автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Обоснование и разработка автоматизированной системы управления моторным тормозом-замедлителем колесного трактора класса 3

БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ

АКАДЕМИЯ

УДК 629. 114. 2

ОД

САФОНОВ Андрей Иванович

3 Ш №7

ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МОТОРНЫМ ТОРМОЗОМ-ЗАМЕДЛИТЕЛЕМ КОЛЕСНОГО ТРАКТОРА КЛАССА 3

05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Минск 1997

Работа выполнена на кафедре "Тракторы" Белорусской госуда) ственной политехнической академии.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Богдан Н. В.

Научный консультант - кандидат технических наук, доцент

Атаманов Ю.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Гришкевич А. И.

кандидат технических наук Стецко П.А.

Оппонирующая организация - Минский завод колесных тягачей

Защита диссертации состоится 7 мая 1997 года в 14 часов н заседании совета Д. 02,05.04 по защите диссертаций на соискани ученой степени доктора технических наук в Белорусской государствен ной политехнической академии по адресу: 220027, г. Минск, проспек Ф. Скорины 65, Белорусская государственная политехническая акаде мия.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печг тью, просим направлять по вышеуказанному адресу.

Автореферат разослан 4 1997 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций

.о

Бармин В. А.

© Белорусская государственная политехническая академия, 1997

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРНОГИКА РАБОТЫ

Актуальность теиы. Совершенство современных тракторных транспортных средств определяется не только технико-экономическими показателями, но и уровнем активной безопасности машины, которая в значительной степени зависит от функциональной возможности тормозной системы. Длительное и частое ис-дользование рабочей тормозной системы способствует значительному нагреву колесных тормозных механизмов, что ухудшает их эффективность торможения и повышает износ трущихся поверхностей.

Для снижения знергонагруженности тормозных механизмов рабочей тормозной системы тягача целесообразно использовать вспомогательную тормозную систему (ВТС), и в частности моторный тормоз-замедлитель (ТЗ), который может работать в различных режимах и совместно с рабочей тормозной системой. Регулирование эффективности ВТС в существующих системах управления возлагается на водителя, что затрудняет выбор рационального режима торможения тракторного поезда в различных условиях эксплуатации и •пособах агрегатирования. Решение данной проблемы можно обеспечить за счет применения автоматизированной системы управления ВТС, выполненного на основе электропневматического привода (ЭПП), что позволит обеспечить выбор оптимального режима работы моторного ТЗ. как при одиночной его работе, так и совместно с рабочей тормозной системой. Применение ЭПП со средствами элек-'•тронной автоматики для управления ВТС позволит увеличить среднетехническую скорость движения, улучшить условия труда водителя, снизить износ шин и тормозных механизмов, что будег способствовать повышению эффективности использования тракторных поездов на транспортных работах.

Связь работы с крупными научными программами и темами. Разработанные в диссертации рекомендации, методические положения и результаты исследования используются на Минском тракторном заводе и на кафедре «Тракторы« при проектировании ВТС тракторных поездов. Работа является частью комплексных исследований, проводимых в БГПЛ по госбюджетной тематике ГБ 95-25 «Разработка теоретических основ и фундаментальных принципов создания новых конструкций, технологии. эксплуатации и обслуживания специализированных, транспортных и тяговых средств для народного хозяйства РБ-.

Цель и задачи исследования: повыше-

ние технического уровня ВТС трактора на основе разработки метопов расчета и выбора рациональных параметров автоматизированной системы управления моторным ТЗ.

Задачи исслрдований:

- ра?рабогать кгаллексную математическую модель динамики тор-можэния тракторного поезда ВТС, позволяющую выбрать рациональные параметры ЭПП управления и оценить эффективность его применения ьо всех режимах торможэния,-

- провести анализ влияния потенциальных свойств трансмиссии тягача и условий движения тракторного поезда на распределение тормозных сил между осями при торможении моторным ТЗ с включенным и выключенным межосевым приводом,- разработать следящий ЭПП ВТС, обеспечивающий согласованность выходных характеристик различных по принципу действия моторного тормоза-замедлителя и рабочей тормозной системы тягача,- дать рекомендации по формированию алгоритма рациональной

автоматизированной системы управления ВТС, являющегося основой при создании электронного блока и ЭПП управления моторным ТЗ.

Н-аучная новизна полученных результатов. Разработана комплексная математическая модель динамики торможения тракторного поезда ВТС, позволяющая выбрать рациональные параметры ЭПП управления моторным ТЗ и исследовать эффективность его применения во всех режимах торможения. Оценено влияние инерционных характеристик двигателя и трансмиссии на распределение моментов между колесами переднего и заднего мостов трактора при торможении моторным ТЗ с-включенным межосевым приводом и при совместной работе с рабочей тормозной системой трактора в различных режимах работы и эксплуатационных условиях. Сформирован алгоритм рациональной работы автоматизированной системы управления ВТС, являющийся основой при создании электронного блока ЭПП управления моторным ТЗ.

Практическая значимость полу -ченных результатов. Предложена методика определения выходных параметров ВТС тракторного поезда, позволяющая на стадии - проецирования определить конструктивные параметры следящего ЭПП. Разработан ЭПП, обеспечивающий регулирование эффективности ВТС и согласованную работу моторного ТЗ и рабочей тормозной системы. Разработан пакет программных средств для САПР, что способствует сокращению сроков проектирования приводов управления ВТС.

Экономическая значимость полученных результатов. После доработки методики определения выходных параметров ВТС тракторного поезда, разработанного ЭПП, пакета программных средств для САПР, с учетом конкретных требований конструкторских организаций по*проектированию тормозных систем и систем их управления, полученные результаты работы могут быть использованы в качестве коммерческого продукта.

Основные положения диссертации, выносимые на запит у:

- комплексная математическая модель динамики торможения тракторного поезда моторным ТЗ, позволяющая проводить анализ различных режимов торможения, определять динамические параметры, оценивавшие эффективность действия каждой в отдельности тормозной системы при совместной работе моторного ТЗ и рабочих тормозов трактора;

- алгоритм управления двигателем, обеспечивающий автоматический выбор рациональных режимов работы ВТС. который может использоваться на стадии проектирования при исследовании динамики совместного торможения двигателем и рабочей тормозной системой, а также являться основой при создании электронного блока управления ЭПП ВТС.

- схема и математическая модель ЭПП управления моторным ТЗ. позволяющая определить динамические характеристики привода. .

Личный вклад соискателя. Участие автора диссертации в совместных работах заключалось в составлении планов статей и докладов и последующем их. написании совместно с «¡авторами; в разработке идеи патента, на изобретение, схемы устройства, реализующего эту идею с дальнейшей ее отработкой совместно с соавторами, а также описанием устройства, принципа его работы и оформлением заявки на предполагаемый патент.

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертации докладывались на 49-51-ой республиканских и международной научно-технических конференциях профессоров и преподавателей, проводимых в Белорусской государственной политехнической академии (БГПА1 1993-1995 голах, а также на международной конференции коп<сгеп<^а ЬаппЛсоша <к. "Тормоза автомобилей". (и>Лг,' 1994).

Опубликованность результатов. Результаты диссертации опубликованы в тезисах четырех конферен-

ций, в отчете о НИР и одной патенте РФ.

Структура и объеи диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов. Полный объем диссертации 130 страниц, объем, занимаемый иллюстрациями, 34 страницы, списком использованных источников в количестве 108 - 9 страниц.

С0ДЕР2АНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрены требования, предъявляемые к ВТС. проводится анализ различных по принципу управления и конструктивному исполнению ВТС и дана классификация типов и систем управления моторных ТЗ. проанализированы работы по исследованию, эффективности торможения автотракторной техники ВТС. сформулированы основные направления научно-исследовательских работ по совершенствованию ВТС тракторных поездов.

Проведенный анализ нормативных документов как в нашей стране, так и за рубежом, показал, что на транспортных средствах, к' которым относятся и тракторные поезда, регламентируется применение ВТС. Причем наиболее простым и рациональным способом торможения является торможение двигателем. Тормозной момент двигателя создается за счет принудительного прокручивания коленчатого вала колесами через трансмиссию и состоит из затрат мощности на сжатие воздуха и механических потерь, связанных с прокручиванием двигателя и. трансмиссии.

Проведенный обзор различных по принципу управления и конструктивному исполнению ВТС позволил разработать классификационную схему систем управления моторным ТЗ. При этом показано, что процесс выбора рационального режима работы ВТС должен идти по пути использования автоматизированных систем управления. Сложность создания таких систем заключается в том, что, в зависимости от режима работы моторного ТЗ и условий движений, эффективность торможения должна плавно регулироваться водителем, а при снижении частоты вращения коленвала ниже допустимого необходимо автоматически отключать двигатель из'тормозного режима. Кюме этого при совместной работе моторного ТЗ и рабочей тормозной системы требуется предусмотреть возможность автоматического выключения двигателя из тормозного режима, если он снижает эффективность рабочей тормозной системы, и включении, когда он способствует торможению. Для выполнения вышеуказанных

Функций наиболее целесообразно использовать ЭПП. управляемый средствами электронной автоматики. Таким образом! процесс создания и выбор рациональных параметров такой системы управления должен основываться на разработке комплексной математической модели и ее реализации.

Вопросы динамики торможения автотракторных поездов ВТС достаточно глубоко исследовались в работах Н. В. Богдана. М. И. Ивандикова, Г. М. Мелконяна, В. В. Скрябина, в которых рассматривались вопросы повышения эффективности торможения тракторных поездов при обеспечении согласованного торможения тягача моторным ТЗ и прицепа рабочей, тормозной системой. Известны работы Бухарина Н. А., Гапояна Д. Т., Иларионова В. А.. Маркова 0. Л. и др.. в которых рассматриваются отдельные вопросы по оценке эффективности моторного ТЗ, распределения моментов между колесами при торможении двигателем, а также совместной работы моторного ТЗ и рабочей тормозной системы тягача. Однако динамические процессы по распределению моментов через трансмиссию при торможении с выключенным и включенным межосевым приводом и совместном .ррможении моторного ТЗ и рабочей тормозной системы тягача не исследовались.

Одним из основных вопросов при проектировании ВТС является разработка рациональной схемы ЭПП моторного ТЗ. выбор его выходных параметров и обоснование алгоритма Функционирования электронного блока. Применительно для ЭПП рабочих тормозных систем известны разработки Богдана Н. В., Метлюка Н. Ф.. Рахлея А.И.. Саркисян Э.В. и др.. в которых изложены основные принципы их создания. Однако- в полной мере применить результаты этих исследований для создания ЭПП ВТС не представляется возможным. На основании обзора и анализа научно-исследовательских работ были поставлены следующие задачи:

_ -разработать комплексную математическую модель динамики торможения тракторного.поезда ВТС, позволяющую выбрать рациональные параметры ЭПП управления и оценить эффективность его применения во всех режимах торможения:

-провести анализ влияния потенциальных свойств трансмиссии тягача и условий движения тракторного поезда на распределение тормозных сил между осями при торможении моторным ТЗ с включенным и выключенным межосевым приводом;

-разработать следящий ЭПП ВТС, обеспечивающий согласованность выходных характеристик различных по принципу действия мо-

1

6

торного тормоза-замедлителя и рабочих тормозных систем тягача;

-дать рекомендации по формированию алгоритма функционирования автоматизированной системы управления ВТС.являющегося основой при создании электронного блока ЭПП управления моторным ТЗ.

Й о второй главе разработана математическая модель для оценки эксплуатационных качеств моторного ТЗ, приведены результаты расчета эффективности торножения моторного ТЗ при различных условиях движения и видах агрегатирования трактора; обоснована целесообразность применения-автоматизированных систем управления ВТС.

Математическая модель динамики торможения одиночного трактора и тракторного поезда моторным ТЗ учитывает условия движения. кинематические и инерционные характеристики трансмиссии и наличие межосевого привода тягача, вид агрегатирования и позволяет приводить комплексный анализ процесса торможения. Оценочными показателями процесса торможенйя являлись замедление и характер распределения моментов между мостами трактора при работе моторного ТЗ. Степень использования сцепного веса при торможении определялась по удельным тормозным силам мостов 7,, г3 и тягача в целом т..

Одним из требований, предъявляемых к ВТС, является поддержание при ее работе равномерного или равнозамехшенного движения тракторного поезда на уклоне. Результаты расчета показывают, что с увеличением угла уклона дороги а происходит пропорциональное снижение замедления агрегата, а при значительном угле а может наступать ускоренное движение. С увеличением передаточного числа трансмиссии 1 эффективность торможения трактора возрастает. Так. к примеру . при торможении с максимальной эффективностью моторного ТЗ (Мд-750 Нм) при 1-17,64 обеспечить замедление х-0.4 м/с2 при движении на дороге с уклоном а>4° невозможно. а при 1-59.4 равнозамедленное движение при х-0,4 м/с2 обеспечивается на уклоне до ю0.. Однако при повышении эффективности торможения трактора моторным ТЗ возрастают инерционные силы деталей трансмиссии, что способствует снижению эффективности "орможения.

Полученные графические зависимости замедления тракторного поезда показывают, что с увеличением 1 оно параболически возрастает и при достижении 1 некоторого оптимального значения принимает максимальное значение Дальнейшее увеличение 1

приводит к снижению замедления, так как инерционные силы сниАа-

ют тормозной момент двигателя. Оптимальное значение 1 зависит от массы прицепного состава, угла уклона дороги и тормозного момента двигателя.

Характер нарастания тормозных сил на колесах тягача., как у трактора 4к2, так 4к4, одинаков. Однако у трактора-4к2 даже в агрегате с груженым полуприцепом тормозной момент двигателя может реализоваться задним мостом (га^-0,8). Подключение пе-; реднего ведущего моста позволяет более полно использовать тормозные возможности двигателя, так как распределение тормозного момента двигателя на оба моста трактора приводит к недоиспользованию на них сцепного веса. Это дает возможность на дорогах с низким коэффициентом сцепления повышать эффективность торможения и снижать скольжение колес, улучшая устойчивость движения при торможении. Торможение трактора с включенным межосевым приводом приводит к увеличению коэффициента динамичности замедле-. ния, однако при снижении передаточного числа трансмиссии до 17.64, что соответствует высшей передаче, колебательный процесс практически исключается.

Полученные расчетные динамические характеристики рис. 1 процесса торможения на горизонтальном участке- пути показывают, что максимальное'замедление достигается в течение 1,5 с от начала торможения и при принудительном торможении (заслонка перекрывает выпускной трубопровод двигателя), в зависимости от пе-.редаточного числа трансмиссии, находится в пределах 1,51.. 1.55 м/с2, а у трактора в агрегате с груженым полуприцепом 0,62.. 0,85 м/с2. При холостом торможении двигателем максимальное замедление составило 0,75. ,1.2 м/с2 и 0,4. .0.55 м/с2 соответственно.

Исследованиями установлено, что моторный ТЗ обеспечивает движение одиночного трактора без ускорения на допустимых уклонах (а»8°) как на принудительном, так и на холостом торможении. Причем на холостом режиме торможения при а-8° независимо от 1 обеспечивается движение трактора близкое к равномерному, а на принудительном режиме замедление по истечении времени от 2 до 8 с, независимо от того включен или выключен передний мост, изменяется от 0.75 до 0,25 м/с2. Таким образом возможность обеспечения равномерного движения на уклоне при торможении тракторного поезда моторным ТЗ можно достичь не только путем изменения передаточного числа трансмиссии трактора, но и регулированием заслонкой противодавления в выпускном трубопроводе двигателя.

1 -- с

Рис -1. Замедление трактора и тракторного поезда при торможении двигателем на горизонтальной поверхности: 1- холостое торможение. 2-принудитепьное: — одиночный трактор. —•—в агрегате с полуприцепом; а)передаг точное число трансмиссии ¡=59.4. б) ¡=17.64.

При малых передаточных числах трансмиссии на дорогах с уклонами «>4° тормозной эффективности моторного' ТЗ недостаточно для обеспечения замедленного движения трактора в агрегате с груженым полуприцепом, что предполагает подтормаживание рабочими тормозами, т.е. совместное использование двух тормозных систем.

В третьей главе разработана математическая модель процесса совместного торможения двигателем и рабочей тормозной системой трактора, приведена схема ЭПП управления моторного ТЗ и дано ее математическое описание. Созданы алгоритм и блок-схема управления ВТС трактора, приведены результаты моде- . ' лирования совместной работы моторного ТЗ и рабочей тормозной системы.

Для математического описания процесса совместного торможения двигателем и рабочей тормозной системой трактора комплексно рассматривались рабочие процессы выпускного моторного ТЗ. динамическая модель трансмиссии, учитывалась эффективность торможения рабочих тормозных механизмов, увязывая все это с общей динамикой торможения тракторного поезда. При этом использовалось блочно-иерархическое представление динамической системы с выделением на данном иерархическом уровне из общей структуры отдельных подсистем, таких как: выпускной моторный ТЗ; двигатель-трансмиссия-ведущие -колеса; рабочая тормозная система", внешняя среда и условия эксплуатации.

Подсистема моторный ТЗ - математическое описание рабочих процессов моторного ТЗ, позволявшее определить тормозные характеристики двигателя при работе его на принудительном холостом ходу и при различном противодавлении в выпускном трубопроводе.

Подсистема двигатель-трансмиссия-ведущие колеса - математическое описание динамических процессов трансмиссии трактора. При этом Списываются.процессы включения-выключения муфты сцепления; учитывается влияние упругих моментов и сил инерции маховика двигателя, деталей трансмиссии и колес,

Подсистема рабочая тормозная система - математическое описание нарастания тормозных моментов на колесах трактора при действии рабочей тормозной системы. При этом учитывается динамика пневматического (электропневматического) привода и характеристики тормозных механизмов.

• Подсистема внешняя среда и условия эксплуатации дает математическое описание динамики торможения тракторного поезда, позволявшее исследовать процесс торможения на дорогах с различ-

ными уклонами, видом агрегатирования и управляющим воздействием водителя.

Разработана схема и математическая модель ЭПП управления моторным ТЗ. При этом ЭПП. управляемый водителем, обеспечивает регулирование эффективности торможения двигателем; автоматически следит за оборотами двигателя, при необходимости отключая или включая ВТС тягача; при переходе на совместное торможение моторным ТЗ и рабочей тормозной системой тягача регулирует их эффективность, повышая предел до которого совместное торможение целесообразно.' Для реализаций ЭПП указанных функций разработан алгоритм работы системы, который использовался при расчетах для выбора рациональных законов управления ЭПП моторным ТЗ. Предложенный алгоритм управления моторным ТЗ может являться основой микропроцессорной системы, которая будет управлять ЭПП. обеспечивая рациональный режим торможения ВТС тракторного поезда.

Результаты моделирования на ЭВМ рис.2 показывают, что совместное торможение моторным ТЗ трактора и его рабочей тормозной %системой целесообразно осуществлять во всем диапазоне изменения давления в тормозных камерах рабочей тормозной системы трактора только при принудительном торможении двигателем. Однако с ростом давления в тормозных камерах рабочей тормозной системы снижается доля превышения замедления, приходящаяся на 'моторный ТЗ.

Необходимо отметить, что длительность действия совместного торможения с увеличением эффективности рабочей тормозной системы трактора уменьшается, так как происходит отключение двигателя из тормозного режима вследствие снижения его оборотов ниже допустимого. Причем с увеличением уклона дороги, при агрегатировании трактора с груженым полуприцепом и снижении передаточного числа трансмиссии длительность совместного торможения возрастает.

Исследования показали, чтц наиболее рациональным параметром, позволяющим определять предел целесообразности совместной работы дву* тормозных систем, является суммарный момент (сила) двигателя, включающий тормозной момент (силу) двигателя и инерционный момент (силу) двигателя и трансмиссии (Рд-Рдт+РдЛ. После включения двух тормозных систем через 0.3..0,5 с происходит снижение Рд, вызванное увеличением отрицательного значения инерционных сил Рд) рис. 3 и, при достижении составляющей Рд> некоторого определенного значения, сила Р„ становится меньше

1 ---с

1 _-_ С

Рис. 2. ..Замедление трактора при: 1-торможении рабо-■ чей тормозной системой. 2-совместном торможении без перекрытия выщскного коппектора. 3-совместном торможении с перекрытием коллектора: а) горизонтальная поверхность торможения б) уклон а=81 . ¡=17.64.

нуля, что приводит к нецелесообразности совместного торможения. Учитывая, что суммарная сила заднего моста р^ определяется составлявший от двигателя рд и рабочих тормозных механизмов рх, то очевидно, что при условии рд- 0, р£ равна силе, создаваемой тормозными механизмами рт. Таким образом, момент времени, при котором суммарная сила от двигателя равна нулю, совпадает с моментом, при котором рх - рт. Следовательно, представляется возможным осуществлять процесс управления совместной работы двух тормозных систем, сопоставляя суммарный момент на стугоше заднего моста с величиной давления в тормозных камерах.

200

КН

Р

0.0

-200

Рис 3 Распределений суммарной тормозной силы Рг заднего моста трактора на составляющие, при совместном принудительном торможении граи торного поезда. Рн>а*=0.2МПа: ¡=1764. •

В четвертой главе содержатся программа и методика экспериментальных исследований, описание стенда для исследования ЭЛЛ ВТС и комплекса измерительно-регистрирующей аппаратуры, изложены результаты испытаний ЭПП моторного ТЗ и дана оценка его работоспособности. ' .

Цель» экспериментальных исследований являлась проверка функционирования изготовленного макетного образца ЭПП,моторного ТЗ в соответствии с разработанным алгоритмом управления и основных положений, полученных в результате теоретического анализа.

Лабораторные испытания ЭПП проводились на пневмостенде, оборудованном комплексом измерительно-регистрирующей аппаратуры. Иммитация работы моторного ТЗ осуществлялась специальным устройством. Для автоматизации управления должен использоваться электронный блок, на вход которого поступают сигналы от датчиков давления, датчиков частоты вращения и датчиков перемещения педали.

В процессе лабораторных испытаний определялись статические и динамические характеристики следящего ЭПП моторного ТЗ, а также проводилась отработка алгоритма функционирования макетного образца моторного ТЗ.

На основании полученных осциллограм для режима торможения жзторным тормозом-замедлителем, соответствующего алгоритму, описанному в третьей главе, были получены динамические характеристики ЭПП ВТС, описывающие работу контуров: привода цилиндров. управляющих заслонкой и топливным насосом; привода рабочей тормозной системы.

Анализ' графических зависимостей показал, что процесс нарастания и падения давления, кроме контура рабочей тормозной системы, начинается с момента срабатывания электромагнитного клапана, т. е. без запаздывания, или с незначительным запаздыванием 0.03 с при воздействии на педаль тормозного крана. Это объясняется .непосредственной близостью расположения узлов управления и исполнительных элементов. Таким образом, время, за которое давление рвтс достигает максимального значения при экстренном нажатии на педаль тормозного крана ВТС, составило 0.17 с,а при срабатывании электромагнитного клапана 0.12 с. Соответственно, время полного оттормаживания составило 0.2 с и 0Л 2 с.

Быстродействие привода управления в режиме совместного торможения оценивалось по времени срабатывания tc рабочей тормозной системы, которое определялось из динамической характеристики в соответствии с требованиями ГОСТ 4364-81 . Так время срабатывания привода составило 0.34 с, что отвечает требованиям ГОСТа, согласно которому оно не должно превышать 0.6 с. Таким образом, сопоставив время срабатывания tc и длительность нарастания давления рвтс до р^ в исполнительных цилиндрах ВТС. а также приняв во внимание величину запаздывания для рабочей тормозной системы равную 0.08 с, можно утверждать, что ЭПП в случае экстренного торможения обеспечивает включение ВТС практически до начала срабатывания рабочих тормозов. Следовательно,

предложенный тормозной привод будет, способствовать сокращение' времени, а соответственно и пути торможения,

Традиционно, качество следящего действия оценивалось по статической характеристике привода, анализ которой показал, что линейность зависимости сохраняется практически на всем протяжении хода тормозной педали, как при торможении так и при оттормаживании. Для каждого из двух контуров, давления в исполнительных механизмах в процессе торможения и отторнаживания практически совпадают на всем диапазоне изменения (разность не превышает 0. 05 МПа).

Таким образом, предлагаемый опытный ЭПП ВТС обеспечивает хорошее следящее действие, необходимое время срабатывания (быстродействие), а также может качественно отслеживать алгоритм управления системой.

ВЫВОДЫ

На основании проведенных комплексных научных исследований можно сделать следующие основные выводы.

1. Разработанная классификационная схема систем управления ВТС и ее анализ показывает, что наиболее перспективным является автоматизированный следящий электропневматический привод, обеспечивающий регулирование эффективности торможения моторным ТЗ, рабочей тормозной системой тягача и прицепных звеньев, управляемый средствами электронной автоматики.

2. Разработанная комплексная математическая модель динамики торможения одиночного трактора и тракторного поезда моторным ТЗ учитывает условия движения, кинематические и инерционные характеристики трансмиссии; наличие межосевого привода тягача, вид агрегатирования, способ торможения двигателем и совместное его использование с рабочей тормозной системой; позволяет проводить анализ различных режимов торможения, что дает возможность определить замедление., характер распределения и регулирования тормозных сил между мостами трактора, при котором обеспечивается рациональный режим движения на уклоне, а также динамические параметры, оценивающие эффективность действия каждой в отдельности тормозной системы при совместной работе моторного ТЗ и рабочих тормозов трактора. .

3. Установлено, что при подключении переднего ведущего моста, тормозной момент моторного ТЗ распределяется на оба мое-

та трактора 4К4. позволяя по сравнении с трактором 4К2 более полно использовать тормозные возможности двигателя особенно на дорогах с низким коэффициентом сцепления. Торможение трактора с включенным межосевым приводом приводит к увеличению коэффициента динамичности замедления, однако при снижении передаточного числа трансмисии до 17.6. что соответствует высшей передаче, колебательный процесс практически исключается.

4. Моторный тормоз-замедлитель обеспечивает движение одиночного трактора без ускорения на допустимых уклонах (а=8°) как на принудительном, так и на холостом режимах торможения. Причем. на холостом торможении при а-8° независимо от передаточного числа трансмиссии обеспечивается движение трактора близкое к равномерному, а в случае использования принудительного режима на высшей передаче трансмиссии (1-17.64), замедление по истечению времени от 2 до 8 с изменяется от 0.75 до 0. 25 м/с2. Замедленное движение трактора, агрегатируемого с груженным полуприцепом. при 1-17.64 обеспечивается на уклонах, не превышающих 4° и может поддерживаться на дорогах с а>4° при условии совместного использования ВТС и рабочей тормозной системы.

5. Разработана схема и математическая модель ЭПП управления моторным ТЗ. позволяющая определить динамические характеристики привода; созданы алгоритм и блок-схема управления двигателем. обеспечивающие"автоматический выбор рациональных режимов работы ВТС в различных условиях движения трактора и тракторного поезда. Предложенный.алгоритм может использоваться на стадии проектирования при исследовании динамики совместного торможения двигателем и рабочей тормозной системой, а также является основой для создания электронного блока управления ЭПП ВТС.

В. В результате моделирования установлено, что совместное торможение моторным ТЗ и рабочей тормозной системой трактора целесообразно осуществлять во всем диапазоне изменения давления в тормозных, камерах. Причем предел интенсивности до которого совместное торможение можно производить зависит от ряда Факторов таких как уклон дороги, вид агрегатирования и передаточное число трансмиссии.

•7. Исследования совместной работы моторного ТЗ и рабочей тормозной системы трактора, позволили определить длительность совместного торможения при котором оно целесообразно и завйси-

мости этой длительности от условий, движения и режима торможения, что является важным аспектом при создании автоматизированной системы.управления ВТС.

8. Анализ результатов исследования показал, что наибош рациональным параметром, позволяющим определять предел целесообразности совместного торможения двух тормозных систем является суммарный момент, включающий тормозной момент двигателя i инерционный момент- двигателя и трансмиссии, который можно регистрировать на полуосях заднего моста трактора с последующи! использованием этого информационного параметра в системе автоматизированного управления ВТС.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сафонов А. И. Анализ процесса торможения трактор« моторным тормозом-замедлителем // Материалы 50-ой науч.-технич, конф. БГПА: В 2 ч. - Минск. 1994.- Ч. 1.- С. 26.

2. Богдан Н. В., Сафонов А. И. Алгоритм управления электропневматическим приводом вспомогательной тормозной системы //Моделирование сельскохозяйственных процессов и машин: Тез. второ! республ. науч. -технич. конф. - Минск, 1996. - С. 134.

3. Сафонов А. И., Богдан Н. В. Динамика торможения тракторного поезда моторным тормозом-замедлителем )/ Состояние i перспективы развития науки в БГПА: Материалы междунар. 51-oi конф. БГПА: В 8 ч.- Минск. 1995. - Ч. 3. - С. 52-53.

4. Сафонов А. И., Богдан Н. В. Динамика торможения тягаче моторным тормозом-замедлителем // Тормоза автомашин; Konferencja hamulcowa 94.- Lodz, 1994,- Ч. 1. - С. 156-165.

5. Пат. 2009915 РФ. МПК 5 В 60 Т 13/68. Комбинированны! электропневматический тормозной привод автотракторнрго поезда , Рахлей А. И.. Богдан Н. В.. Садретдинов В. А., Сафонов А. И. - i 4899429/11: Заявл. 03.01.91; Опубл. 30.03.94, Бюл. ыб,- 1с.

6. Разработка теоретических основ и фундаментальных принципов создания новых конструкций, технологий, эксплуатации > обслуживания специализированных, транспортных и тяговых средсп для народного хозяйства РБ: Отчет о .НИР (заключ.) / Белорусскаг государственная политехническая академия (БГПА); Руководителе работы II. М. Капустин: n ГР 1996861.- Минск. 1996..- 135 с.

Соискатель \—Сафонов А. И.

РЭЗЮМЭ .

Сафонау- Андрэй 1ванав1Ч Абгрунтаванне 1 распрацоука аутаматызаванай схстэмы к1равання маторным тормазам-запавольн!кам колавага трактара класа 3

Ключавыя словы: трактар, трактарны поезд, ма-торш тормаз-запаволыик (ТЗ). дапаможная тармазная сл.стэма (ДТС), электрапнеуматычны прывад (ЭПП), дынам^а тармажэння, лабараторшя выпрабаванн!. матэматычнае мадэл1раванне.

Аб'ект даследавання: двухзвенны трактарны поезд у складзе трактара Т-150К, абсталяванага ДТС 1 паупрычэпа 1ПТС-10.

Мэта. працы: павышэнне тэхмчнага узроуню ДТС трактара ьа аснове расгфацоук! метадау разл1ку 1 выбару рацыянальных пара-метрау аутаматызаванай сз.стэмы К1равання маторным ТЗ.

Метады даследавання: метады матэматычнага мадэлхравання дынамт тармажэння трактарнага поезда ДТС х дынам1чных працэ-сау у трансмз.сд.1 пры сумеснай рабоце маторнага ТЗ 1 рабочай тармазной с!стэмы трактара: тэарзтычныя даследаваши ЭПП К1ра-вання маторным ТЗ; лабараторныя выпрабаваннх макетнага узору ЭПП Кхравання маторньм ТЗ.

Атрыманыя вынт 1 IX нав!зна: распраиавана комплексная матэматычная мадэль дынамт тармажэння трактарнага поезда ДТС, якая дазваляе выбхраць рацыянальныя параметры ЭПП К1раван-ня маторным ТЗ 1 даследаваць эфектыунасиь яго скарыстання ва ус!х рэжымах тармажэння; ацэнены уплыу 1нериыйных характарыстык рухавх'ка 1 трансм!си на размеркаванне момантау пам!ж колам1 пярэдняга 1 задняга мастоу трактара пры тармажэши маторным ТЗ у розных рэжымах работы 1 эксплуатацыйных умовах; сфармхраваны алгарытм работы аутаматызаванай С1стэмы травання ДТС, як1 з'яуляецца асновай пры стварэнн! электроннага блоку К1равання матерным ТЗ.

Рэкамендацьи па выкарыстанню вьшкау: методика вгЗару рашянальных параметрау ДТС можа быць выкарыстана у канструк-. тароих арган!зацыях па праектаванню тармазных с!стэм 1 сз.стэм IX К1раваення.

Гал1на выкарыстання: атрыманыя вынт у выглядзе разл!-ковых методык, схемы ЭПП. алгарытма работы ДТС належыць выка-рыстоуваць у канструктараих арган1зацыях,- як1я займавдца рас-працоукай I удасканальваннем тармазных с!стэм цягавых» х. трдас-партных машын.

18 РЕЗЮМЕ Сафонов Андреи Иванович Обоснование и разработка автоматизированной системы управления моторным тормозом-замедлителем колесного трактора класса 3

Ключевые слова: трактор, тракторный поезд, моторный тормоз-замедлитель (ТЗ), вспомогательная тормозная система (ВТС), электропневматический привод (ЭПП), динамика торможения, лабораторные испытания, математическое моделирование.

Объект исследования: двухзвенный тракторный поезд в составе трактора Т-150К, оборудованного ВТС и полуприцепа 1ПТС-10.

Цель работы: повышение технического уровня ВТС трактора на основе разработки методов расчета и выбора рациональных параметров автоматизированной системы управления моторным ТЗ.

Методы исследования: методы математического моделирования динамики торможения тракторного поезда ВТС и динамических про-., цессов в трансмиссии при совместной работе моторного ТЗ и рабочей тормозной системы трактора; теоретические исследования ЭПП управления моторным ТЗ: лабораторные испытания макетного образца ЭПП управления моторным ТЗ.

Полученные результаты и их новизна: разработана комплексная математическая модель динамики торможения тракторного поезда ВТС. позволяющая выбирать рациональные параметры ЭПП управления моторным ТЗ и исследовать эффективность его применения во всех режимах торможения; оценено влияние инерционных характеристик двигателя и трансмиссии на распределение моментов между колесами переднего и заднего мостов трактора При торможении моторным ТЗ в различных режимах работы и эксплуатационных условиях; сформирован алгоритм работы автоматизированной системы управления ВТС. являющийся основой при создании электронного блока управления моторным ТЗ. .

Рекомендации по использованию результатов: методика выбора рациональных параметров ВТС может быть использована в конструкторских организациях по проектированию тормозных систем и систем их управления.

Область применения: Полученные результаты в виде расчетных методик, схемы ЭПП. алгоритма работа ВТС следует применят!} в конструкторских -организациях, занимающихся разработкой к совершенствованием тормозных систем тяговых и транспортных машин.

19

summary.

Safonov Andrey Ivanovich Designing an automatic control syjtem of claaa 3 wheeled-tractor engine brakes

Key words: tractor, tractor-trailer trains, engine brake-retarder (BR), secondary braking system (SBS), electro-pneumatic drive (EPD), dynamics of bracing, laboratory testa, mathematical modelling.

Object of research: twin tractor-trailer train c»s part of T-150K tractor, equipped with a SBS and a 1I]TC-10 semitrailer.

Aim of research: improvement of the technical l^vel of the tractor SBS by developing computation methods and selecting rational parameters for the automatic engine BR control system.

Methods of research: methods of mathematical modelling of the dynamics of bracing by the tractor-trailer train SBS and dynamic processes in transmission during the joint operation of the engine BR and the tractor primary braking system; theoretic studies of the EPD in the automatic engine BR control system,-laboratory tests of the EPD model sample.

Findings and their novelty: a complex mathematical model oi the dynamics of braking by the tractor-trailer train SBS, has been developed which allows to select rational parameters for the EPD of the engine BR control system and to stady the efficiency of its use in all braking regimes; the influence of inertia characteristics of the engine and transmission on the di i-tribution of braking moments between front and rear axles while using the engine BR in different operation regimes and operating conditions has been estimated; an algorithm for running the automatic SBS control system has been worked out which lays th-< foundation for an electronic engine BR control system unit.

Recommended application of the results: the methods of selecting rational parameters for the.SBS can be used in doslgn offices designing braking systems and their control systems.

Sphere of application: the results of the research in the form of computation methods, the EPD scheme, the algorithm of the SBS operation should be used by design offeces which design and develop braking systems of tow and transport vehicles.