической трансмиссией // Робототехника и техническая кибернетика. Т 8. № 1. Санкт-Петербург, ЦНИИ РТК. 2020. 34-40.
24. Щербо А.Н., Наумов А.Н., Щербо Е.В., Ма-коклюев А.И. Типовые циклы движения гусеничных образцов бронетанкового вооружения и техники // Наука и военная безопасность. 2017. № 1 (8). 64-68.
25. Носов Н.А., Галышев В.Д., Волков Ю.И., Харченко А.И. Расчёт и конструирование гусеничных машин / Н.А. Носов, В.Д. Галышев, Ю.И. Волков, А.И. Харченко. Ленинград, Машиностроение, 1972. 360 с.
26. Котиев Г.О., Горелов В.А., Мирошниченко А.В. Синтез системы управления тяговыми электродвигателями для индивидуального привода ведущих колес автомобиля // Наука и образование: электронное научно-техническое издание. 2011. № 12.
27. Горелов В.А., Котиев ГО., Мирошниченко А.В. Разработка закона управления индивидуальным приводом движителей многоосной колесной машины // Известия вузов. 2012. №1. С. 49-59.
28. Горелов В.А. Математическое моделирование многозвенных колесных транспортных комплексов с учетом особенностей конструкций сцепных устройств // Наука и образование. 2012. № 2.
REFERENCES
1. Didmanidze O.N., Ivanov S.A., Pulyaev N.N. Effektivnost' tyagovo-transportnyh sredstv pri ispol'zo-vanii nakopitelej energii [Efficiency of traction vehicles when using energy storage devices]. Moscow: Megaprint. 2018. 189. (in Russian)
2. Guk M.E., Yudenkov V.S. Sintez optimal'no-go regulyatora s pereklyuchaemoj strukturoj dlya up-ravleniya asinhronnym elektrodvigatelem [Synthesis of an optimal regulator with a switchable structure for controlling an asynchronous electric motor: materials conf.]. Minsk, BSUIR. 2014.359 -362. (in Russian)
3. Gai J., Huang Sh., Zhou G., LI Sh. Design method of power coupling mechansism scheme for double side motors coupling drive transmission. China Mechanical Engineering. 2014; 25(13): 1739-1743. DOI: org/10.1016/j.egypro.2017.03.707.
4. Aspalli M.S., Asha R., Hunagund PV. Three phase induction motor drive using IGBTs and constant V/F method. International Journal of Advanced Research in Electrical, Electronics and Instrumentation Engineering. 2012; 1: 463-469.
5. Rachana G., Priya M., Parmod K., Rohit G. Design of unity power factor controller for three-phase induction motor drive fed from single phase supply.
Journal of Automation and Control Engineering. 2014; 2(3): 221-227.
6. Kulakov N.A., Selifonov V.V., Cheranyov S.V. Vybor optimal'noj konstrukcii mekhanicheskoj chas-ti elektricheskoj transmissii special'nogo kolesnogo shassi 8x8 [The choice of the optimal design of the mechanical part of the electric transmission of the special wheeled chassis 8x8]. Izvestiya MGTU “MAMI”. 2010; 1: 78-82. (in Russian)
7. Gomberg B.N., Kondakov S.V., Nosenko L.S. Imitating modelling of the movement of a fast-moving tracked vehicle fitted with electrical transmission. Bulletin of South Ural State University. Power Engineering series. 2012; 18(37): 73-81.
8. Tyshkevich S.A. Perspektivy razvitiya avto-mobilej s gibridnoj silovoj ustanovkoj [Prospects for the development of vehicles with a hybrid power plant]. Collection of materials of the III International scientific and practical conference «Architectural and construction and road transport complex: problems, prospects, innovations». 2019. 148-151. (in Russian)
9. Lepeshkin A. V. Kriterii ocenki energoef-fektivnosti mnogoprivodnyh kolesnyh mashin [Criteria for evaluating the energy efficiency of multi-drive wheeled vehicles]. Moscow, Automotive industry. 2010; 10: 19-23. (in Russian)
10. Kulakov N.A., Lepeshkin A.V., Cheranev S.V. Razrabotka i issledovanie matematicheskoj modeli polnoprivodnogo chetyrekhosnogo avtomobilya s elek-trotransmissiej [Development and research of a mathematical model of an all-wheel drive four-axle vehicle with electric transmission]. Izvestiya MSTU «MAMI». 2011; 2 (12): 95-105.
11. Robert William T Drive configuration for skid steering vehicles. US2010/0184550 A1[P]. 2010-7-22.
12. Polak F., Walentynowics J., Simulation of the hybrid propulsion system for the small unmanned vehicle // Journal of KONES Powertrain and Transport. 2011; 18(1): 471-478.
13. Savinkin V.V., Kuznetsova V.N. Razrabotka konstrukcii gibridnogo privoda povorotnoj platformy zemlerojnoj mashiny dlya vypolneniya stroitel'nyh rabot [Development of the design of a hybrid drive of a rotary platform of an earthmoving machine for performing construction work]. Bulletin of SibADI. 2015; 1 (41): 17-24. (in Russian)
14. Korotkikh Yu.S., Chutcheva Yu.V. Sovremen-noe sostoyanie mashinno-traktornogo parka Rossijskoj Federacii: osnovnye tendencii i perspektivy razvitiya [Current state of the machine and tractor fleet of the Russian Federation: main trends and development prospects]. International technical and economic journal. 2016; 6: 25-29. (in Russian)
15. Isakov PP, Ivanchenko PN., Egorov A.D. Elektromekhanicheskie transmissii gusenichnyh trak-torov. Teoriya i raschyot [Electromechanical transmissions of tracked tractors. Theory and calculation]. Mechanical engineering. 1981.302 p. (in Russian)
16. Galvagno E., Velardocchia M., Rondinel-li E. Electro-Mechanical Transmission modelling for series-hybrid tracked tanks. International Journal of Heavy Vehicle Systems. 19 (03). 256-280. DOI: 10.1504/IJHVS.2012.047916.
17. Walentynowicz Je. Hybrid and electric power drive combat vehicles. Journal of KONES Powertrain and Transport. 2011; 18(1): 471-478.
18. Colyer Ron E. The use of electric and hybrid-electric drives in military combat vehicles. Journal of Battlefield Technology. 2003; 6 (3): 11-15.
19. Romanenko R.V., Druzhinin P.V., Sergeev V.V. Realizuemaya skhema kombinirovannoj silo-voj ustanovki s elektromekhanicheskoj transmissiej nazemnogo robototekhnicheskogo kompleksa, vypol-nyayushchego zadachi material'no-tekhnicheskogo obespecheniya [The implemented scheme of a combined power plant with an electromechanical transmission of a ground-based robotic complex, performing the tasks of material and technical support]. Science and military security: Scientific and practical journal. 2018; 12: 21-26. (in Russian)
20. Savochkin V.A. Statisticheskaya dinamika transportnyh i tyagovyh mashin [Statistical dynamics of transport and traction machines]. Moscow, Mechanical engineering. 1993. 320 p. (in Russian)
21. Derzhansky V.B., Taratorkin I.A. Algoritmy up-ravleniya dvizheniem transportnoj mashiny [Algorithms for controlling the movement of a transport vehicle: monograph]. Kurgan, Publishing house of the Kurgan state un-that. 2010.142 p.
22. Farobin Ya.E. Teoriya povorota transport-nyh mashin [The theory of rotation of transport vehicles]. Moscow, Mechanical Engineering, 1970.176 p. (in Russian)
23. Romanenko R.V., Sergeev V.V. Modelirovanie krivolinejnogo dvizheniya robotizirovannoj voennoj gusenichnoj mashiny s elektromekhanicheskoj transmissiej [Modeling curvilinear movement of a robotic military tracked vehicle with electromechanical transmission]. Robotics and technical cybernetics. 2020; 8(1): 34-40. (in Russian)
24. Shcherbo A.N., Naumov A.N., Shcherbo E.V., Makoklyuev A.I. Tipovye cikly dvizheniya gusenichnyh obrazcov bronetankovogo vooruzheniya i tekhniki [Typical cycles of movement of tracked samples of armored weapons and equipment]. Science and military security. 2017; 1 (8): 64-68. (in Russian)
25. Nosov N.A., Galyshev V.D., Volkov Yu.I., Kharchenko A.I. Raschyot i konstruirovanie gusenichnyh mashin [Calculation and design of tracked vehicles]. Leningrad, Mashinostroenie, 1972. 360 p. (in Russian).
26. Kotiev G.O., Gorelov V.A., Miroshnichenko A.V. Sintez sistemy upravleniya tyagovymi elektrod-vigatelyami dlya individual'nogo privoda vedushchih koles avtomobilya [Synthesis of a traction motor control system for an individual drive of the driving wheels of a car]. Science and Education: Electronic Scientific and Technical Edition. 2011; 12. (in Russian)
27. Gorelov V.A., Kotiev G.O., Miroshnichenko A.V. Razrabotka zakona upravleniya individual'nym privodom dvizhitelej mnogoosnoj kolesnoj mashiny [Development of a control law for the individual drive of propellers of a multi-axle wheeled vehicle]. Proceedings of universities. Mechanical engineering. 2012; 1: 49-59. (in Russian)
28. Gorelov V.A. Matematicheskoe modelirovanie mnogozvennyh kolesnyh transportnyh kompleksov s
uchetom osobennostej konstrukcij scepnyh ustrojstv [Mathematical modeling of multi-link wheeled transport systems taking into account the design features of coupling devices]. Science and Education. 2012; 2. (in Russian)
ВКЛАД СОАВТОРОВ
Кузнецова В.Н. Формулирование проблемы исследований. Формулировка направления и темы исследования. Руководство процессом разработки темы. Выбор методологии и методов исследования (50%).
Романенко Р.В. Обзор результатов предшествующих исследований. Постановка задач исследования. Обозначение алгоритма аналитических исследований. Формулировка результатов и выводов (50%).
AUTHORS’ CONTRIBUTION
Viktoria N. Kuznetsova. A research problem statement. The area and subject of the research statement. A guide to the theme development process. A selection of the research methodology and methods (50%).
Roman R. Romanenko. A review of the results of the previous studies. A research tasks statement. A designation of the algorithm for analytical studies. A results and conclusions statement (50%).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Кузнецова Виктория Николаевна - д-р техн. наук, проф., Scopus Author ID 8671569200, проф. кафедры «Эксплуатация и сервис транспортно-технологических машин и комплексов в строительстве» ФГБОУ ВО «СибАДИ» (644080, г. Омск, пр. Мира, 5 e-mail: dissovetsibadi@bk.ru).
Романенко Роман Владимирович - старший преподаватель 7-й кафедры ремонта бронетанковой и автомобильной техники, Омский автобронетанковый инженерный институт, филиал Военной академии материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В. Хрулева (ВА МТО) (644098, г. Омск, Военный 14-й городок, 119, roman82enko@mail.ru).
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Victoria N. Kuznetsova - Dr. of Sci., Professor, Scopus Author ID 8671569200, Maintenance and Operation of Transport and Technological Machines and Complexes in Construction Department, Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education Siberian State Automobile and Highway University (SibADI), (644080, Omsk, Mira ave, 5 e-mail: dissovetsibadi@bk.ru).
Romanenko Roman Vladimirovich - Senior lecturer, the 7th Repair of Armored and Automobile Equipment Department, Omsk Automobile and Armored Engineering Institute, a branch of the A.V. Khrulev Military Academy of Logistics (VA MTO) (644098, Omsk, 14th Military town, 119, roman82enko@mail.ru).
