ПОВЫШЕНИЕ ТЯГОВО-СЦЕПНЫХ СВОЙСТВ КОЛЕСНЫХ МАШИН

 

Синицын С.С. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

 

The criteria of optimum capacity, controlled parameters, and target functions  have been substantiated. The parametric optimization of traction coupling properties to the criterion or minimum energy consumption has been made.

 

Одной из серьезных экологических проблем современности  является машинная деградация почвы, заключающаяся в переуплотнении и разрушении продуктивного верхнего слоя почвы ходовыми системами мобильных машин. Качественные и количественные характеристики этого явления определяются тягово-сцепными свойствами, характеризующими взаимодействие движителя с опорной поверхностью переменной несущей способности при различных скоростных и нагрузочных режимах.

В современной теории качения колеса в качестве частных оценочных показателей тягово-сцепных свойств принято использовать их безразмерные эквиваленты, а именно: коэффициент  d  буксования; коэффициент  j сцепления; коэффициент  f  сопротивления качению.

     В связи с тем, что в задаче оптимизации тягово-сцепных свойств требуется найти такое решение, которое обеспечивало бы одновременное улучшение всех частных критериев оптимальности, то для совместного учета всей их совокупности необходимо рассматривать векторный У(Х) критерий оптимальности, имеющий следующий вид:

 

                                   ,                                    (1)

 

где   У_i  – вектора выходных характеристик системы «движитель – опорная

                 поверхность» (показатели тягово-сцепных свойств);

         Х  – вектор внутренних параметров «системы» (управляемый пара-

                 метр).

Одним из рациональных подходов к решению задачи  векторной оптимизации  является сведение ее к задаче параметрической оптимизации, путем перехода от вектора У(Х) к скалярной целевой функции F(Х) по наиболее приемлемому способу свертывания векторного критерия. Причем, наибольшее предпочтение отдается комплексному (глобальному) критерию, при котором целевая функция объединяет большинство выходных параметров.

Что касается мобильных колесных машин, то в качестве глобального критерия оптимальности тягово-сцепных свойств может быть использована энергоемкость процесса взаимодействия движителя с деформируемой опорной поверхностью, функционально объединяющая все частные критерии оптимальности. Тогда задача параметрической оптимизации тягово-сцепных свойств по глобальному критерию оптимальности записывается следующим образом:

 

                                  ,                                 (2)

   

 

где  N(X) – целевая функция, аналитически отражающая связь энергозатрат

                   с управляемыми параметрами;

       ДХ – область существования значений управляемых параметров, зада-

                 ваемая прямыми ограничениями на них.

Ввиду большого разнообразия внешних факторов решение задачи оптимизации требует оперативного целенаправленного изменения управляемых параметров в довольно широком диапазоне. Этим требованиям наиболее полно удовлетворяет один из внутренних параметров системы «движитель – опорная поверхность» – давление воздуха в шинах, которое можно регулировать с помощью специальных устройств даже в ходе выполнения рабочего процесса.

     При использовании лишь одного управляемого параметра - давления р_w воздуха в шинах (случай одномерной оптимизации), формализованная задача отыскания оптимальных  р_w^*  значений давлений, доставляющих минимум целевой функции   N(р_w ), принимает следующий вид:

 

                                                ,                                             (3)

 

где  область Д р_w существования значений р_w ограничена минимально (р_min)

        и максимально (р_max) допустимыми значениями.

В эксплуатационных условиях реализация задачи минимизации энергозатрат может быть осуществлена за счет использования дистанционных систем регулирования давления в шинах. Однако с учетом того, что  колесные машины эксплуатируются на самых разнообразных опорных поверхностях, более перспективным направлением следует считать автоматизацию процесса минимизации энергозатрат за счет применения экстремальных систем регулирования давления, обеспечивающих автоматический поиск и поддержание оптимальных величин давления воздуха в шинах.