Красноштан Олександр Михайлович. Моделювання та визначення основних характеристик автомобільної трансмісії із зубчасто-важільним варіатором. : Дис... канд. наук: 05.22.02 - 2007.
Анотація до роботи:
Красноштан О.М. Моделювання та визначення основних характеристик автомобільної трансмісії із зубчасто-важільним варіатором. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 – Автомобілі та трактори. – Харківський національний автомобільно-дорожний університет, Харків, 2007.
Дисертація присвячена вдосконаленню системи „двигун-трансмісія” автомобіля шляхом введення до її складу механічного зубчасто-важільного варіатора.
Виявлено повну множину режимів руху автомобіля загального призначення.
В результаті досліджень запропоновано моделі руху автомобіля із автоматичною безступінчастою трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора на всіх можливих режимах руху. Встановлено вимоги та обмеження, які накладаються на параметри зубчасто-важільного варіатора з точки зору роботи автомобіля на кожному з режимів.
Розроблено алгоритм синтезу зубчасто-важільного варіатора для трансмісії автомобіля. Даний метод синтезу враховує цільове призначення варіатора та вимоги, які висуваються до параметрів з точки зору його використання в автомобільній трансмісії.
Синтезовано схему зубчасто-важільного варіатора для автомобіля із потужністю двигуна до 100 кВт, який був підданий експериментальним дослідженням.
Результати досліджень прийнято до впровадження в ВНТ корпорації „МіР” при розробоці автоматичної безступінчастої трансмісії для автомобіля ЗАЗ-1103 „Славута”, та в ДП „Інститут Машин і Систем” Міністерства промислової політики та Національної академії наук України при синтезі автоматичної безступінчастої трансмісії автомобіля УАЗ-Петріот.
Аналіз тенденцій та прогнозів експертів у світовому автомобілебудуванні дає можливість стверджувати, що в найближчі роки більшість автомобілів будуть оснащені автоматичними, в тому числі безступінчастими трансмісіями. Серед автоматичних безступінчастих трансмісій за критеріями відносної маси механізму, величини моменту, що передається, коефіцієнта корисної дії, найбільшими перевагами володіє механічна безступінчаста трансмісія.
В роботі показано, що за допомогою автоматичної безступінчастої трансмісії автомобіля можливо:
практично повністю використати енергетичні та потужністні властивості двигуна і забезпечити мінімізацію витрати палива при русі автомобіля;
завдяки можливості досягнення як завгодно великого передаточного числа трансмісії забезпечити максимальну колову силу на колесах автомобіля, яка лімітується лише лише умовою зчеплення ведучих коліс з поверхнею дороги;
у повній мірі використовувати гальмівні властивості двигуна, чим забезпечити зменшення механічного теплового навантаження на деталі та вузли робочої гальмівної системи, а отже, підвищити їх термін експлуатації та надійність. Частота використання робочої гальмівної системи при цьому зменшиться.
Вперше визначено вичерпну множину режимів руху автомобіля, які функціонально відрізняються один від одного і дозволяють обгрунтувати вимоги до структури трансмісії. Розглянуто обмежуючі умови, які накладаються на параметри руху автомобіля на цих режимах. Проведене математичне моделювання руху автомобіля із автоматичною безступінчастою трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора на всіх режимах із зазначеної множини. Виявлено основні залежності параметрів роботи двигуна та зубчасто-важільного варіатора для забезпечення оптимізації тягово-швидкісних властивостей, паливної економічності та екологічності автомобіля на кожному із режимів руху автомобіля.
Розроблено методику визначення та оптимізації з точки зору тягово-швидкісних властивостей і паливної економічності граничних значень передаточних чисел зубчасто-важільного варіатора, а також передаточного числа головної передачі автоматичної безступінчастої трансмісії, яка враховує призначення автомобіля, що проектується, та майбутні основні умови його експлуатації. Розроблена методика визначення базових параметрів двигунів для роботи сумісно з варіатором. При цьому показано, що обмеження на характеристики можуть бути менш жорсткі, ніж при застосуванні традиційних трансмісій.
Встановлено, що при використанні автоматичної безступінчастої трансмісії автомобіля на базі зубчасто-важільного варіатора та правильно синтезованій підсистемі управління системою „двигун-трансмісія” дещо зменшується протиріччя між режимами найкращих тягово-швидкісних властивостей та паливної економічності. Серед режимів роботи системи „двигун-трансмісія” автомобіля, які забезпечують однакові рівні показників тягово-швидкісних властивостей, існують такі режими, при яких мінімізуються витрата палива.
В роботі вперше розроблені математичні моделі та встановлені чисельні залежності, які дозволяють провести структурний та параметричний синтез підсистеми управління системою „двигун-трансмісія” автомобіля із автоматичною безступінчастою трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора. Результати виконання моделювання руху автомобіля із автоматичною безступінчастою трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора та визначення оптимальних характеристик функціонування системи „двигун-трансмісія” автомобіля дозволяють кількісно оцінити характеристики руху автомобіля в порівнянні з автомобілем, що має традиційну трансмісією. Зокрема, час розгону при роботі двигуна в режимі максимальної потужності зменшується на 12-16%, при цьому експлуатаційна витрата палива зменшується на 14-16%.
Розроблена методологія синтезу трансмісій дає можливість розглянути замкнені множини можливих варіантів структур та параметрів і провести комплексну структурно-параметричну оптимізацію, що є необхідною умовою вирішення задачі комплексної оптимізації системи „двигун-трансмісія”
Проведено експериментальні дослідження зубчасто-важільного варіатора, які показали, що коефіцієнт нерівномірності обертання вихідного вала варіатора не перевищує . Це допускає використання варіатора в автомобільній трансмісії. Проведені також експериментальні дослідження залежності передаточного числа варіатора від величини відносного ексцентриситету його основного механізму. Вони підтвердили теоретичні розрахунки. Відносна похибка не перевищує 10 %.
Публікації автора:
Красноштан М.А., Красноштан О.М. Підвищення безпечності автомобіля з трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора для людини та навколишнього середовища. // Вібрації в техніці та технологіях. – 2005. - №3 (41). – С. 56-60.
Здобувач розробив вимоги до параметрів зубчасто-важільного варіатора та системи „двигун-трансмісія”, які дозволять мінімізувати шкідливий вплив автомобіля на людину та навколишнє середовище.
Красноштан О.М. До питання вибору мінімального передаточного числа трансмісії автомобіля. // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. Том 1. – 2006. - №2. – С. 20-22.
Красноштан О.М. Моделювання руху автомобіля з автоматичною безступінчастою трансмісією на базі зубчастого та зубчасто-важільного варіатора в режимі розгону. // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2006. - №1. – С.124-130
Тернюк М.Е., Красноштан О.М. Моделювання усталеного руху автомобіля з автоматичною безступінчастою трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора. // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. – 2006. – Выпуск 32. – С.55-58.
Здобувачу належать моделі усталеного руху автомобіля із трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора в режимі розгону, та обмеження на параметри цього руху.
Тернюк М.Е., Красноштан О.М. Управління системою „двигун-трансмісія” легкового автомобіля з трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора. // Автошляховик України. – 2006. - №2. – С.20-21.
Здобувач сформулював перелік режимів управління та визначив критерії оптимізації управління системою „двигун-трансмісія” автомобіля.
Тернюк М.Е., Красноштан О.М. Моделювання процесу гальмування автомобіля із автоматичною безступінчастою трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора // Вестник НТУ „ХПИ”. Сб. научн. тр. Тематический выпуск «Автомобиле- и тракторостроение». – Харьков: НТУ «ХПИ». – 2006. - №6. – С. 141-149.
Здобувач виконав моделювання усталеного руху автомобіля із трансмісією на базі зубчасто-важільного варіатора в режимі гальмування, та обмеження на параметри цього руху.
