автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Развитие параметров и конструкций городских автобусов с целью повышения эффективности их использования

Стр.

Введение 2

1. Анализ состояния и тенденции развития городских автобусов 5

1.1. Место автобусных перевозок в общей системе городского пассажирского сообщения 5

1.2. Типы и тенденции развития автобусов для городских перевозок 8

1.3. Конструктивные особенности агрегатов городских автобусов 17

1.4. Анализ научных разработок в области автобусостроения 38

1.5. Условия использования и режимы работы городских автобусов 47

1.6. Выводы. Цель и задачи исследования 51

2. Теоретическое обоснование общих принципов и расчета параметров движения 53

2.1. Математическая модель движения городского автобуса 53

2.2. Характеристики внешних условий движения 57

2.3. Характеристики элементов системы «двигатель-трансмиссия» и параметры процесса движения автобусов 62

2.4. Топливная экономичность 72

2.5. Выводы 77

3. Расчетно-теоретические исследования характеристик моторно-трансмиссионной установки (мту) 79

3.1. Исследование параметров автобуса со ступенчатой коробкой передач 79

3.2. Использование ГМТ в городских автобусах 85

3.3. Особенности применения ОГМКП на городских автобусах 93

3.4. Сопоставление различных вариантов МТУ 105

3.5. Выводы 108

4. Экспериментальные исследования различных типов трансмиссий (коробоки передач) и их элементов 110

4.1. Создание испытательного оборудования для исследований коробок передач и их элементов 112

4.2. Методики проведения исследований на разработанных стендах и обработка результатов испытаний 114

4.3. Метрологическое обеспечение испытаний экспериментальной коробки передач 119

4.4. Испытания аналога автобусной ОГМКП 125

4.5. Результаты испытаний трансмиссий и элементов коробок передач 131

4.6. Выводы 139

5. Пути разработки отечественных городских перспективных автобусов особо большой вместимости 141

5.1. Типоразмерный ряд автобусов особо большой вместимости, особенности низко-польных автобусов и рекомендации по их разработке 141

5.2. Эффективность реализации научных выводов и положений диссертации 152

5.3. Выводы 157

Общие выводы

Анализ тенденций развития отечественного и зарубежного автобусостроения позволил выявить особенности развития конструкций современных автобусов для обслуживания пассажиров в крупных городах. Они заключаются в следующем:

1. Теоретические исследования динамики движения городских автобусов позволили установить приемлемость для анализа этого процесса общих положений теории автомобиля с учётом принципиальной особенности структуры движения автобуса, заключающейся в том, что для последнего характерны в основном неустановившиеся режимы и существенное влияние инерциальных составляющих сопротивления движению. Данное обстоятельство обусловливает необходимость учёта разности кинематических и динамических скоростей качения колёс, т.е. их буксования и проскальзывания. При этом установлено, что при скоростях движения свыше 45 км/ч преобладающим видом сопротивления качению является аэродинамическое сопротивление. Вероятностная характеристика средней скорости движения в основном определяется плотностью транспортного потока.

2. Повышение энерговооружённости автобусов (до 25%) потребовало решения актуальных задач тяговой динамики. В отличие от автобусов существующего поколения, в целях улучшения комфортности пассажиров и эргономики рабочего места водителя, в автобусах будущего поколения предпочтение отдаётся объемногидромеханическим передачам, которые снижают динамические нагрузки в 2.2,5 раза, увеличивают долговечность работы двигателя и агрегатов трансмиссии в 1,5.2 раза и фактически являются единственно реальным шагом по пути создания трансмиссий автобусов особо большой вместимости на ближайшую перспективу.

3. Для обоснования выбора типа моторно-трансмиссионной установки городского автобуса большой вместимости проведено теоретическое исследование и сопоставление трёх типов трансмиссий: механической, гидромеханической и объёмногидромеханической. Сопоставление производилось по анализу математических моделей, динамического фактора и средней скорости движения в вероятностных условиях движения городского автобуса. Установлено, что применительно к объёмногидромеханической трансмиссии необходим анализ двух схем передачи мощности - полнопоточной и двухпоточной, что связано с конструктивными особенностями этих передач.

4. Для подтверждения теоретических выводов по выбору типа трансмиссии проведены стендовые экспериментальные исследования. Базой для создания специального стенда послужил универсальный стенд исследований трансмиссий НАТИ, в который были введены

159 дополнительные системы, обеспечивающие анализ и оценку автобусных трансмиссий. При этом для всех типов трансмиссий принята единая методика в интересах сопоставления полученных данных. Достоверность результатов экспериментальных данных обеспечена за счет применения современной измерительной техники и соответствующего метрологического обеспечения. На основе экспериментальных данных подтверждена теоретическая посылка о перспективности объёмногидромеханической трансмиссии с коротко-ходными муфтами синхронизаторов.

5. Оценка перспектив развития автобусостроения позволила установить, что для автобусов особо большой пассажировместимости наиболее целесообразными являются:

- одиночные и сочленённые автобусы с "высоким" полом;

- одиночные и сочленённые автобусы низкопольного типа с применением технических решений, обеспечивающих их эксплуатацию в условиях затруднённого маневрирования.

6. Технико-экономический анализ применения различных типов автобусов и трансмиссий показал, что при реализации разработанных рекомендаций эффект от установки гид-рообъёмномеханических трансмиссий вместо механических коробок передач позволит уменьшить дотационные средства на эксплуатацию автобусов особо большой пассажировместимости на 22,3 % в год.

1. Автомобильный справочник. Перевод с англ. Первое русское издание. - М.: Издательство "За рулем". 2000. - 896 с. ил.

2. Агейкин Я.С., Парфенов В.Н. К вопросу численного анализа обтекания автобуса с кузовом вагонного типа воздушным потоком. Сб. Трудов ВКЭИавтобуспрома, Львов, 1984.

3. Александров Е.Б., Трикоз А.А. П-образный ведущий мост как база для создания низ-копольных городских автобусов. Труды НАМИ, 1998 г., стр. 52-61.

4. Баранов В.В., Гируцкий О.И., Дзядык М.Н., Есеновский-Дашков Ю.К. и др. Гидромеханическая передача автобуса. "Транспорт", 1977 г, стр. 1-132.

5. АО СКБМ. Техническое предложение. Обоснование использования гидромеаниче-ской передачи в качестве базового модуля для трансмиссий наземных транспортных средств. Курган, 1997. 242 с.

6. Стендовые испытания ОГМТ гусеничного шасси лесопромышленной машины. Ч. 1 и 2. Д №11794. -М.: "Континент", 1996.

7. Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник / Под. общ. редакцией А. И. Гришкевича. М.: Машиностроение, 1984.

8. Баранов В.В., Гируцкий О.И., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автоматическая трехступенчатая гидропередача для городских автобусов, "Автомобильная промышленность" № 4,1978 г., стр. 19-21.

9. Баранов В.В., Гируцкий О.И., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Семейство автоматических гидромеханических передач для автотранспортных средств, Труды ВКЭИ авто-буспрома, г. Львов, 1978 г., стр. 33-42.

10. Баранов В.В., Гируцкий О.И., Дзядык М.Н., и др. Трехступенчатая гидромеханическая передача городского автобуса, М., Транспорт, 1980 г., стр. 1-152 ■

11. Беренс В., Хавронок П.М. Руководство по оценке инвестиций. М.: Интерэкспорт,1995.-527 с.

12. Богданов B.C., Баранов В.В., Гируцкий О.И. и др. А.С. №562694 Фрикционная муфта, БИ№ 23 от 25.06.1977 г.

13. Бухарин Н.А., Прозоров B.C., Щукин М.М. Автомобили, М., Машиностроение, 1984 г., стр. 376

14. Великанов Д.П. и др. Развитие автомобильных транспортных средств, М., Транспорт, 1984 г., 124 стр.

15. Воронцова Н.И. Кузова автобусов. Э. Машиностроение Том IV-15,1997г.,стр. 203-207.

16. Временная типовая методика определения экономической эффективности и оценка экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды. Госпром СССР. 12.10.1983 г. №254/284/13.

17. Выборнов Э.П., Гируцкий О.И, Есеновский-Лашков Ю.К, Мазалов Н.Д. А.С. №602400 Гидродинамическая трансмиссия Транспортного средства, БИ №14 от 15.04.1978 г

18. Высоцкий М.С. и др. Грузовые автомобили: Проектирование и основы конструирования / М.С. Высоцкий, Л.Х. Гилелес, С.Г. Херсонский. 2-е из., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1995. - 25.6 е.: ил.

19. Гапоян Д.Т. Фрикционы автоматических коробок передач. М., "Машиностроение", 1966 г.

20. Гируцкий О.И. Городские автобусы 21-го века для России (типаж, параметры назначения, энергоустановки, безопасность, экология)., 6-я Международная автомобильная конференция, 1999 г., стр. 166-185.

21. Гируцкий О.И., Гаронин Л.С., Прудников Б.И. Типаж и технический уровень автобусов на ближайшую перспективу. Материалы XXI конференции ААИ, 1998 г., стр. 7983.

22. Гируцкий О.И., Кутенев В.Ф., Ипатов А.А. О государственном регулировании при реализации "Национальной стратегии развития автомобильной промышленности". "Автомобильная промышленность". 1998 г., №11, стр. 1-4.

23. Гируцкий О.И., Гаронин JI.C. Перспективы российского автобусостроения. "Автомобильная промышленность", 1998 г., №11, стр. 21-25.

24. Гируцкий О.И. Проблема развития автобусостроения и пути её решения. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. М., 2000 г.

25. Гируцкий О.И., Гаронин JI.C. Семейство унифицированных автобусов и троллейбусов для города Москвы. Сборник докладов научно-практической конференции ; "Автомочбильная промышленность Москвы городу". 1997 г., стр. 73-75.

26. Гируцкий О.И., Гаронин J1.C., ЖаворонковВ.И. Городские автобусы: развитие параметров назначения. "Автомобильная промышленность", 1990 т.,№1, стр. 6-8.

27. Гируцкий О.И., Кичжи А.С., Проклов А.Е. Развитие конструкций троллейбусов. "Автомобильная промышленность", 1989 г., № 6, стр. 8-11.

28. Гируцкий О.И., Трусов С.М. К вопросу выбора силовых диапазонов гидромеханической передачи. Труды НАМИ, вып. 154,1975 г., стр. 87-92.

29. Гируцкий О.И., Баранов В.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Автоматическая трехступенчатая гидропередача для городских автобусов. "Автомобильная промышленность", 1978 г., № 4, стр. 19-21/

30. Гируцкий О.И., Баранов В.В., Есеновский-Лашков Ю.К. и др. Повышение надежности двух- и трехступенчатых гидромеханических передач для городских автобусов. "Автомобильная промышленность" 1983г.,№ 7, стр. 19-21.

31. Гируцкий О.И., Дмитриченко Д.С., Поляк Д.Г. и др. Электронная система управления ГМП городского автобуса. "Автомобильная промышленность", 1986г., № 12, стр. 2022.

32. Гируцкий О.И., Талаев Д.Е., Воронцова Н.И. и др. Применение метода суперэлементов для анализа пространственной конструкции кузовов автобусов. Труды НАМИ, 1993 г., стр. 48-56.

33. Гируцкий О.И., Раскин В.Е. Бесступенчатые передачи автомобилей. "Автомобильная промышленность США", 1984 г., №9, стр. 49-53.

34. Гируцкий О.И., Малашков И.И., Мосин Ю.А. Технический комитет по стандартизации ТК-56 "Дорожный транспорт" новая форма организации работы по стандартизации в автомобилестроении. Труды НАМИ, 1993 г., стр. 19-23.

35. Гируцкий О.И., Кисуленко Б.В., Федотов В.А. Стандарты Ассоциации автомобильных инженеров Российской Федерации как нормативная база добровольной и обязательной сертификации. Труды НАМИ, 1998 г., юбилейный выпуск, стр. 79-85.

36. Гируцкий О.И., Есеновский-Лашков Ю.К. Раздел "Автомобили" Э., Машиностроение, том IV-15, стр. 142-313.

37. Гируцкий О.И., Алешин В.В., Баранов В.В., Есеновский-Лашков Ю.К. Разработка рекомендаций по снижению расходов топлива городскими автобусами с гидродинамическими передачами. Труды НАМИ, 1984 г., стр. 43-53.

38. Гируцкий О.И., Селифонов В.В., Астапенко А.В. Конструкции бесступенчатых передач. Учебное пособие. М., НАМИ, 1996 г.

39. Гируцкий О.И., Селифонов В.В. и др. Гидродинамические передачи. Учебное пособие. МГААТМ. 1997 г.

40. Гируцкий О.И., Селифонов В.В. Конструкции и принципы регулирования бесступенчатых передач. Учебное пособие. М., НАМИ, 1999 г.

41. Гируцкий О.И., Кутенев В.Ф., Корольков Ю.А., Ипатов А.А. Основные технико-экономические проблемы национальной стратегии развития отечественного автомобилестроения. Материалы конференции МАМИ "100 лет российскому автомобилю", 1996 г., стр. 2-4.

42. Гируцкий О.И., Гаронин Л.С., Кичжи А.С. Автобусы: тенденции и перспективы. Материалы конференции МАМИ "Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа", 1999 г., 5 стр.

43. Гинцбург Л.Л. Теория управляемого движения автомобиля относительно заданной траектории. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва 1988 г. 32 стр.

44. ГОСТ 8.207-76. "ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения". М. Изд. стандартов, 1976 г.

45. Грибанов Д. Д., Зайцев С. А., Митрофанов А. В. Основы метрологии. Труды Академии проблем качества РФ, Бронницы. Фонд Защиты прав потребителей "Центр сертификации", 1999 г.

46. Гришкевич А.И., Буян Б.У., Бутусов Г.Ф. и др. Проектирование трансмиссий автомобилей. М., Машиностроение, 1984 г.

47. Гусаров А.П., Вайсблюм М.Е. Проблемы управления экологической безопасностью автотранспортных средств. Материалы XX конференции. ААИ., 1997г., стр. 41-47.

48. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевников Т.Я. Высшая математика упражнениях и задачах. М., Высшая школа, 1986г.

49. Есеновсий-Лашков Ю.К., Мазалов Н.Д., Гируцкий О.И. Опыт применения гидромеханических коробок передач в СССР и за рубежом. М., НИИавтопром, 1968 г., стр. 1-102.

50. Ермаков С.М., Жиглярский А.А. Математическая теория оптимального эксперимента. М., Наука, 1987 г

51. Зимелев Г.В. Теория автомобиля. М., Машиностроение, 1959 г.

52. Исследование возможности повышения тяговых свойств в машинах с ОГМТ за счет применения гидравлических демультипликаторов. Отчет о научно-исследовательской работе. Договор Дф-804230 51/2000.

53. Красневский Л.Г. Разработка теории конструкций и внедрение в производство систем управления и защиты гидромеханических передач автомобилей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук., Минск, 1990 г

54. Каменев В.Ф., Куров Б.А., Олейник А.В. Нормы на предельно допустимые выбросы вредных веществ. "Автомобильная промышленность", 1998 г., № 5, стр. 32-35

55. Кутенев В.Ф., Гируцкий О.И., Корольков Ю.А., Ипатов А.А. Технико-экономические проблемы стратегии развития российского автомобилестроения, "Автомобильная промышленность", 1997 г., № 1 -2, стр. 1-4.

56. Кутенев В.Ф., Гируцкий О.И. Автобусы в национальной стратегии развития автомобильной промышленности России. "Автомобильная промышленность", 1999 г., № 2, стр. 29-32.

57. Кутенев В.Ф., Гируцкий О.И., Нефедьев Я.Н. Активная безопасность автомобиля. Перспективы и тенденции. Основные направления отечественного автомобилестроения. Материалы XXII конференции ААИ, 1998 г., стр. 6-10.

58. Кутенев В.Ф., Гируцкий О.И., Ипатов А.А. О государственном регулировании при реализации "Национальной стратегии развития автомобильной промышленности". "Автомобильная промышленность", 1998 г.№5

59. Кутенев В.Ф., Гируцкий О.И., Нефедьев Я. Н. Пути повышения активной безопасности Отечественного автомобиля. "Автомобильная промышленность", 1999 г., №5, стр. 30-31.

60. Кудрявцев А.П. Проектирование, постройка и испытание гидравлических турбопере-дач. М., Машгиз, 1947 г.

61. Левин И.А. Автомобильные гидравлические передачи. М., Внутривузовское издание МАМИ, 1970 г.

62. Линсиц И.В., Котов В.В. Инвестиционный проект: методы подготовки. М.: Изд. БЕК, 1996.-294 с.

63. Луканин В.Н., Буслаев А.П., Яшина М.В. Автотранспортные потоки и окружающая среда 2: Учеб. пособие для вузов/Под ред. В.Н. Луканина. - М.: ИНФРА-М. 2001. -646 с. - (Серия "Высшее образование").

64. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. М., Высшая школа, 1982 г.

65. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: теория эксплуатационных свойств. М., Машиностроение, 1980 г., 240 стр.

66. Машиностроение. Энциклопедия. Ред. совет: К. В. Фролов (пред.) и др. М.: Машиностроение. Колесные и гусеничные машины. Т. IV-15 / В. Ф. Платонов, В. С. Азаев, Е. Б. Александров и др.; Под общ. ред. В. Ф. Платонова. 1997. 688 е., ил.

67. Нарбут А.Н. Гидротрансформаторы. М., Машиностроение, 1967 г.

68. Нормативно-справочная документация. М.: НАМИ, НИИАТ, 1986. - 460 с

69. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов.

70. Вторая редакция). Официальное издание. Утв. Минэкономики, Министерством финансов РФ. №ВК 477 от 21.06.1999 г. М.: Экономика, 2000. - 421 с.

71. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности перевозок.

72. Островцев А.Н. Основы проектирования автомобилей. М., Машиностроение, 1968 г., 205 стр.

73. Певзнер Я.Н., Гридасов Г.Г., Конев А.Ф., Плетнев А.Е. Колебания автомобиля. Испытания и исследования. М., Машиностроение, 1979 г., 208 стр.

74. Петрова Е.В., Ганченко О.И. Статистика автомобильного транспорта: Учебник. М.: Финансы и статистика. 1997. - 240 с.

75. Петрушов В.А., Московкин В.В., Евграфов А.Н. Мощностной баланс автомобиля. М., Машиностроение, 1984 г., 160 с.

76. В.Ф. Платонов, B.C. Кожевников, В.А. Коробкин, С.В. Платонов; Многоцелевые гусеничные шасси. Под ред. В.Ф. Платонова М. Машиностроение, 1998 - 342 с.

77. Платонов В.Ф. Гусеничные и колесные транспортные машины. М., Машиностроение, 1987 г., 296 стр.

78. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. М., Машиностроение, 1989 г., 312 стр.

79. Полунгян А.А. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. Расчет агрегатов и систем. М., Машиностроение, 1994 г., 400 стр.

80. Полунгян А.А, Управление динамики многоприводной колесной машины и ее агрегатов при движении по твердой неровной дороге. Вестник МГУ. Серия Машиностроение, №3,1991 г., 6 стр.

81. Полунгян А.А Проектирование полноприводных колесных машин. Издательство МГТУ им. Баумана, 1999г., стр. 488.

82. Румянцев Л.А. Полуавтоматическая механическая трансмиссия. "Экотранс". "Автомобильная промышленность", 1998 г., № 10, стр. 11-14.

83. Селифонов В.В., Лавровский Е.В. Проблема создания особо больших сочлененных городских автобусов с толкающей задней секцией, Ж. "Грузовик &", 1998 г.

84. Селифонов В.В., Титков А.И. Аналитические характеристики управляемости автомобиля. Учебное пособие, МГТУ МАМИД983 г.

85. Ульянов С.А. Информационные технологии в управлении транспортной корпорацией. Монография. М.: АПМ, 1999 г. - 144 с. ил. - 25, табл. - 18.

86. Фаробин Я.Е., Грифф М.И. Математическая модель движения специализированного автотранспортного средства на маршруте. М., ЦНИИОМТП, РИФ "Глория", 1997 г., 79 стр.

87. Фалькевич Б.С. Теория автомобиля. Машгиз, 1963 г.

88. Цитович И.С., Альгин В.Б. Динамика автомобиля., Минск, Наука и техника, 1981 г.

89. Чередников А.А. Автобусы: Устройство, техническое обслуживание, эксплуатация. -М.: Транспорт, 1999. 216 с.

90. Чудаков Е.А. Избранные труды, т.1. Теория автомобиля., М., изд-во АН СССР, 1961 г., 463 стр.

91. Яценко Н.Н., Резниченко В.А. и др. Исследование нагрузочных режимов конструкций автомобилей и автопоездов для разработки норм прочности по условиям полигонных испытаний. Труды НАМИ., 1989 г., стр. 12-19.

92. Korst Н.Н., White R.A. Coastdown tests: determining road loads versus drag component evaluation. SAE №901767, 1990.

93. Matsumoto K. Total vehicles economy the challenge - Int. conf. Fuel ower trains and veh.: VECON 84, London, 22-24 Oct/1984, p.p. 21-23.

94. Schwarz A. Transportkonzept mit Zukunft. Bus Fahrt, 1989,37, №7. 526-28.

95. Buhler О. P.A. Omnibus - Programm fur die 90er Jahre. Bus - Fahrt. -1987.-35,№9.-8.B/10-B/12,B/14-B/15.

96. Auwarter A. Der Schritt in eine neue Bus Techologie. O.R. Omnibus-rev.-1988.-38, №6.-S. 36-39.

97. Unruch R. Marktubersicht: Stadtlinien Gelenkbusse, Masseu-Ware. Lastauto - Omnibus. -1985. -62, №12. -S. 66-69.

98. Отчет о научно-исследовательской работе. Анализ методов теоретической оценки подвижности машины и подготовка предложений по разработке единого метода для многоцелевой техники; В. А. Кеменов и др. М.: НАТИ, 2001. - 74 с.

99. Разработка и изготовление электропневматической СУ пятиступенчатой КП; В. А. Кеменов и др. М.: НАТИ, 2001. - 29 с.

100. Кеменов В. А и др. Тележка транспортного средства. // Патент РФ № 2160201, 2000 г.

101. Кеменов В. А и др. Тележка транспортного средства. // Патент РФ № 2166449,2000 г.

102. Кеменов В. А и др. Электропневматическая система управления механизмом переключения коробкой передач транспортного средства. // Патент РФ № 2170678,2001 г.