Анотація до роботи:

Самородов Б.В. Математичне моделювання та параметричний синтез безступінчастих трансмісій колісних тракторів. – Рукопис.

Дисертаційна робота на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2007.

Дисертаційна робота присвячена розвитку комплексу математичних моделей складних технічних систем типу двигун внутрішнього згорання – гидрооб’ємно-механічна трансмісія – машинотракторний агрегат (ДВЗ – ГОМТ – МТА), що направлені на поліпшення техніко-економічних показників МТА шляхом параметричного синтезу безступінчастих ГОМТ.

У роботі поставлена та роз’язана задача параметричного синтезу ГОМТ у предметній області тракторобудування, рішення якої забезпечує оптимальний вектор конструктивних параметрів ГОМТ. Розвинута методика математичного моделювання основних техніко-економічних показників МТА з безступінчатими ГОМТ, яка дозволяє визначити найбільш раціональні режими роботи МТА в процесі конкретних тягових технологій. Формалізовані критерії якості: кінематичний критерій функціональності ГОМТ і критерій средньоінтегрального ККД ГОМТ, на основі яких реалізується параметричний синтез безступінчатих ГОМТ. Введений комплексний критерій ефективності МТА, що враховує продуктивність, погектарну витрату палива, питому частку відмов за гарантійний термін експлуатації по основних системах трактора, вартість МТА і витрати на його експлуатацію і ремонт. Отримали подальший розвиток методи оптимізації прямого пошуку, реалізація яких в процесі параметричного синтезу трансмісій (в області тракторобудування) дозволила раціонально вибрати весь комплекс конструктивних параметрів ГОМТ у складі МТА.

Отримала подальший розвиток інформаційна технологія системи підтримки прийняття рішень для розв’язання задачі параметричного синтезу ГОМТ і оцінки основних техніко-економічних показників МТА.

В дисертаційній роботі розв’язана науково-практична задача розвитку комплексу математичних моделей складних технічних систем типу ДВЗ – ГОМТ – МТА, що направлені на поліпшення техніко-економічних показників МТА завдяки параметричному синтезу безступінчастих ГОМТ. Проведені дослідження дозволяють зробити наступні висновки й навести кінцеві результати роботи:

1. Поставлено та розв’язано задачу параметричного синтезу ГОМТ у предметній галузі тракторобудування, рішення якої забезпечує оптимальній вектор конструктивних параметрів ГОМТ для подальшого їх впровадження в робочі креслення і реальну конструкцію.

2. Удосконалено методику матричного моделювання безступінчастих ГОМТ, що полягає у більш адекватному урахуванні втрат в елементах трансмісії та формулюванні чіткої послідовності ітеративного розв’язання їх повних матричних систем, зокрема можливості моделювання „особливих зон” ГОМТ. Саме адекватне моделювання втрат в ГОМТ дозволило також розвинути методику математичного моделювання техніко-економічних показників МТА з безступінчастими ГОМТ в процесі оранки з урахуванням буксування колісного трактора.

3. Формалізовано критерії якості: кінематичний критерій функціонування ГОМТ та критерій середньоінтегрального ККД ГОМТ, на основі яких реалізується параметричний синтез безступінчастих ГОМТ; введений комплексний критерій з урахування основних техніко-економічних показників роботи системи ДВЗ – ГОМТ – МТА.

4. Отримали подальший розвиток методи оптимізації прямого пошуку, реалізація яких в процесі параметричного синтезу трансмісій дозволила раціонально вибрати весь комплекс конструктивних параметрів ГОМТ у складі МТА. Обґрунтувано вибір найбільш ефективних оптимізаційних процедур у класі трансмісійних задач – рекомендовані методи Пауелла, Хука-Дживса, Розенброка та модифікація “гіпермногогранник”. Відмінність запропонованої модифікації оптимізаційної процедури полягає у відсутності розвитку сітки регулярних гіпермногогранників та в збільшенні числа можливих напрямків руху до мінімуму, що дозволяє краще адаптуватися до топології конкретної функції.

5. Проведено параметричний синтез альтернативних варіантів ГОМТ та визначено основні техніко-економічні показники МТА з синтезованими ГОМТ. Виявлено траєкторії робочих точок та взаємозалежності основних показників МТА з ГОМТ (або з СМТ), що дозволяє при найдених оптимальних векторах конструктивних параметрів трансмісій визначити раціональні режими роботи МТА на тягових технологіях і найвищі основні техніко-економічні показники з урахуванням буксування.

6. Показано, що математична модель і методика визначення основних техніко-економічних показників МТА достатньо адекватна. Адекватність перевірена на прикладі ступінчастих механічних трансмісій тракторів Т-150К-09, ХТЗ-17021 та МТЗ-1221 на основі експериментальних даних полігонних випробувань. Відхил експерименту від розрахунку не перевищує по більшості параметрів помилки 5.6%, та тільки в одному випадку для погектарної витрати палива трактором Т-150-09 із плугом ПЛН-5-35, що оснащений двигуном ЯМЗ-236Д-3, помилка дорівнює 8.8%.

7. Удосконалено інформаційну технологію СППР для розв’язання задачі параметричного синтезу ГОМТ, оцінки основних техніко-економічних показників МТА в процесі конкретних тягових технологій і, як важливий результат, – для розв’язання задачі раціонального агрегатування трактора.

8. Розроблені математичні моделі і методики впровадженні в розрахункову практику ВАТ „ХТЗ ім. С.Орджонікідзе” та в навчальному процесі кафедри автоматизованих систем управління НТУ „ХПІ”.

Публікації автора:

1. Самородов В.Б., Гужва В.А., Самородов Б.В. Метод симплекса на “жале” как модификация оптимизационных методов прямого поиска Спендли-Хекста-Химсворта и Нелдера-Мида // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2002. – № 13. – С. 79-86.

Здобувачем розроблена модифікація оптимізаційної процедури прямого пошуку, проведений аналіз пошуку екстремуму тестових функцій.

2. Самородов В.Б., Самородов Б.В. Эффект особых зон при работе гидрообъемно-механических трансмиссий и методология их анализа // Автомобильный транспорт. – ХДАТУ. – 2002. – вып.10. – С.36-40.

Здобувачем розроблена математична модель та методика розрахунку та аналізу “особливих зон”, які виникають при роботі ГОМТ.

3. Самородов В.Б., Самородов Б.В. Системный анализ особой зоны при работе гидрообъемно-механической трансмиссии трактора ЛТ-60 на рабочем диапазоне // Тракторная энергетика в растениеводстве. – Харків: ХДТУСГ. – 2002. – вып.5. – С. 201-217.

Здобувачем побудовані математичні матричні системи, що описують роботу ГОМТ з урахуванням “особливих зон” в гідрооб’ємній передачі, як об’єктів математичного моделювання, та запропонована методика їх розв’язання.

4. Самородов В.Б., Рогов А.В., Бурлыга М.Б., Самородов Б.В. Критический обзор работ в области тракторных гидрообъемно-механических трансмиссий // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2003. – №4. – С.3-19.

Здобувачем проведено аналіз наукових праць останніх років в галузі розробки, використання і математичного моделювання гідрооб’ємно-механічних трансмісій.

5. Самородов В.Б., Самородов Б.В. Матричный подход и результаты математического моделирования гидрообемно-механической трансмиссии лесотехнического трактора ЛТ-60 // Механіка та машинобудування. – Харків: ХДПУ. – 2003. – №1, том. 1. – С.286-293.

Здобувачем побудовані математичні матричні системи, що описують роботу ГОМТ, як об’єктів математичного моделювання, та запропонована методика їх розв’язання.

6. Самородов В.Б., Самородов Б.В. Постановка задачи параметрического синтеза гидрообъемно-механических трансмиссий для транспортных средств, выполняющих относительно стабильные технологические процессы // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: ХДПУ. – 2003. – №.1.– С.32-36.

Здобувачем введений критерій функціонування ГОМТ та критерій середньоінтегрального ККД ГОМТ, поставлена задача параметричного синтезу ГОМТ колісних тракторів, як об’єктів нової техніки.

7. Годлевский М.Д., Самородов Б.В. Модификация оптимизационного симплекс-метода Спендли-Хекста-Химсворта – метод оптимизации по “компасу” // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2005. – № 18. – С. 43-52.

Здобувачем розроблена ефективна модифікація оптимізаційної процедури прямого пошуку, проведений аналіз пошуку екстремуму тестових функцій.

8. Самородов Б.В. Оптимизационный алгоритм по определению основных технико-экономических показателей трактора с гидрообъемно-механической трансмиссией // Збірник наукових праць Національної гірничої академії. –Дніпропетровськ: НГУ. – 2005. – №21. – С. 169-174.

9. Самородов Б.В. Анализ и выбор наиболее эффективных и адаптивных оптимизационных методов прямого поиска при синтезе гидрообъемно-механических трансмиссий // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.– Харків: НТУ “ХПІ”. – 2006. – №6. – С.8-13.

10. Годлевский М.Д., Самородов Б.В. Развитие методики по определению основных технико-экономических показателей колесного трактора с бесступенчатой трансмиссией // Східно-європейский журнал передових технологій.– Харків.– 2006.– №6. – С. 27-30.

Здобувачем удосконалена методика математичного моделювання основних техніко-економічних показників МТА з ГОМТ в умовах буксування колісного трактора та введений комплексний критерій ефективності МТА.

11. Самородов Б.В. Результаты исследования эффективности и выбор адаптивных оптимизационных методов прямого поиска при синтезе гидрообъемно-механических трансмиссий // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”.– Харків: НТУ “ХПІ”.– 2006.– №39.– С.46-53.

12. Самородов Б.В. Развитие метода оптимизации Спендли-Хекста-Химсворта путем вписания регулярных симплексов в гиперсферу и удвоения направлений прямого поиска // Східно-європейский журнал передових технологій. – Харків.– 2007. – №1. – С. 106-112.

13. Самородов Б.В. Анализ результатов параметрического синтеза гидрообъемно-механических трансмиссий с применением методов оптимизации прямого поиска // Труды ХІІ Междунар. научн.-практ. конф. “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2004. – С. 39.

14. Самородов Б.В., Шуба С.А. Математическое моделирование двухпоточной тракторной гидрообъемно-механической трансмиссии и результаты исследования ее характеристик // Труды ХІІ Междунар. научн.-практ. конф. “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2004. – С. 216.

Здобувачем запропонована оригінальна двопотокова тракторна ГОМТ. На базі матричного підходу розроблена математична модель і отримані результати по аналізу кінематичних, силових та енергетичних характеристик ГОМТ.