- Программный комплекс для расчета конструктивных свойств транспортных средств
Программный комплекс предназначен для разработчиков автомобилей, научно-исследовательских организаций, экологических служб, учебных заведений, выпускающих специалистов по производству и эксплуатации автомобилей, тракторов и двигателей внутреннего сгорания, предприятий специализирующихся на автоперевозках и продаже автомобилей, редакций газет и журналов, освещающих автомобильную тематику, городских хозяйств и др.
Включает в себя два метода: экспериментальный метод и расчетный метод, неотъемлемой частью которых являются БАНК ДАННЫХ и ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД.
БАНК ДАННЫХ состоит из автомобилей и автобусов полной массой от 0.5 до 400 тонн и колесной формулой тягача от 4х2 до 8х8. Насчитывает более 2300 объектов. Он так же включает в себя отдельные агрегаты и их характеристики: двигатели бензиновые, дизельные и газотурбинные мощностью от 8 до 1300 л.с., механические и автоматические коробки передач с числом ступеней от 4 до 18, ведущие мосты – одноступенчатые, двухступенчатые, с колесными редукторами, шины различных конструкций, аэродинамические коэффициенты и т. п.
ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД позволит на стадии проектирования рассчитать новый агрегат автомобиля. При этом не требует решения специфических задач, связанных с определением зависимостей и коэффициентов, квалифицированный выбор которых может быть осуществлен только при объединении усилий специалистов-исследователей по системам двигателя, агрегатам трансмиссии, шинам, аэродинамики и т.п. Мы имеем дело только с параметрами, суть которых понятна даже не специалисту. Так, при создании нового двигателя, в расчетные формулы необходимо подставить: мощность двигателя, его рабочий объем, число цилиндров, максимальные и минимальные обороты на внешней характеристике, обороты, при которых желательно иметь максимальный крутящий момент и его значение.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД
Экспериментальный метод позволяет, на основе кратковременных экспериментов, без применения стендовых устройств и специального оборудования определить параметры, из которых складывается мощностной и топливный балансы автомобиля в общем случае движения:
• моменты инерции элементов трансмиссии и двигателя;
• потери в агрегатах трансмиссии;
• сопротивление качению шин;
• аэродинамическое сопротивление;
• потери от циркуляции мощности в системе привод-движитель;
• сопротивление движению автомобиля при движении в усложненных условиях (на повороте, на дорогах с профильными неровностями, на деформируемых поверхностях и т.п.);
• механические потери в двигателе и потери на привод вспомогательного оборудования;
• многопараметровую характеристику двигателя с учетом влияния на нее внешней аэродинамики автомобиля, аэродинамики подкапотного пространства и конструкции впускной и выпускной систем.
На основе поэлементного сопоставления результатов экспериментов с испытанными аналогами или данными, имеющимися в БАНКЕ ДАННЫХ можно оценить совершенство отдельных элементов Вашего автомобиля и найти пути повышения его скоростных свойств и топливной экономичности.
С помощью экспериментального метода можно определить резервы экономии топлива даже там, где, по мнению многих исследователей, их быть не может. Так в пособиях по исследованию и расчета автомобиля, потерями в трансмиссии нередко вообще пренебрегают или считают их практически одинаковыми для всех автомобилей. Испытания с помощью программного пакета показали, что у автомобилей 6х6 и 8х8, потери в трансмиссии нередко превалируют, над другими видами потерь, а у неполноприводных автомобилей могут быть соизмеримы с ними.
- Топливный баланс
Таким образом имеется реальная возможность оперативно установить влияние на потери в трансмиссии: конструкции ведущих мостов, сорта, уровня и температуры масла в агрегатах, качества их изготовления и степени приработки зубчатых зацеплений и т.п. Эти данные непременно укажут пути их снижения.
Экспериментальный метод позволяет определить переходные коэффициенты между фактическими данными, полученными в реальных дорожных условиях и их значениями, замеренными в стационарных условиях: на моторных и барабанных стендах, в аэродинамических трубах и других стендовых установках.
Иллюстрация одного из этапов исследований по оценке совершенства впускной и выпускной систем у автомобиля KAZ-4540.
РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД
Программа позволяет всего за несколько минут собрать автомобиль и провести его виртуальные «испытания». Если, например, характеристики двигателя, установленного на объекте исследований, Вас не устраивают, то можно взять из БАНКА ДАННЫХ новый или скорректировать имеющийся: увеличить или уменьшить число цилиндров, изменить рабочий диапазон частоты вращения коленчатого вала и т.п. Если и это не даст желаемого результата, то Вы можете воспользоваться ИНЖЕНЕРНЫМ МЕТОДОМ.
Для испытаний собранного, таким образом автомобиля, предлагается несколько видов дорог и маршрутов: динамометрическая, скоростная, горная (Памир), участок Штутгартского кольца – 225 км (система дорог в Германии, на которых проводятся сравнительные испытания автопоездов различных производителей), городской маршрут, карьерный, дорога для испытаний моторных тормозов и т.п. Если Вас не устраивает профиль дороги, то его можно тут же изменить или «создать» дорогу с индивидуальным профилем и покрытием. При желании любую из дорог можно покрыть льдом, грунтом, снегом, установить ограничение скорости на ее участках, можно преодолевать маршрут с полным или частичным использованием мощности двигателя и тормозных свойств. Следовательно, не отходя от компьютера, имеется возможность провести «испытания» «собранного» механического транспортного средства, например, на улицах любого города или дорогах Дмитровского Автополигона (см. рис.)
Нажав на клавишу мы можем вывести на экран текущие и суммарные значения выбросов вредных веществ в любой момент времени [ВВВ].
Предусмотрены так же лабораторно-дорожные испытания: равномерное движение и разгоны в любом заданном диапазоне скоростей на отдельных передачах или с переключением передач на горизонтальной дороге, на уклонах и подъемах, выбеги на каждой передаче и в любом диапазоне скоростей.
В считанные секунды на экран монитора можно вывести комплект стандартных характеристик автомобиля.
Для анализа результатов дорожных испытаний можно использовать характеристики каждого агрегата или автомобиля в целом.
Результаты исследований накапливаются в специальном файле, который в любой момент можно распечатать. В нем, кроме параметров выведенных на экран монитора, имеются дополнительные данные позволяющие судить о работе агрегатов, например, для анализа работы коробки передач Вы будете располагать средними значениями крутящих моментов и оборотов на каждой передаче в зависимости от времени и пройденного пути и т. п.
Весь пакет компьютерных программ построен по единой логической схеме, которая понятна каждому инженеру.
Таким образом можно получить полный комплект характеристик автомобиля, определяющих его топливную экономичность, скоростные свойства, долговечность агрегатов и т.п. При этом, контролируемые расчетные параметры: максимальная скорость, время разгона на отдельных передачах и с переключением передач, расходы топлива при постоянных скоростях движения, в городском и скоростном циклах, на дорогах с переменным профилем и т.п., полученные с помощью программы - укладываются в пределы естественного разброса данных, полученных при натурных испытаниях.
Стандартные характеристики
ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ МВК
Программный комплекс позволяет:
выявить резервы повышения скоростных свойств и топливной экономичности автомобиля;
оценить степень совершенства каждого агрегата Вашего автомобиля путем сопоставления его мощностного и топливного балансов с лучшими мировыми аналогами;
выбрать оптимальные параметры автомобиля тип, мощность, рабочий объем и число цилиндров двигателя, число ступеней в коробке передач и диапазон между ними, мощность моторного тормоза и т.п.;
определить эффективность мероприятий реализация которых на автомобиле и испытания требуют существенных затрат (газотурбинных и турбокомпаудных двигателей, двигателей с регулируемым рабочими объемами и утепленными камерами сгорания, автоматических коробок передач, шин различных размеров и конструкций, новых сортов моторных и трансмиссионных масел и т.п.);
создать прототипы автомобилей с рекордными показателями по топливной экономичности в своем классе и т.п.;
усовершенствовать разделы теории автомобиля, касающиеся скоростных свойств и топливной экономичности;
решать организационные, экономические и социальные задачи. Например: оперативно получить количественные данные для технико-экономического обоснования применения нейтрализаторов, альтернативных топлив, строительства путепроводов, изменения ширины проезжей части дорог, обоснования допустимых скоростей АТС, режимов работы светофоров, расстояний между остановками автобусов и др.;
оценить достоверность рекламы, гарантирующей большую экономию топлива за счет: аэродинамических обтекателей, присадок к моторным и трансмиссионным маслам, распылителям топливно-воздушной смеси и т.п.
