Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

2594

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.01.2021

Размер:

27.18 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 364 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Далее по формуле №17 подсчитывается неточность воспроизведения поворота колес идеальным водителем θвод.ид. (соответствует строке 1 в табл. 1, σθ=0,0015 рад при коэффициентах ΔKj=0, табл. 2). С учетом совместного проявления собственной неточности воспроизведения поворота колес идеальным водителем, неточности реакции технической системы груженого АТС (формула №18), получаем эквивалентную неточность (формула №19) в диапазоне оценки ее величины с вероятностью 0,95, то есть в пределах ее отклонения. Потом по формулам № 20 определяются промежуточные величины Фi, выбираются минимальное из полученных четырех их значений, вычисляется промежуточная величина «А» (формула № 21), а по формуле №22 (с предварительной оценкой суммарного коэффициента КΣ учета состояния конкретного водителя, которая рассчитывается по строкам табл. 1 и 2 и формуле № 23) – критическая скорость vкр и ее диапазон (формула № 25), обусловленные совместно проявляемыми неточностями реакции технического средства и реального водителя (формула № 24). Для этого в табл. 1 выбирается строка, соответствующая реальному водителю, и оттуда – σp и σθ, т.е. среднеквадратичные величины задержки по времени реакии и неточности воспроизведения угла поворота управляемых колес. Последняя из операций – определение предельной рекомендуемой скорости по обоим вариантам АХ (формулы № 26 и 27).

В качестве примера приведем результаты сопоставления предельных скоростей для идеального водителя, соответствующего строке 7 табл.1 (σp=0,23с и σθ=0,0017 рад), и водителя, соответствующего строкам 1.3, 2.2, 3.2, 4.1, 5.2, 6.2 табл. 2, для которого ∑Kj∑=1+0,02+0,08+0,2+0,05+0,05+0,3=1,88. В результате получаем θвод1=0,00241 рад;θвод2=2•0,00241•1,8=0,008676 рад.

А Фmin m 0,8 10 2,46 19,68 м/с = 185 км/ч; ∆vкр.вод.1= 5,47 м/с = 20 км/ч;

vкр.вод.2			19,86 0,00876		=8,4 м/с = 30,3 км/ч; м/с →
	2			0,0074 0,00876
		0,0075 0,00876
30,3 км/ч;
vпр.вод.1 185 1,2 20				=152 км/ч (для		идеального водителя) и
			185 100
vпр.вод.2 185 1,2 20,3 1,85 2,85 185 99,28=85 км/ч						для второго водителя

после четырех часов движения в болезненном подавленном состоянии, но без температуры, в сумерках, при стаже ≤5 тыс. км на участках прямолинейного движения по сухой дороге.

По варианту АХ1, если в единой системе "водитель–автомобиль– дорога" на прямой предельные неточности отклонения управляемых колес технической системы составляли ±0,00746 рад, а водителя – ±0,00246 рад, предельная скорость составит vпр=0,77·185=142,5 км/ч.

Приведенные выше расчетные соотношения могут быть положены в основу алгоритма индивидуальной бортовой компьютерной системы обеспечения активной безопасности АТС. В частности, система АХ2 должна быть реализована в виде устройства предупреждения индивидуального пользования для водителей, особенно склонных к переоценке своего опыта или имеющих недостаточный стаж.

											Таблица 1

			Водитель					Характеристика водителя
№	пол		профессиональная деятельность				t	, с
						возраст	p		р, с		, рад.
						возраст
1	М		Операторы	технических		18 24	0,60		0,20		0,0015
2			устройств,	спортсмены,		24 35	0,50		0,17		0,0015
			военные и т.п.
3			военные и т.п.			35 50	0,50		0,17		0,0015
4						50 60	0,80		0,26		0,0020
5						60 75	1,00		0,33		0,0025
6						75	1,20		0,40		0,0030
7			Работники социальной		сферы,	18 24	0,70		0,23		0,0017
8			юристы,	экономисты,		24 35	0,60		0,20		0,0017
			медицинские	работники,
9			медицинские	работники,		35 50	0,60		0,20		0,0017
			работники торговли и т.п.
10			работники торговли и т.п.			50 60	0,80		0,26		0,0023
10						50 60	0,80		0,26		0,0023
11						60 75	1,10		0,35		0,0030
12						75	1,20		0,40		0,0031
13	Ж		Операторы	технических		18 24	0,60		0,20		0,0017
14			устройств,	спортсмены,		24 35	0,60		0,20		0,0017
			военные и т.п.
15			военные и т.п.			35 50	0,60		0,20		0,0017
16						50 60	0,90		0,30		0,0025
17						60 75	1,00		0,33		0,0032
18						75	1,30		0,43		0.0035
19			Работники социальной		сферы,	18 24	0,75		0,25		0,0020
20			юристы,	экономисты,		24 35	0,65		0,22		0,0020
			медицинские	работники,
21			медицинские	работники,		35 50	0,65		0,22		0,0020
			работники торговли и т.п.
22			работники торговли и т.п.			50 60	0,80		0,25		0,0025
22						50 60	0,80		0,25		0,0025
23						60 75	1,20		0,40		0,0030
24						75	1,30		0,43		0,0035
											Таблица 2

№			Фактор и его величина					Kj		K 1 Kj
фактора
1		Продолжительность непрерывной работы, ч:
1.1		0 2						0		1
1.2		2 4						0,005		1,05
1.3		4 8						0,2		1,2

Продолжение таблицы 2

2		Состояние здоровья:
2.1		Здоров				0		1
2.2		t 37 C				0,08		1,08
2.3		t = 37,0 37,5 С				0,18		1,18
2.4		t = 37?5 38 C				0,35		1,35
2.5		t = 37,5 38 С				0,35		1,35
2.6		кровяное давление, мм Нд:				0		1
2.6		125/85				0		1
2.7		140/95				0,08		1,08
2.8		160/100 и выше				0,15		1,15
3		Наличие алкоголя в крови, промилле:
3.1		0,0				0		1
3.2		0,5 (0,5 л пива, 30 мл крепких напитков)				0,2		1,2
3.3		0.5 (1 л пива, 100 мл., крепких напитков),				1		2
3.3		управлять ТС не рекомендуется
4		Эмоциональное состояние:
4.1		повышенная радость				0,05		1,05
4.2		угнетенное				0,1		1,1
4.3		тревога, стрессовое состояние				0.3		1.3
5		Время суток; освещенность
5.1		светлое время, ясно				0		1
5.2		сумерки, пасмурно				0,05		1,05
5.3		ночь, ясно				0,2		1,2
5.4		туман, дождь, снег с видимостью 300 м				0.5		1,5
5.5		видимость 100 300 м				0,7		1,7
5.6		видимость 40 100 м				1,2		2,2
5.7		видимость 40 м				2		3
6		Рабочий стаж, тыс. км:
6.1		5				0,8		0,8
6.2		5 15				0,3		1,3
6.3		15 30				0,2		1,2
6.4		30 50				0,1		1,1
6.5		50				0		1
		50

Примечание – Управлять АТС более 8 ч, при температуре 38 и давлении 160/100 и выше, в
тревожном и стрессовом состоянии и видимости менее 40 м не рекомендуется; при стаже до
5 тыс. км управление целесообразно лишьв присутствии водителя-наставника.
								Таблица 3

№				Формула			Примечания
фор
мулы
1			b	≈0,48	Статический коэффициент
	1		L		распределения весовой
					нагрузки на переднюю ось

Продолжение таблицы 3

m = mсн + mгр , hа = hсн

m - масса груженого АТС, mсн

– снаряженная масса, mгр –

масса груза

≈0,52

Статический коэффициент

распределения весовой

нагрузки на заднюю ось

груженного АТС

Динамические коэффициенты

, 2

нормальных реакций на

переднюю и заднюю оси

р угол поворота рулевого

57ip

колеса АТС ; ip

передаточное отношение

рулевого привода, 0 – угол

поворота управляемых колес

техi

0,007Li

0,00284Li

Li продольная база АТС

2,46

техi – техническая неточность

воспроизведения поворота

пов L

, R L

управляемыми колесами

пов угол поворота для

движения по радиусу R

автомобиля; R радиус

поворота АТС

раз

1 - (см. п. 1)

Rz01

1mg

0,42H

Г BГVw

2Li

HГ - габаритная высота

раз

BГ - габаритная ширина

Rz02

2mg

0,42H

Г BГVw

Vw - суммарная скорость

2Li

лобового воздушного потока

тор

m - (см. п. 2)

Rz01

1mg 0,4 1,05HГ BГVw

hw - высота центра давления

тор

воздушного потока

Rz02

2mg 0,42HГ BГVw 2L

- ускорение АТС

раз

передний привод, передняя

Fz01

mv mg mg(0,3 )

ось, разгон

Fzраз02 разmg

передний привод, задняя ось,

разгон

тор

Торможение, задняя ось,

Fz02

(0,3 )mg тор

одинаково для всех вариантов

привода

тор

Торможение, передняя ось,

Fz01

(0,3 )mg тор

одинаково для всех вариантов

привода

Fzраз02 разmg

Задний привод, передняя ось,

разгон

Продолжение таблицы 3

Fzраз02

(0,3 )mg раз

Задний привод, задняя ось,

разгон

Fz01 (0,15 )mg раз

Полный привод, передняя ось,

разгон.

Fz02

(0,15 )mg

Полный привод, задняя ось,

раз

разгон.

вод.ид. техi

техi - (см.

п. 6)

техническая

неточность

воспроизведения

поворота

управляемыми

колесами

вод.ид.

- ошибка в управлении

углом

поворота

идеального

водителя (по таб.1)

KTCH

1 0,2(m mCH )

Коэффициент учета загрузки

mn mCH

АТС, m - полная разрешенная

масса

(см. таб.1)

эквi

(,0666 техi )

(,0666 техi)

KTCH

Выбираем

раз

/ 2;

Ф1

Rz01

Fk1

min

сопоставлений по п.20

Rzраз02 2

Fkраз2

Ф2раз

/ 2;

Rzтор01 2

Fkраз1

Ф1тор

/ 1;

Rzтор02 2

Fkтор2

Ф2тор

/ 2

Li продольная база АТС

Фmin

А – промежуточная величина

A (см. п.21)

экв (см. п.19)

кр1

эквi

К 1 Кi

Ki коэф-т учета состояния

водителя по таб.2

- (см. таб.1)

техi

вод

- (см. таб.1)

K - (см. п.22)

Ошибкав определении

Vкр

А вод

критической скорости вварианте

экв вод texi

вод

АХ2 из-за статистических

оценок ошибок управления

Vпр

0,77Vкр

По варианту АХ1

вод

(см. п. 17)

вод

1,2 V

кр

ид

водид

По варианту АХ2

пр

кр

100

СЕКЦИЯ 3 ПРОБЛЕМЫ КОНСТРУКТИВНОГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

АВТОМОБИЛЕЙ

УДК 629.331

КОМБИНИРОВАННЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА

Н.Е. Александров, канд. техн. наук, доц.; Н.А. Гулий Челябинское высшее военное автомобильное командно-инженерное училище

Одним из решений проблем уменьшения расхода углеводородного сырья и загрязнения окружающей среды отработавшими газами является совершенствование автомобильных энергетических установок (ЭУ) на базе тепловых двигателей в направлениях повышения их экономичности и снижения токсичности [1,3,4]. Несмотря на противоречивость этих задач, их решение во многом связано со снижением тепловых потерь в процессах энергопреобразований в двигателе и трансмиссии [1]. Радикальным методом решения указанной задачи является реализация принципиальной возможности аккумулирования и утилизации энергии в форме теплоты, содержащейся в отработавших газах, например в тепловых аккумуляторах, коогерационных установках и различных расширительных машинах [6]. Такое решение может обеспечить повышение коэффициента полезного действия (КПД) ЭУ на 15-30%, а также существенно снизить токсичность отработавших газов [1,4,6,7]. Поскольку другие способы совершенствования тепловых двигателей в направлении повышения их КПД к настоящему времени практически исчерпаны [1,4,6,7], а практическое применение этого метода в автомобильных ЭУ достаточно проблематично, решение указанной проблемы особенно актуально для ЭУ легковых автомобилей, доли расходов топлива и кислорода воздуха, а также доля токсичных выбросов которых в общей массе потребления углеводородного сырья и выбросов отработавших газов автомобилями является преобладающей [3].

В связи с ограниченностью резервов совершенствования ЭУ, как энергопреобразующей системы, целесообразен анализ надсистемных факторов, а именно критериев эффективности автомобиля в целом и их взаимосвязи с выходными показателями ЭУ.

Современный легковой автомобиль является многоцелевым транспортным средством. Его эффективность в общем случае равна:

К э П мi Тi Со

Пэт То Сi ,

(1)

Пэт ,То и

где Пмi ,Тi и Сi - текущие производительность, основные затраты и соответствующее время работы, Cо - эталонные производительность, затраты и долговечность агрегата.

Для анализа преобразуем выражение (1) в следующий вид [1,2]:

К э

П мi Тi

Gто

м экс

(2)

Т1

Т 2

По То

Gтi

т экс

где П0 ,GТ0 - эталонные производительность автомобиля и эксплуатационный расход топлива при реализации оптимальной тягово-скоростной характеристики; Пмэкс , GТэкс , и Т1 - относительные средние производительность,

эксплуатационный расход топлива и соответствующее время работы автомобиля при этом; Т2 - относительное время работы автомобиля при достижении эталонных показателей; Т1 +Т2 1.

Практика эксплуатации легковых автомобилей показывает, что их характеристики, близкие к эталонным (Т2 =0), практически не реализуются, коэффициент использования мощности двигателя составляет 0,3-0,5 при существенном ухудшении экономичности и повышении токсичности [1,3,4,5,6,7]. Причины указанного состоят в том, что номинальная мощность двигателя выбирается не по требуемой величине для преодоления основных сопротивлений движению, а по величине требуемой для кратковременных разгонов. В результате эффективность легкового автомобиля составляет не более Кэ =0,2-0,4. В то же время, в технике для других транспортных средств, эффективность, как характеристика степени соответствия реализуемого эффекта применения потенциальному, находится на уровне не ниже Кэ= 0,75-0,8 [1].

Таким образом, с позиций целесообразности расходования ресурсов, легковой автомобиль недостаточно эффективен, особенно в качестве городского автомобиля. Рассмотренное подтверждает сложившееся мнение о нецелесообразности создания и массового производства многоцелевых автомобилей и указывает необходимость более широкого применения специализированных городских автомобилей ограниченного радиуса действия, особенно в крупных городах [3.5.6,7]. Для реализации концепции городского автомобиля, которая позволит существенно повысить его эффективность, необходимо сформулировать концепцию его ЭУ. Её главными положениями являются:

-целесообразность максимально возможного снижения мощности теплового двигателя и оптимизации его рабочих режимов для повышения экономичности и снижения токсичности отработавших газов;

-необходимость аккумулирования энергии отработавших газов и инерции движения автомобиля и ее последующее использование для обеспечения требуемых динамических показателей автомобиля;

-возможность частичного восстановления запаса энергии за счет внешнего источника.

Реализация указанной концепции возможна применением различных комбинированных энергетических установок (КЭУ), использующих принципы аккумуляции и рекуперации энергии [4,5,6,7]. Возможны различные схемы КЭУ, однако в настоящее время наиболее разработаны КЭУ в виде энергопреобразующих систем, включающих подсистемы (рис.1.): первичный тепловой двигатель (ПТД), электрогенератор (ЭГ), электрохимический аккумулятор (АК) и тяговый электромотор (вторичный двигатель) с трансмиссией, либо непосредственно мотор – колеса (рис. 1).

Тепловой двигатель

Электрогенератор		Аккумулятор

Тяговый электромотор

Полезная работа

Рис.1. Комбинированная энергетическая установка

Они выполняются по параллельной, последовательной или смешанной схемам и характеризуются возможностью рекуперации части энергии автомобиля.

Согласованием характеристик подсистем с позиций достижения требуемых выходных показателей и применением современных систем управления удалось создать эффективные автомобильные КЭУ и внедрить их в производство. Полученные преимущества КЭУ компенсируют их недостатки, связанные с значительным усложнением конструкции. Так, при мощности ПТД на 25-30% меньше чем в автомобиляханалогах, достигнуто повышение топливной экономичности в среднем на 15-20% при снижении токсичности отработавших газов на 30-50% [4.5,7]. Однако возможны схемы КЭУ, реализующие рассмотренные принципы другими средствами.

Для их синтеза следует выделить следующие главные функции, выполняемые КЭУ, исходя из сформулированной концепции:

-преобразование химической энергии топлива в тепловую и механическую работу;

-аккумулирование энергии в тепловой и механической форме; -использование аккумулированной энергии; -рекуперация части энергии движения автомобиля.

Морфологический анализ с помощью матрицы «функция-средство реализации» позволил синтезировать схему КЭУ в виде энергопреобразующей системы обеспечивающей, на наш взгляд, максимальное снижение тепловых потерь и потерь на торможение автомобиля, пригодной для использования на мобильной технике и конкурентноспособной по сравнению с рассмотренной выше, в следующем виде (рис. 2).

Первичный тепловой двигатель

Аккумулятор		Тепловой
механической энергии		аккумулятор

Вторичный тепловой двигатель

Полезная работа

Рис. 2. Комбинированная энергетическая установка

Предлагаемая КЭУ, в виде энергопреобразующей системы, состоит из первичного теплового двигателя (ПТД), аккумуляторов энергии в форме теплоты и работы (АТ и АР) и вторичного теплового двигателя (ВТД), использующего накопленную в аккумуляторах энергию и способного пополнять её путем рекуперации, например в режимах торможения. Важно, что мощность, развиваемая первичным тепловым двигателем, не связана с потребляемой для преодоления дорожного сопротивления в конкретный момент. Поэтому ПТД может работать на наиболее экономичном стационарном режиме. Мощность ПТД определяется из баланса выработанной энергии в формах теплоты и работы и используемой энергии в форме работы с учетом возможной рекуперации. Энергетический баланс представлен в общем виде:

( Neптд t1 Qптд t1 ) ак Neвтд t2 Nвтдр

t3 ,

(1)

где Neптд и Neвтд , Nвтдр - эффективные мощности ПТД и ВТД,

рекуперируемая мощность;Qптд - часть утилизированной энергии ПТД в форме теплоты; ак - КПД, оценивающий потери в процессах аккумулирования энергии ПТД; t1 -время работы ПТД; t2 -время работы ВТД; t3 -время рекуперации.

Для определения эффективной мощности ПТД использованы имеющиеся опытные данные по структуре цикла движения автомобиля и доле времени рекуперации (режимы торможения) [1,4,5,6,7], а также данные по потерям энергии при её аккумулировании и передаче в подводных аппаратах с тепловыми аккумуляторами [1]. Например, при умеренно интенсивной эксплуатации автомобиля массой 800 кг в городском цикле (ГОСТ 20306) в течение 10 часов с пробегом 400 км с характерной средней скоростью движения 18-20 км/час [5] и времени работы ПТД в течение 18-20 часов его мощность составляет не более 3-5 кВт. Полученная мощность в 5-7 раз меньше мощности ЭУ автомобиляаналога, выполненного по традиционной схеме и на 20-30 % меньше мощности ПТД для рассмотренной ранее схемы КЭУ с электропреобразованием энергии теплового двигателя. При этом возможности аккумуляторов позволяют кратковременно увеличивать мощность ВТД для обеспечения требуемых динамических показателей городского автомобиля. Кроме отмеченного к преимуществам рассматриваемой КЭУ по сравнению с другими относятся следующие:

-возможность значительного снижения расхода топлива пропорционально снижению мощности первичного теплового двигателя;

-возможность значительного снижения токсичности отработавших газов ПТД в процессе аккумулирования их тепловой энергии;

-существенно более низкие стоимость и массо-габаритные показатели.

Приведенные данные свидетельствуют об эффективности предложенной схемы КЭУ городского автомобиля и указывают на необходимость проведения соответствующих научно-исследовательских работ.

Библиографический список

1.Говорущенко Н.Я. Экономия топлива и снижение токсичности на автомобильном транспорте.- М.: Транспорт, 1990.- 135 с.

2.Левенберг В.Д. Энергетические установки без топлива.- Л.: Судостроение, 1987.- 104с.

3.Мани Л. Транспорт, энергетика и будущее.- М.: Мир, 1987.- 160 с.

4.Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль.- М.: Машиностроение, 1987.- 320с.

5.Умняшкин В.А. Филькин Н.М. Разработка методики расчета мощностных и конструктивных параметров энергосиловой установки электромобиля гибридного типа на примере легкового автомобиля //Вестник РАТ.- Вып.2.- Курган: КГУ, 1999.- С. 49-53

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 364 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
07.01.2021375.84 Кб1259.pdf
#
07.01.202125.09 Mб152590.pdf
#
07.01.202125.15 Mб22591.pdf
#
07.01.202125.8 Mб452592.pdf
#
07.01.202126.26 Mб132593.pdf
#
07.01.202127.18 Mб192594.pdf
#
07.01.202128.41 Mб182596.pdf
#
07.01.202128.43 Mб62597.pdf
#
07.01.202128.48 Mб452598.pdf
#
07.01.202129.05 Mб322599.pdf
#
07.01.2021213.82 Кб126.pdf