Основные аспекты методики обоснования эксплуатационных характеристик гусеничной машины с электромеханической трансмиссией

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.

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 P.V. 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. Imitating modelling ofthe movement of a fast-moving tracked vehicle fitted with electrical transmission // Bulletin of South Ural State University. Power Engineering series. 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 и 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. PolakeF., .Walentynowics J., Simulation of the hybrid propulsion system for the small unmanned vehicle//Journal of KONES Powertrain and Transport. 2011 Vol.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-экономический журнал. 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 J. 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 hybridelectric drives in military combat vehicles. Journal of Battlefield Technology. 2003. Vol. 6. № 3. 11-15.

19. Романенко Р.В., 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 Р.В. 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., Макоклюев 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 Г.О., 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.