Метод определения рациональных параметров трёхпоточной электромеханической трансмиссии гусеничной машины. Часть 1

Введение (постановка задачи и актуальность). Одним из способов повышения подвижности гусеничных машин является применение электромеханических трансмиссий, позволяющих обеспечить бесступенчатый разгон и поворот транспортного средства. Известно большое количество исследований, направленных на выбор рациональных конструктивных схем электромеханических трансмиссий гусеничных машин с тем, чтобы наиболее полно использовать мощность тяговых электромашин, не приводя к переразмериванию габаритов и массы трансмиссии. Одним из направлений обеспечения максимальной эффективности использования установленных на борту гусеничной машины электромашин является использование трёхпоточного механизма передачи и поворота.

Цель исследования – повышение подвижности гусеничных машин с трёхпоточной электромеханической трансмиссией путём научно обоснованного выбора её рациональных параметров.

Методология и методы. Разработанный метод определения рациональных параметров трёхпоточной электромеханической трансмиссии базируется на классической теории движения гусеничных машин, а также на применении методов многопараметрической оптимизации. Предлагаемый подход основан на формировании режимов движения гусеничной машины, определяющих подвижность, а также на выборе рациональной схемы трансмиссии, обеспечивающей возможность реализации указанных режимов при минимальной установочной мощности используемых электромашин, то есть при минимальных габаритных размерах и массе электропривода. Наличие трёх потоков мощности (трёх электромашин) приводит к широкой вариативности в определении параметров привода, для рационального выбора которых используется метод оптимизации – генетический алгоритм.

Результаты и научная новизна заключаются в предложенном методе определения рациональных параметров трёхпоточной электромеханической трансмиссии гусеничной машины, позволяющем минимизировать габаритные размеры и массу привода при обеспечении заданной подвижности. В результате апробации указанного метода получены параметры трёхпоточной электромеханической трансмиссии для гусеничной машины массой 16 т.

Практическая значимость заключается в полученных рекомендациях и программной реализации разработанного метода определения рациональных параметров трёхпоточных электромеханических трансмиссий гусеничных машин, обеспечивающих минимальную суммарную установочную мощность электромашин при достижении заданного уровня подвижности.

1. Иванченко П.Н., Савельев Н.М., Шапиро Б.З., Вовк В.Г. Электромеханические передачи. Теория и расчёт. – Л., М.: Машгиз, [Ленингр. отд-ние], 1962. – 432 с.

2. Стадухин А.А. Научные методы определения рациональных параметров электромеханических трансмиссий высокоподвижных гусеничных машин: дис. … д-ра техн. наук: 05.05.03. – М., 2021. – 317 с.

3. Ming-Fei Gao, Ji-Bin Hu, Zeng-Xiong Peng. Study on optimization for transmission system of electric drive tracked vehicles / The 8th International Conference on Applied Energy – ICAE2016, Energy Procedia. – 2017. – No. 105. – P. 2971–2976.

4. Ming-Fei Gao, Ji-Bin Hu, Zeng-Xiong Peng. Configuration synthesis of electric drive transmissions for tracked vehicles // Advances in Mechanical Engineering. – 23 November 2017. – V. 10 (1). – P. 1–10. DOI: 10.1177/1687814017749665C.

5. Milićević S.V., Blagojević I.A., Muždeka S.R. Advanced rule-based energy management for better fuel economy of hybrid electric tracked vehicle // FME Transactions. – 2021. – V. 49, no. 3. – P. 711–718. DOI: 10.5937/fme2103711M.

6. Yuan Zou, Feng-Chun Sun, Cheng-Ning Zhang, JunQiu Li. Optimal energy management strategy for hybrid electric tracked vehicles // Int. J. Vehicle Design. – 2012. – V. 58, no. 2/3/4. – P. 307–324.

7. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Гусеничные и колёсные транспортно-тяговые машины. – М.: Машиностроение, 1986. – 296 с.

8. Савочкин В.А., Дмитриев А.А. Статистическая динамика транспортных и тяговых гусеничных машин. – М.: Машиностроение, 1993. – 320 с.

9. Косицын Б.Б., Мирошниченко А.В., Стадухин А.А. Моделирование реализаций случайных функций характеристик дорожно-грунтовых условий при исследовании динамики колёсных и гусеничных машин на этапе проектирования // Известия МГТУ МАМИ. – 2019. – № 3 (41). – С. 36–46. DOI: 10.31992/2074-05302019-41-3-36-46. EDN: OBSBBI.

10. Носов Н.А., Галышев В.Д., Волков Ю.П., Харченко А.П. Расчёт и конструирование гусеничных машин. – Л.: Машиностроение, 1972. – 560 с.

11. Бекетов С.А. Теория управляемого движения гусеничных машин. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. – 125 с.

12. Забавников Н.А. Основы теории транспортных гусеничных машин. – М.: Машиностроение, 1967. – 356 с.

13. Фаробин Я.Е. Теория поворота транспортных машин. – М.: Машиностроение, 1970. – 176 с.

14. Гуськов В.В., Опейко Ф.А. Теория поворота гусеничных машин. – М.: Машиностроение, 1984. – 167 с.

15. Павлов В.В., Кувшинов В.В. Тяговый расчёт транспортных средств специального назначения с гидромеханической трансмиссией: учеб. пособие. – М.: МАДИ, 2016. – 76 с.

16. Красненьков В.И., Харитонов С.А. Динамика криволинейного движения транспортной гусеничной машины // Труды МВТУ. – 1980. – № 339. – С. 3–67.

17. Goldberg D.E. Genetic algorithms in search. Optimization & Machine Learning. – Addison-Wesley, 1989. – 432 р.

18. Красненьков В.И., Вашец А.Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. – М.: Машиностроение, 1986. – 272 с.