Повышение эффективности промышленного трактора-бульдозера совершенствованием алгоритма управления моторно-трансмиссионной установкой. Результаты математического моделирования и полевых испытаний
Автор: Кондаков С.В., Ломакин Г.В., Павловская О.О., Танин-шахов А.А., Вансович Е.И., Ишбулатов А.Р., Жуков В.Д., Горелый А.Е., Иванов С.В., Чеботарв Ф.В.
Рубрика: Контроль и испытания
Статья в выпуске: 1 т.24, 2024 года.
Бесплатный доступ
Внедрение в конструкцию промышленных тракторов бесступенчатых внешне регулируемых гидростатических и электрических бесступенчатых трансмиссий, а также двигателей внутреннего сгорания с различным управлением подачей топлива открывает широкие перспективы оптимизации работы бульдозеров и других технологических машин на базе промышленных тракторов. Оптимизации, в первую очередь, по расходу топлива. Приведённые в статье материалы включают в себя математическое моделирование трактора в технологическом цикле бульдозирования, постановку задачи оптимального совместного управления двигателем и трансмиссией, отработку алгоритма управления, его реализацию в контроллере, условия и методику проведения испытаний, результаты испытаний, проведенных на полигоне завода «ДСТ-УРАЛ» в с. Калачево и анализ полученных результатов. В итоге проведенной коллективом авторов работы зафиксирован положительный эффект от внедрения разработанной автоматической системы, заключающийся не только в ожидавшейся существенной экономии топлива, но и в повышении ресурса двигателя внутреннего сгорания и насосов гидростатической трансмиссии, в повышении производительности бульдозера, снижении влияния человеческого фактора (квалификации оператора) на производительность трактора, повышении комфорта работы оператора, уменьшении случаев срабатывания системы предохранения двигателя от перегрузок. Имитационное моделирование проведено в среде программирования VISSIM, код для контроллера создан в CoDeSys, испытание автоматической системы реализовано на серийном тракторе-бульдозере производства завода «ДСТ-УРАЛ» D14 класса тяги 14 тонн в августе 2023 г. На изобретение получен патент Российской Федерации № 2783552 «Способ и устройство управления моторно-трансмиссионной установкой промышленного трактора с бесступенчатой трансмиссией». Изобретение внедрено на заводе «ДСТ-УРАЛ».
Бульдозер, двигатель внутреннего сгорания, гидростатическая трансмиссия, топливная экономичность, система автоматического управления
Короткий адрес: https://sciup.org/147243221
IDR: 147243221 | DOI: 10.14529/engin240105
Список литературы Повышение эффективности промышленного трактора-бульдозера совершенствованием алгоритма управления моторно-трансмиссионной установкой. Результаты математического моделирования и полевых испытаний
- Engines for every application: Liebherr showcases innovative solutions at Bauma. URL: https://www.liebherr.com/en/rus/latest-news/news-press-releases/detail/engines-for-every-application-liebherr-showcases-innovative-solutions-at-bauma.html (дата обращения 31.10.2023)
- Power Control of Diesel Engine-Generator Set Subject to Emission Constraints. URL: https://scholar.uwindsor.ca/cgi/viewcontent.cgi?article=6356&context=etd (дата обращения 31.10.2023)
- Transmission-Torque Control for Gear Shifting with Engine Control. URL: https://www.jstor. org/stable/44730754?typeAccessWorkflow=login (дата обращения 31.10.2023)
- Vehicle engine torque control with engine drag control mode. URL: https://patents. google.com/patent/US6535809B1/en (дата обращения 31.10.2023)
- Research on Torque Control Distribution between Motor and Engine in P2.5 Hybrid Vehicle. URL: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1885/4/042005/pdf (дата обращения 31.10.2023)
- Model predictive control of automotive powertrains. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/ 4738740/authors#authors (дата обращения 31.10.2023)
- Бульдозер D20. URL: https://tm10.ru/catalog/buld18/gst20/ (дата обращения 31.10.2023)
- Официальный сайт «ДСТ-УРАЛ» URL: https://tm10.ru/ (дата обращения 31.10.2023)
- Патент на изобретение № 2783552 Способ и устройство управления моторно-трансмиссионной установкой промышленного трактора с бесступенчатой трансмиссией / А.А. Танин-Шахов, С.В. Кондаков, А.Е. Горелый, Е.И. Вансович, С.А. Растрыгин, О.О. Павловская, Г.В. Ломакин, приоритет от 25 мая 2022. Опубликован 14 ноября 2022.
- Чобиток В.А. Теория движения танков и БМП: учебник. М.: Военное издательство, 1984. 263 с.
- Кондаков С.В., Павловская О.О. Интеллектуальная бесступенчатая трансмиссия – регулятор расхода топлива ДВС и крутящего момента ведущих колёс // Вестник машиностроения. 2013. № 7. С. 3–11.
- Гомберг Б.Н., Кондаков С.В., Носенко Л.С., Павловская О.О. Имитационное моделирование движения быстроходной гусеничной машины с электрической трансмиссией // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2012. Вып. 18. № 37 (296). С. 73–81.
- Neumann V. Tracked vehicle analysis with simulation technologies support // University of de-fence. Brno. 2014. Vol. 2. P. 20–23.
- Zhai W., Wang K., Cai C. Fundamentals of vehicle–track coupled dynamics.// Vehicle System Dynamics. 2009. Vol. 47. P. 1349–1376. DOI:10.1080/004223110802621561
- Sojka M., Cornak S. Tracked vehicle movement modelling // University of Defence in Brno. 2018. P. 2098–2103. DOI: 10.22616/ERDev2018.17.N358.
- Kojima Sh., Ohno K., Suzuki T., Westfechtel Th., Okada Y., Tadokoro S. Motion control of tracked vehicle based on contact force model // International Conference on Intelligent Robots and Systems, South Korea, 2016. P. 1177–1183. DOI: 101109/IROS.2016.7759198.
- Холодов А.М. Основы динамики землеройно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1968. 156 с.
- Кондаков С.В., Довжик В.Л., Злотник М.И. Влияние динамики нагружения на выбор параметров моторно-трансмиссионной установки промышленного трактора // Тракторы и сельхоз-машины. 1988. № 1. С. 17–20.
- Гинзбург Ю.В., Швед А.И., Парфенов А.П. Промышленные тракторы. М.: Машиностроение, 1986. 293 с.
- Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей: учебник для втузов / Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др.; под ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1983. 372 с.
