Підвищення показників маневреності кар’єрних самоскидів з електромеханічною трансмісією
Loading...
Date
2014
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Друкарня ФОП Щербенюк С. Г.
Abstract
UK: Дисертацію присвячено підвищенню показників маневреності кар’єрних самоскидів з електромеханічною трансмісією. Вперше науково обґрунтовано можливість та доцільність застосування примусового управління обертанням задніх ведучих коліс кар’єрного самоскида з електромеханічною трансмісією, що дозволяє їм виконувати маневри із використанням силового довороту.
Вперше розроблено математичну модель силового довороту, яка дозволяє визначити відношення кутових швидкостей задніх ведучих коліс окремо правого і лівого борту машини і її показники маневреності відповідно до коефіцієнта зчеплення на основі вперше встановлених аналітичних залежностей. Аналітична залежність відношення кутових швидкостей задніх ведучих коліс від коефіцієнта зчеплення доведена методом лабораторного експерименту на створеній лабораторній моделі, яка дозволяє моделювати процес виконання маневру колісною машиною при різних способах повороту.
Створено алгоритм примусового управління обертанням задніх коліс кар’єрного самоскида, оснащеного електромеханічною трансмісією. Відповідно до розробленого алгоритму управління виготовлено електронний блок, який разом із додатковою датчиковою апаратурою, що встановлюється на кар’єрний самоскид БелАЗ-7513В, представляє собою систему примусового управління поворотом.
RU: Диссертация посвящена вопросу улучшения маневренности карьерных самосвалов с электромеханической трансмиссией для повышения эффективности их работы в стесненном пространстве рабочих зон глубоких карьеров. В работе проведен комплекс теоретических, лабораторных, промышленных исследований маневренности карьерных самосвалов с электромеханической трансмиссией при выполнении маневров с применением силового доворота. Разработана математическая модель силового доворота колесной машины. Впервые установлена аналитическая зависимость отношения угловых скоростей задних ведущих колес отдельно правого и левого борта от коэффициента сцепления, которая позволяет разработать рациональный алгоритм принудительного управления вращением задних колес карьерного самосвала. Впервые установлены аналитические зависимости, позволяющие определить показатели маневренности колесной машины на основе требуемого отношения угловых скоростей задних ведущих колес. Математическое моделирование с использованием разработанной модели позволило установить, что для карьерного самосвала БелАЗ-7513 минимальный радиус поворота в сложных условиях эксплуатации (на увлажненном грунтовом покрытии основных трасс с коэффициентом сцепления φ=0,34) при выполнении маневра с использованием силового доворота может быть уменьшен с 13,0 до 10,1 м. Установленные математические зависимости проверены экспериментальным путем с применением лабораторной модели, созданной в соответствии с масштабным коэффициентом, равным 12,0, в качестве которого выступало отношение радиуса колеса карьерного самосвала к радиусу колеса модели. Лабораторная модель позволяет моделировать процесс выполнения маневра колесной машиной при различных способах поворота путем принудительного воздействия на частоты вращения электродвигателей задних колес. Разработан и реализован на карьерном самосвале БелАЗ-7513В в условиях ПАО «Центральный ГОК» алгоритм принудительного управления вращением задних колес карьерного самосвала с электромеханической трансмиссией. Отклонение между расчетным 100 % (1,12 м) минимальным радиусом поворота лабораторной модели и полученным в результате эксперимента составило 10,7 % (1,0 м), отклонение между расчетным 100% (10,38 м) минимальным радиусом поворота карьерного самосвала и полученным путем промышленных испытаний составило 7,9 % (11,30 м), что подтвердило соответствие аналитических и экспериментальных показателей. Использование системы принудительного управления поворотом на карьерных самосвалах с электромеханической трансмиссией позволяет повысить техническую производительность машин на 6,1 % путем уменьшения времени их маневрирования до 1,4 мин, установленного с помощью хронометража в промышленных условиях, а также позволяет снизить топливо-энергетические затраты на 2,3 %. Материалы диссертационных исследований приняты на предприятиях ПАО «Центральный ГОК», ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» и ООО «Кривбасс-БелАЗ-Сервис СП». Расчетный экономический эффект в условиях ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог», полученный за счет повышения производительности карьерных самосвалов БелАЗ-7513 на 5,9%, для существующего парка из 8 машин составил 678,0 тыс. грн. / год. Таким образом, впервые научно обоснованы возможность и целесообразность применения принудительного управления вращением задних ведущих колес карьерного самосвала с электромеханической трансмиссией при маневрировании, что обеспечивает уменьшение радиуса поворота машины, повышая производительность промышленного автотранспорта карьеров.
EN: The thesis is dedicated to increasing of open pit trucks with electrical transmission indices of maneuverability. For the first time there has been scientifically grounded possibility and suitability of usage of forced controllability of rear leading wheels of open pit truck with electrical transmission that enables them to carry out maneuvers with the usage of a forced additional turn. For the first time there has been worked out mathematical model of a forced additional turn which enables to determine a correlation of angular velocity of rear leading wheels of starboard and port sides of a car and its indices of maneuverability relative to a friction coefficient on the basis of firstly determined analytical dependence. Analytical dependence of relation of rear leading wheels angular velocity to a friction coefficient has been proved with laboratory experiment method on a created laboratory model which enables to simulate the process of a wheel vehicle maneuver performing with various means of a turn. An algorithm of a forced controlling of rear wheels rotation of open pit truck with electrical transmission has been created. In accordance with the created algorithm an electrical block which coupled with additional sensor equipment that is installed on a pit truck BelAZ-7513B representing a forced turn controlling system has been manufactured.
RU: Диссертация посвящена вопросу улучшения маневренности карьерных самосвалов с электромеханической трансмиссией для повышения эффективности их работы в стесненном пространстве рабочих зон глубоких карьеров. В работе проведен комплекс теоретических, лабораторных, промышленных исследований маневренности карьерных самосвалов с электромеханической трансмиссией при выполнении маневров с применением силового доворота. Разработана математическая модель силового доворота колесной машины. Впервые установлена аналитическая зависимость отношения угловых скоростей задних ведущих колес отдельно правого и левого борта от коэффициента сцепления, которая позволяет разработать рациональный алгоритм принудительного управления вращением задних колес карьерного самосвала. Впервые установлены аналитические зависимости, позволяющие определить показатели маневренности колесной машины на основе требуемого отношения угловых скоростей задних ведущих колес. Математическое моделирование с использованием разработанной модели позволило установить, что для карьерного самосвала БелАЗ-7513 минимальный радиус поворота в сложных условиях эксплуатации (на увлажненном грунтовом покрытии основных трасс с коэффициентом сцепления φ=0,34) при выполнении маневра с использованием силового доворота может быть уменьшен с 13,0 до 10,1 м. Установленные математические зависимости проверены экспериментальным путем с применением лабораторной модели, созданной в соответствии с масштабным коэффициентом, равным 12,0, в качестве которого выступало отношение радиуса колеса карьерного самосвала к радиусу колеса модели. Лабораторная модель позволяет моделировать процесс выполнения маневра колесной машиной при различных способах поворота путем принудительного воздействия на частоты вращения электродвигателей задних колес. Разработан и реализован на карьерном самосвале БелАЗ-7513В в условиях ПАО «Центральный ГОК» алгоритм принудительного управления вращением задних колес карьерного самосвала с электромеханической трансмиссией. Отклонение между расчетным 100 % (1,12 м) минимальным радиусом поворота лабораторной модели и полученным в результате эксперимента составило 10,7 % (1,0 м), отклонение между расчетным 100% (10,38 м) минимальным радиусом поворота карьерного самосвала и полученным путем промышленных испытаний составило 7,9 % (11,30 м), что подтвердило соответствие аналитических и экспериментальных показателей. Использование системы принудительного управления поворотом на карьерных самосвалах с электромеханической трансмиссией позволяет повысить техническую производительность машин на 6,1 % путем уменьшения времени их маневрирования до 1,4 мин, установленного с помощью хронометража в промышленных условиях, а также позволяет снизить топливо-энергетические затраты на 2,3 %. Материалы диссертационных исследований приняты на предприятиях ПАО «Центральный ГОК», ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог» и ООО «Кривбасс-БелАЗ-Сервис СП». Расчетный экономический эффект в условиях ПАО «АрселорМиттал Кривой Рог», полученный за счет повышения производительности карьерных самосвалов БелАЗ-7513 на 5,9%, для существующего парка из 8 машин составил 678,0 тыс. грн. / год. Таким образом, впервые научно обоснованы возможность и целесообразность применения принудительного управления вращением задних ведущих колес карьерного самосвала с электромеханической трансмиссией при маневрировании, что обеспечивает уменьшение радиуса поворота машины, повышая производительность промышленного автотранспорта карьеров.
EN: The thesis is dedicated to increasing of open pit trucks with electrical transmission indices of maneuverability. For the first time there has been scientifically grounded possibility and suitability of usage of forced controllability of rear leading wheels of open pit truck with electrical transmission that enables them to carry out maneuvers with the usage of a forced additional turn. For the first time there has been worked out mathematical model of a forced additional turn which enables to determine a correlation of angular velocity of rear leading wheels of starboard and port sides of a car and its indices of maneuverability relative to a friction coefficient on the basis of firstly determined analytical dependence. Analytical dependence of relation of rear leading wheels angular velocity to a friction coefficient has been proved with laboratory experiment method on a created laboratory model which enables to simulate the process of a wheel vehicle maneuver performing with various means of a turn. An algorithm of a forced controlling of rear wheels rotation of open pit truck with electrical transmission has been created. In accordance with the created algorithm an electrical block which coupled with additional sensor equipment that is installed on a pit truck BelAZ-7513B representing a forced turn controlling system has been manufactured.
Description
Захист – 22 травня 2014 р., Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Keywords
кар’єрний самоскид, система примусового управління поворотом, силовий доворот, електромеханічна трансмісія змінного струму, карьерный самосвал, система принудительного управления поворотом, электромеханическая трансмиссия переменного тока, open pit truck, forced turn controlling system, forced additional turn, electro mechanic transmission of alternative current, КНУ
Citation
Сістук В. О. Підвищення показників маневреності кар'єрних самоскидів з електромеханічною трансмісією : автор. дис. ... канд. техн. наук : 05.22.12. Дніпропетровськ, 2014. 22 с.