Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка, исследование и создание семейства устройств автоматического и командного привода управления многоступенчатыми трансмиссиями перспективных грузовых автомобилей и автобусов с использованием адаптивных микропроцессорных систем, обеспечивающих оптимальные показатели эксплуатационных свойств транспортных средств.

Номер контракта: 14.574.21.0040

Руководитель: Кропп Абрам Ефроимович

Должность: Главный научный сотрудник (руководитель проекта)

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им.Р.Е.Алексеева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
автоматическое управление механической коробкой передач, командное управление, привод сцепления, привод механической коробки передач, переключение передач, автоматизированная механическая коробка передач

Цель проекта:
К настоящему времени в Российской Федерации отсутствуют серийно выпускающиеся грузовые автомобили, использующие многоступенчатые трансмиссии (восемь и более ступеней) с автоматическим или командным управлением отечественной разработки. Научная проблема на решение которой направлен проект является со-здание конкурентоспособных импортозамещающих отечественных многоступенчатых механических трансмиссий с автоматическим и командным управлением, обеспечивающих показатели заданного ресурса, а также высокие тягово-динамические и топливно- экономические свойства транспортных средств, работающих в сложных дорожных условиях и в условиях бездорожья, колесных тягачах, самосвалах, автопоездах полной массой до 60 т., автобусах и транспортных средствах специального назначения, в том числе двойного. Целью реализуемого проекта является создание экспериментальных образцов устройств шести-, восьми- и шестнадцатиступенчатых трансмиссий с автоматическим и командным управлением для перспективных грузовых автомобилей и автобусов, обеспечивающих высокие динамические, экономические показатели и уменьшающих влияние человеческого фактора на процессы управления за счет применения адаптивных микропроцессорных систем.

Основные планируемые результаты проекта:
- Обоснован выбор закона автоматического управления коробкой передач и сцеплением в вариантах: шести-, восьми-, и
шестнадцатиступенчатых трансмиссиях, определены критерии, формирующие закон переключения передач, обеспечивающие
наилучшее согласование параметров двигателя и трансмиссии, и, позволяющие достичь требуемых показателей топливной
экономичности и тяговой динамики грузовых автомобилей.
- Разработаны алгоритмы работы основной схемы управления коробкой передач и сцеплением для многоступенчатых
трансмиссий при командном типе управления и в автоматическом режиме на основе детерминированной логики с учетом
микропроцессорной системы управления и резервной электросхемы манипуляторного управления, обладающей весьма
существенным преимуществом, позволяющим автомобилям, работающим в экстремальных условиях, управлять трансмиссией
за счет контроллера, имеющего оригинальную конструкцию, и электроклапанов.
- Разработана методика исследования динамических процессов при переключении передач, протекающих в коробке савтоматизированным управлением и электропневматическим приводом, позволяющая рассчитать основные параметры
пневматического привода в зависимости от параметров двигателя, коробки передач, автомобиля и условий сопротивления
движению при переменном давлении воздуха в пневматическом цилиндре.
- Разработанная методика выбора оптимальных параметров автоматической системы управления ступенчатой механической
коробкой передач и сцеплением имеет научную новизну и важное научно-практическое значение, поскольку позволяет
создавать электропневматические приводы управления многоступенчатыми трансмиссиями с наилучшими параметрами для
перспективных грузовых автомобилей большой и особо большой грузоподъемности и автобусов среднего, большого класса и
особо большого класса, повышая конкурентоспособность отечественной автомобильной техники и обороноспособность
страны.
- Определена регрессионная зависимость времени перемещения поршня ускорительного механизма управления сцеплением
от основных параметров пневматического привода, на основе которой определены рациональные значения площади
проходного сечения электромагнитного клапана, суммарной жесткости возвратных пружин и размер поршня ускорительного
механизма, с использованием которых разрабатывалась эскизная конструкторская документация на механизм управления
сцеплением.
- Разработанное программное обеспечение основной системы управления при автоматическом режиме работы и при
командном типе управления коробкой передач и сцеплением в вариантах: шести-, восьми- и шестнадцатиступенчатых
трансмиссий направлено на создание импортозамещающих отечественных технологий и имеет высокую практическую
ценность для производителей отечественных грузовых автомобилей большой и особо большой грузоподъемности и автобусов
среднего, большого и особо большого класса.
- Разработанные алгоритмы управления сцеплением транспортного средства позволили уменьшить динамические нагрузки
при трогании автомобиля с места в 4 раза, и снизить время и работу буксования сцепления, что способствует существенному
повышению долговечности деталей трансмиссии транспортного средства.
- Разработана эскизная конструкторская документация (ЭКД) для изготовления экспериментальных образцов устройств
привода управления шестиступенчатой и восьмиступенчатой трансмиссиями: на механизм управления сцеплением; механизм
электропневматического управления переключением передач основного редуктора; механизм управления
демультипликатором; контроллер; электронный блок индикации состояния коробки передач; электронный блок управления
коробкой передач и сцеплением, унифицированная с отдельными механизмами шестнадцатиступенчатой трансмиссии.
- Выполненные расчеты по определению времени переключения передач и времени включения первой передачи в
многоступенчатой трансмиссии ТМ16-2000 показали, что расхождение теоретических и экспериментальных данных не
превышает 15%, что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к изделиям автомобильной промышленности по точности и
адекватности математических моделей.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Экспериментальные образцы устройств командного и автоматического управления шестнадцатиступенчатой трансмиссией:
- механизма управления сцеплением;
- механизма электропневматического управления переключением передач основного редуктора;
- механизма переключения диапазонов делителя;
- механизма управления демультипликатором;
- контроллера;
- электронного блока индикации состояния коробки передач;
- электронного блока управления коробкой передач и сцеплением,
изготовленные в соответствии с ТЗ.
Унифицированные решения позволяют использовать устройства управления на многоступенчатых (6-ти, 8-ми и 16-ти
ступенчатые) трансмиссиях с делителем, основным редуктором, планетарным демультипликатором и механизмом управления
сцеплением, эксплуатирующихся в разнообразных условиях, в том числе при пониженных температурах в Северных районах
страны.
Реализованные алгоритмы в устройствах автоматического и командного привода управления агрегатами трансмиссии
позволяют уменьшить в 1,5-2 раза время переключения передач и достичь наилучших показателей топливной экономичности и
тяговой динамики транспортных средств в различных условиях за счет оптимального выбора момента переключения.
Устройства автоматического и командного привода управления позволяют улучшить компоновочные возможности
автомобилей.
Снижение динамических нагрузок в процессе трогания транспортных средств и при переключении передач повышает ресурс
работы синхронизаторов и механизма сцепления.
Управление узлами и агрегатами трансмиссии осуществляется с помощью электропневматических механизмов, выполненных
в виде самостоятельных узлов, позволяющих сократить необходимое количество подводящих пневмошлангов и повысить
быстродействие и надежность работы системы управления.
Использование микропроцессорного управления обеспечивает удобство и легкость управления узлами трансмиссии.
Простота и технологичность конструкции позволяют использовать устройства с минимальными изменениями на серийно
выпускающихся образцах коробок передач.
Представленные решения являются доработкой технических решений, предложенных в ряде государственных контрактов
исполнителями проекта.
Научной новизной и важным практическим значением являются методика выбора оптимальных параметров автоматической
системы управления ступенчатой механической коробкойпередач и сцеплением, закон автоматического управления коробкой
передач и сцеплением , а также программное обеспечение основной системы управления при автоматическом режиме работы
и при командном типе управления коробкой передач.
Технические характеристики устройств соответствуют лучшим мировым аналогам. По своим массово-габаритным
параметрам соответствуют мировому уровню.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Область применения научно-технической продукции – машиностроение, в частности автомобилестроение: трансмиссии для
перспективных грузовых автомобилей и автобусов, а также транспортных средств двойного назначения.
Теоретические разработки, методики расчетов, результаты и технические предложения по созданию коробок передач с
автоматическим управлением внедрены в ООО «ЗМТ» при создании семейства многоступенчатых синхронизированных мало-
габаритных коробок передач с автоматическим управлением.
Полученные результаты позволят расширить и дополнить рынок отечественных коробок передач в сегменте шести-, восьми-
и шестнадцатиступенчатых механических коробок, при чем на данный момент времени шестнадцатиступенчатых
отечественных коробок передач промышленность не выпускает, т.к. не было соответствующих разработок.

Текущие результаты проекта:
-Разработана математическая модель процесса переключения передач с учетом условий движения и параметров
трансмиссии.
- Разработана методика исследования динамических процессов при переключении передач, протекающих в
коробке передач с электропневматическим приводом.
- Разработана методика выбора оптимальных параметров автоматической системы управления коробкой передач
и сцеплением.
- Разработано программное обеспечение основной системы управления трансмиссиями при командном типе
управления и автоматическом режиме.
- Разработаны программы и методики лабораторных и натурных испытаний устройств систем управления 6-ти, 8-ми и 16-ти ступенчатыми
трансмиссиями.
- Экспериментально установлены зависимости для управления сцеплением 6-ти, 8-ми и 16-ти ступенчатых
трансмиссий.
- Расхождение расчетных и экспериментальных данных при определении положения штока вилки сцепления
менее 4%.
- Разработана ЭКД для изготовления образцов устройств привода управления 6-ти и 8-ми ступенчатой
трансмиссий.
- Изготовлены устройства управления 6-ти, 8-ми и 16-ти ступенчатыми трансмиссиями.
- Расхождение расчетных и экспериментальных данных при определении времени переключения передач менее
15%.