CC BY
89
У1 -эта
где: 1 - предельно допустимые нормы концентрации ЗВ в зоне 1.
Решение задачи позволяет дать верхнюю оценку интенсивности источников ЗВ.
Представленные выше модели реализованы в программном комплексе, основными
компонентами которого являются:
• геоинформационная база данных г. Таганрога (рельефная карта города с шагом сетки 5 м., идентифицированными участками дорог и расположениями строений);
• параллельная программа моделирования поля скоростей ветровых течений в пределах городской застройки и распространения ЗВ;
• параллельная программа оценки количества выбросов от автотранспорта на основе решения сопряженной задачи;
• модуль отображения (визуализации) процесса моделирования.
Программный комплекс позволяет исследовать зависимость концентрации ЗВ, степень и размеры зоны поражения от интенсивности движения автотранспорта, состава транспортного потока, параметров автомагистрали, климатических и метеорологических факторов. При этом учитывается влияние рельефа местности и городской застройки. Результаты моделирования отражают динамическую картину степени загрязнения атмосферного воздуха в виде профилей концентрации ЗВ с привязкой к геоинформационной карте. Это позволяет просматривать процесс расчета в реальном времени на рельефной карте города.
В заключение следует отметить, что комплекс может также использоваться для установления норм выбросов от источников так, чтобы они могли удовлетворять допустимым нормам качества окружающего атмосферного воздуха в контролируемом районе.
Литература
1. Берлянд М. Е. Прогноз и регулирование загрязнений атмосферы Л.: Гидрометиоиздат, 1985. 271с.
2. Колдоба А. В., Повещенко Ю. А., Самарская Е. А., Тишкин В. Ф. . Методы математического моделирования окружающей среды М.: Наука, 2000. 254с.
3. Марчук Г. И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды М.: Наука, 1982. 319с.
4. Корнеев В. В. Параллельные вычислительные системы М.: Ноледж, 1999. 320с.
5. 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. 646с.
6. Методика расчетов выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспортом на городских магистралях. -М.: НИИАТ, 1997. 54 с.
7. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2000. 779 с.
Метод определения тягово-скоростных и топливно-экономических качеств автомобиля с двухпоточной гидромеханической передачей фирмы "УоНЬ"
к.т.н., проф. Селифонов В.В., Ву Туан Ань
МГТУ «МАМИ».
В настоящее время в России в большом объеме выпускаются городские автобусы с двухпоточными гидромеханическими передачами "У01ТН". Однако известные в литературе методики расчета тягово-динамических и топливно-экономических качеств автомобиля для полнопоточной гидромеханической передачи оказываются некорректными для определения этих качеств в случае установки на автомобиль двухпоточной дифференциальной гидромеханической передачи с использованием в одном из звеньев дифференциала гидротрансформатора. В работе обоснована и изложена методика расчета перечисленных качеств автомобилей с двухпоточными гидромеханическими передачами.
На рис. 1 и 2 приведены конструкция гидромеханической передачи "У01ТН" и ее кинематическая схема.
Рис. 1. Конструкция гидромеханической коробки передач "У01ТН": А - привод; Б - входной дифференциал; В - гидротрансформатор; Г - дополнительная передача; Д - выходная часть; 1 - входной вал; 2 - демпфер крутильных колебаний; 3 -
входное сцепление; 4 - разделительное сцепление; 5 - тормоз насоса; 6 - насосное колесо; 7 - турбинное колесо; 8 - реактор; 9 - блокирующее сцепление; 10 - тормоз 3.х.; 11 - выходной вал; 12 - теплообменник; 13 - планетарный редуктор передачи 3.х. и дифференциала; 14 - механизм турбины; 15 - масляный поддон; 16 - насос; 17 -солнечная шестерня; 18 - сателлиты; 19 - водило.
Рис. 2. Кинематическая схема дифференциальной передачи фирмы "У01ТН":
Г, Гз, - радиусы коронной 1, солнечной шестерней 3 и водила 4 переднего
дифференциала; Г5, Гп, Г8 - радиусы коронной 5, солнечной шестерней 7 и водила 8
заднего дифференциала.
Передача состоит из двух дифференциалов - переднего и заднего, и гидротрансформатора, насос которого связан со звеном переднего дифференциала, турбина - со звеном заднего дифференциала, а реактор постоянно остановлен.
Из плана скоростей для стопового режима переднего и заднего дифференциалов (рис. 3), схемы сил и моментов, действующих в элементах переднего и заднего дифференциала (рис. 4), нетрудно получить выражения, определяющие крутящие моменты на насос-
Мн й М, Мл
ном колесе н, на валу коронной шестерни 1, на валу водила
М5
циала, на валу коронной шестерни 5 и на остановленной коронной шестерне дифференциала:
4 переднего дифферен-М
7
заднего
мн = янрОХ = ЯнрО^2 /г
(1)
2
М1 = МН 71/ Гз =ХН рО>12 Г13/ г33 .
>
М4 = М1 + МН = ¿Н Р^>12 Г12 (Г1 + Гз) / Гз2.
>
М 5 = М3 К 0 .
>
М7 = Р76 Г7 = М з *0 Г7/ Г5
(2)
(3)
(4)
(5)
где:
Л
" - активный диаметр гидротрансформатора,
¿н - коэффициент крутящего момента насоса, р- плотность жидкости,
0
К о
частота вращения коронной шестерни, - коэффициент трансформации в стопорном режиме.
Рис. 3. План скоростей для стопового режима переднего и заднего дифференциала.
21
р12
24
р42
р32
т
р67
р23
р85
р65
э с э э—еэ
56
р58
М1
М4
МЗ (Мн)
М5 <МТ)
М8 М7
Рис. 4. Схема сил и моментов, действующих в элементах переднего и заднего
дифференциала.
Мс
передающийся от заднего дифференциала на
А крутящий момент на валу водила выходной вал трансмиссии, будет равен:
М8 = М5 + М7 = М3К0 + М3К0г7 / г5 = М3*0 (1 + г7 / г5 ) (6)
На выходном валу передачи суммируются моменты с валов водил переднего и заднего дифференциалов:
Мвьш = МА + М8 = ¿НР0>12(Г12 /Г32)[1 + Г1 /Г3 + К0(1 + Г7 /Г5)]_ (7)
Автомобиль остается неподвижным и соответственно в передаче сохраняется стоповый режим до тех пор, пока суммарный момент на выходном валу передачи не превысит значения приведенного к выходному валу передачи момента сопротивления движению:
1МКП 10^ТР (8)
здесь: Оа - вес автомобиля;
/- коэффициент дорожного сопротивления;
п тр - коэффициент полезного действия трансмиссии от выходного вала передачи до вала привода ведущих колес; ¿мкп - передаточное число механической коробки передач;
/о - передаточное число главной передачи; тк - радиус качения ведущих колес в ведомом режиме. В этом случае происходит одновременный разгон вала двигателя под действием разницы момента двигателя и момента на валу коронной шестерни 1 и выходного вала передачи (а вместе с ним и разгон автомобиля) под действием разницы момента на выходном валу передачи и приведенного к этому валу момента сопротивления движению. Угловое ускорение вала двигателя определится уравнением:
(ёае /Ж) = (Ме -М,)/(9)
Ме б й
здесь: е - момент двигателя при работе его по внешней характеристике; Ме - момент инерции вращающихся деталей двигателя. Угловое ускорение выходного вала передачи определится уравнением:
(Ж®ВЫХ ! Ж X = МВЫХ - М/ ! ]а, (10)
М
здесь: вых - текущее значение момента на выходном валу передачи;
М/ - момент сопротивления движению, приведенный к выходному валу передачи; М - приведенный момент инерции, эквивалентный инерционным массам автомобиля. Принимая в первом приближении неизменность ускорений и режима работы трансформатора на элементарном промежутке времени Ж, получим:
((0е )к+1 =(®е )к + (Ж®е ! Ж \Л; (11)
(ВЬХ )к+1 = (ВЬХ )к + (Ж®ВЬХ ! dt )кЖ , (12)
здесь: индекс "к" означает предыдущее значение частоты, индекс "к+1" - последующее значение частоты.
Новые значения частот вращения вала насоса и вала турбины определят новое значение передаточного отношения гидротрансформатора.
(/ГТ )к+1 =К )к+1/(<°Н )К+1 . (13)
По безразмерной характеристике гидротрансформатора по известному значению передаточного отношения определим текущее значение коэффициента трансформации
(Ктр )к+1 ;(Кгт )= /(/ )гт
По новому значению частоты вращения вала насоса (® н = ® 3) определим новое значение момента на валу насоса:
(МН )к+1 =ЛНрВ5а {рн )2+1. (14)
По новому значению частоты вращения выходного вала (а вых)к+1 определим скорость движения автомобиля:
V =( ®ВЬХ )к+1 Тк ' 1МПК/0 (15)
Сумма элементарных отрезков времени & 1 определит время разгона автомобиля. Для определения тяговых возможностей автомобиля на всех скоростных режимах необходимо определить передаточное отношение дифференциальной передачи:
/ДП =®ВЬХ 1®е (16)
Для получения выражения /дп определим значение передаточного отношения гидротрансформатора через частоты вращения входного (® е = а 1) и выходного (® вых = а 5) валов.
/ГТ = 2®ВЬХТ8Т3 /(®еТ1Т5 - 2®ВЬХТ4Т5 ) = 2/ДПТ8Т3 /(Т1Т5 - 2/ДПТ4Т5 ) . (17)
Решив уравнение (17) относительно передаточного числа дифференциальной передачи ¡дп , получим:
/ДП = /ГТ Т1Т5 /2(т8 Т3 + /ГТ Т4 Т5) (18)
Аналогично можно получить значение коэффициента трансформации дифференциаль-
ной передачи.
Действительно, поскольку соотношение моментов в дифференциале не зависит от соотношения частот вращения колес планетарного механизма, то в соответствии с уравнениями (1), (3), (4), (5), (6), (7), и, учитывая, что коэффициент трансформации гидротрансформатора в текущем режиме работы обозначен как Ктр, а также принимая во внимание, что в переднем и заднем дифференциалах имеют место соотношения:
Г4 = (Г1 + Г3)/2 • (19)
Г8 = (Г5 + Г7)/2 1 (20)
можно записать:
М8 = М5 + М7 = М3 Ктр (1 + г7 / г5) = М3 Ктр 2г8 / г5 (21)
МВЬХ = М4 + М8 = 2М3 (Г4Г5 + КТРГ3Г8 )/ Г3Г5 . (22)
Отсюда определяется коэффициент трансформации дифференциальной передачи:
КДП = МВЫХ /М1 = 2(Г4Г5 + КТРГ3Г8)/Г1Г5 _ (23)
Для любой трансформирующей передачи коэффициент полезного действия представляет собой произведение коэффициента трансформации и передаточного отношения. Для рассматриваемой дифференциальной передачи соответственно получим:
Пдп = КДП1ДП = 1ГТ (Г4Г5 + КТРГ3Г8 ) /(Г3Г8 + 1ГТ Г4Г5 ) (24)
Таким образом, для каждого произвольно выбранного режима работы гидротрансформатора можно определить коэффициент трансформации, передаточное отношение и коэффициент полезного действия дифференциальной передачи.
По известным выражениям выходная характеристика дифференциальной передачи перестраивается в тяговую характеристику автомобиля с дифференциальной гидропередачей.
При расчете топливной экономичности автомобиля с гидромеханической дифференциальной передачей следует разделить режимы движения: топливная экономичность при равномерном движении с заданной скоростью и топливная экономичность при разгоне автомобиля. Строго говоря, для городского автобуса с передачей "У01ТН" актуальным является режим разгона, поскольку все варианты таких передач и трех и четырех ступенчатые, предусматривают блокировку гидротрансформатора на всех передачах, кроме первой, на которой осуществляется трогание с места и последующий разгон автобуса. Расчет топливной экономичности на всех передачах, кроме первой, ведется точно так же, как для автомобилей со ступенчатой механической трансмиссией.
При расчете топливной экономичности в режиме разгона также можно выделить два расчетных варианта: расчет топливной экономичности при разгоне с максимально возможной интенсивностью (с полной подачей топлива, т.е. при работе двигателя по внешней характеристике) и расчет топливной экономичности при разгоне с заданным ускорением, как это имеет место при движении в городском цикле. Вместе с тем необходимо учитывать, что современные большие и особо большие городские автобусы, как правило, выполняют требования городских циклов в фазе разгона только при полной подаче топлива, поэтому рассмотрим вариант расчета топливной экономичности автомобиля с дифференциальной гидромеханической передачей при движении в городском цикле в фазе разгона с полной подачей топлива.
Выводы
В качестве основы метода построения тягово-скоростных и топливно-экономических качеств автомобиля с двухпоточной гидромеханической передачей фирмы "У01ТН"на установившихся режимах движения получена универсальная тяговая и топливно-экономическая характеристика автомобиля, показывающая связь между скоростью его движения, силой тяги на ведущих колесах и расходом топлива в единицу времени. Полученная универсальная характеристика автомобиля позволяет определять расход топлива на единицу пути при установившемся движении, величину преодолеваемых подъемов и т.д.
400 350 300 , 250
20 30 40 50 У,км/ч
30 40 50 60 70 У,км/ч
Рис. 7. Характеристика разгона автобуса с ГМП УокИ Б 851.3 по времени.
Рис. 8. Характеристика разгона автобуса с ГМП УокИ Б 851.3 по пути.
30 40 50 Va,км/ч
30 40 50
Va,км/ч
Рис. 10. График величин, обратных ускорениям автобуса с ГМП УоНИ Б 851.3.
Рис. 9. Характеристика ускорений автобуса с ГМП УоНИ Б 851.3.
Литература
1. Лапидус В.И., Петров В.А. Гидромеханические передачи автомобилей. - М.: Машгиз, 961. С. 378-406.
2. Мазалов Н.Д., Трусов С.М. Гидромеханические коробки передач. М.: Изд-во Машиностроение», 1971. С. 205-234.
3. Селифонов В.В., Гируцкий О.И. Автоматические сцепления и гидродинамические передачи автомобилей. - М.: МГТУ «МАМИ», 1999. С. 73-90.
Установка для испытания ременных передач
Семин И. Н. МГТУ «МАМИ»
Одним из основных научных направлений кафедры «Детали машин и ПТУ» на протяжении многих лет и в настоящее время является исследование передач трением гибкой связью и вариаторов. Для экспериментального изучения поведения передач под нагрузкой, проверки новых теоретических положений на кафедре создавались различные испытательные стенды и установки как замкнутого контура, так и открытого энергетического потока, оснащаемые не только выпускаемой промышленностью аппаратурой, но и оригинальными приборами и приспособлениями. Накопленный опыт позволял совершенствовать конструкции стендов, методики проведения экспериментов, а распространение компьютерной техники потребовало ее внедрения как для программного управления, так и регистрации получаемых результатов, их математической обработки.
500
450
35
200
150
100
5
50
0
0
0
10
60
70
80
0
10 20
80
14
0.7
12
0.6
10
0.5
8
0.4
6
0.3
4
0.2
2
0.1
0
0
10
20
60
70
80
0
0
10
20
60
70
80
