К вопросу расчёта характеристик тягового привода колёс активного полуприцепа для использования в составе автопоезда

Введение (постановка задачи и актуальность). Основными недостатками, ограничивающими расширение применяемости автопоездов специального назначения, являются сниженные по сравнению с одиночными колёсными шасси проходимость, манёвренность, управляемость и устойчивость. Одним из вариантов решения перечисленных проблем является активизация, то есть оснащение колёс прицепного звена системой передачи крутящего момента. Но несмотря на то, что идея активного автопоезда существует уже три четверти века, обобщённая теория расчёта распределения крутящего момента по звеньям активного автопоезда до сих пор отсутствует.

 Цель исследования – повышение подвижности автопоезда путём использования рациональных параметров электромеханической трансмиссии полуприцепа, полученных с применением разработанной математической модели, учитывающей различные характеристики механической трансмиссии с двигателем внутреннего сгорания на тягаче и тягового электропривода на полуприцепе.

 Методология и методы. В статье использованы методы аналитического обзора и анализа, компьютерного моделирования и виртуальных испытаний.

 Результаты и научная новизна. Предложены основные принципы расчёта тягового электропривода полуприцепа на базе традиционного тягово-динамического расчёта.

Практическая значимость. Предложенный подход позволяет путём простых математических вычислений получить предварительные оценочные технические характеристики тягового привода полуприцепа, необходимые для дальнейшего проектирования моторной установки и трансмиссии активного автопоезда. Разработанная методика расчёта применима для различных дорожных условий.

1. Карасёв А. Начало производства автоприцепов в СССР // Основные средства. – 2023. – № 3. – С. 60–64.

2. Кочнев Е.Д. Секретные автомобили Советской Армии. – М.: Яуза: ЭКСМО, 2011. – 606 c. EDN: QPTIWT.

3. Афиногенов М.П., Пучков В.А., Синельщиков А.В., Сливинский В.И., Титов А.В. А. с. № 197413 A1 СССР, МПК B60K 7/00. Мотор-колесо; № 895854/24-7; заявл. 16.04.1964; опубл. 31.05.1967, Бюл. № 12. – 2 с. EDN: JNGQZG.

4. Синельщиков А.В., Титов А.В., Быстров А.С., Кукушкин Н.М., Новожилов М.В. А. с. № 509485 A1 СССР, МПК B62D 13/00. Устройство для управления колёсами полуприцепа; № 1414812; заявл. 23.03.1970; опубл. 05.04.1976, Бюл. № 13. – 7 с. EDN: CHQSWL.

5. Гладов Г.И., Кувшинов В.В., Павлов В.В., Титов А.В. А. с. № 1474016 A1 СССР, МПК B62D 13/00. Система рулевого управления автопоезда; заявитель МАДИ; № 4184863; заявл. 20.01.1987; опубл. 23.04.1989, Бюл. № 15. – 6 с. EDN: RFLQLP.

6. Солнцев А.Н. Разработка математической модели движения экспериментального образца автопоезда большой грузоподъёмности, состоящего из четырёхосного тягача и активного полуприцепа // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2014. – № 2 (2). – С. 11. EDN: TEAHDB.

7. Ерусланкин С.А. Результаты моделирования и обоснования выбора параметров автономных вентильно-индукторных приводов при электрическом торможении полуприцепа экспериментального автопоезда // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2014. – № 2 (2). – С. 20. EDN: TEAHGN.

8. Егоров О.В. Результаты моделирования и оценки предельных тяговых характеристик системы дополнительной энергетики и активизации на базе автономных вентильно-индукторных электроприводов и предельных подъёмов, преодолеваемых экспериментальным автопоездом // Автомобиль. Дорога. Инфраструктура. – 2014. – № 2 (2). – С. 26. EDN: TEAHJF.

9. Sova A.N., Mazlumyan G.S., Egorov O.V., Eruslankin S.A., Shadrin S.S., Sova V.A. The results of modeling and evaluating the dynamics of a road train with an active trailer link based on valve-inductor electric machines / IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; International Conference on Digital Solutions for Automotive Industry, Roadway Maintenance and Traffic Control, DS ART 2019, Cholpon-Ata, 01.112019, v. 832. – BRISTOL: Institute of Physics Publishing, 2020. – P. 012015. DOI: 10.1088/1757-899X/832/1/012015. EDN: AGYNUL.

10. Palkovics L., Fries A. Intelligent electronic systems in commercial vehicles for enhanced traffic safety // Vehicle system dynamics. – 2001. – V. 35, issue 4–5. – P. 227–289. DOI: 10.1076/vesd.35.4.227.2044.

11. Падалкин Б.В., Горелов В.А., Чудаков О.И. Повышение энергоэффективности автопоезда при движении в тяжёлых дорожных условиях за счёт выбора рациональных параметров систем привода прицепных звеньев // Труды НАМИ. – 2017. – № 1 (268). – С. 60-66. EDN: YUJEGL.

12. Лапенков Р.А. Поиск методов определения требуемых характеристик привода колёс активного полуприцепа для использования в составе автопоезда / Будущее машиностроения России: XVI Всероссийская конференция молодых учёных и специалистов (с международным участием): сборник докладов; в 2-х т., Москва, 19–22 сентября 2023 г. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана (НИУ), 2024. – С. 97–103. EDN: REILNN.

13. Келлер А.В., Кунаккильдин Р.Ф., Кычев В.Н. О рациональных режимах использования активных автопоездов // Автомобильная промышленность. – 2005. – № 10. – С. 15–17. EDN: WPWTHT.

14. Ларин В.В. Влияние законов распределения мощностного потока по движителям колёсной машины на её эксплуатационные свойства // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2013. – № 1 (90). – С. 49–59. EDN: OIRNZQ.

15. İnce E., Güler M.A. On the advantages of the new power-split infinitely variable transmission over conventional mechanical transmissions based on fuel consumption analysis // Journal of Cleaner Production. – 2020. – V. 244. – P. 118795. DOI: 10.1016/j.jclepro.2019.118795.

16. Boleso D. A semi-trailer for a moving laboratory. Complete measuring system and semi-trailer design: tesi di laurea magistrale in ingegneria meccanica / Politecnico di Milano. – 2020. – 110 p.

17. Горелов В.А., Падалкин Б.В., Чудаков О.И. Многозвенные автопоезда. Решение задач прямолинейной динамики с помощью имитационного моделирования: учебное пособие. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана (НИУ), 2019. – 88 с. EDN: ZOGGUY.

18. Ларин В.В. Оценка параметров прямолинейного качения колёсного движителя по твёрдой опорной поверхности // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2012. – № 2 (87). – С. 59–69. EDN: OYBPMX.

19. Афанасьев Б.А., Бочаров И.Ф., Жеглов Л.Ф., Зузов В.Н., Полунгян А.А., Фоминых А.Б., Цыбин В.С. Проектирование полноприводных колёсных машин. Т. 1. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана (НИУ), 1999. – 488 с. EDN: WBNXFY.

20. Ieluzzi M., Turco P., Montiglio M. Development of a heavy truck semi-active suspension control // Control Engineering Practice. – 2006. – V. 14, issue 3. – P. 305-312. DOI: 10.1016/j.conengprac.2005.03.019.

21. Rill G., Castro A.A. Road vehicle dynamics: fundamentals and modeling with Matlab / 2nd ed. – Boca Raton: CRC Press, 2020. – 375 p. DOI: 10.1201/9780429244476.

22. Белоусов Б.Н., Бологов К.В., Жоголев Т.Г., Лапенков Р.А., Мухаметзянов Р.Г., Сапожкин В.С., Стариков А.Ф., Щербин А.М. Оценка эффективности технических решений активного автопоезда с помощью физического моделирования // Труды НАМИ. – 2023. – № 4 (295). – С. 87–100. DOI: 10.51187/0135-3152-2023-4-87-100. EDN: GJUBKK.

23. Белоусов Б.Н., Лапенков Р.А., Стариков А.Ф., Щербин А.М. Особенности математического моделирования при создании активного автопоезда // Грузовик. – 2023. – № 3. – С. 3–9. DOI: 10.36652/1684-1298-2023-3-3-9. EDN: TDWRNA.