Багатофакторна оцінка та нормування паливної економічності вантажних автомобілів

Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

спеціальність 05.22.02 - Автомобілі та трактори

Автореферат

дисертації на здобуття наукового

Багатофакторна оцінка та нормування паливної економічності вантажних автомобілів

Грубель Михайло Григорович

Львів - 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Національному університеті “Львівська політехніка” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник

доктор технічних наук, доцент

Крайник Любомир Васильович,

Національний університет “Львівська політехніка”;

завідувач кафедри “Автомобілебудування

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Гащук Петро Миколайович,

Національний університет “Львівська політехніка”;

завідувач кафедри "Експлуатація та ремонт автомобільної техніки",

кандидат технічних наук, доцент

Сітовський Олег Пилипович

Луцький Державний технічний університет

доцент кафедри "Автомобілі"

Захист відбудеться 27 лютого 2008 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.06 у Національному університеті “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів-13, вул. С. Бандери, 12, корп. 14, ауд. 61

З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Національного університету “Львівська політехніка” за адресою: 79013, м. Львів-13, вул. Професорська, 1

Автореферат розісланий 24 січня 2008 р

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Шоловій Ю. П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Автомобільний парк України за останні роки характеризується високими темпами зростання - поповненням понад 400 тис. шт. за рік і 20 - 30% щорічного приросту. На автомобільний транспорт припадає 50 - 60% від загального обсягу споживання імпортованих нафтопродуктів. За таких умов покращення паливної економічності автомобілів, аналіз і пошуки можливих шляхів підвищення ефективності використання моторних палив є особливо актуальною проблемою.

Велика питома частка різних типів доріг і значно ширша зона середніх швидкостей руху вантажних автомобілів, неповне використання вантажності або ж і перевантаження автомобілів - все це характерні умови реальної експлуатації автотранспортних засобів (АТЗ) в Україні. Відповідно і актуальність кількісної оцінки впливу даних факторів - умов руху на формування реальної паливної економічності вантажних автомобілів, вдосконалення практики прогностичного нормування лінійних витрат палива, що традиційно зорієнтовані на кращі асфальтобетонні дороги І категорії і рух в економічній зоні швидкостей.

Особливо маловивченою є проблема формування експлуатаційної паливної економічності повноприводних автомобілів із значно ширшим діапазоном умов використання, насамперед на ґрунтових і піщаних дорогах.

Очевидною є необхідність кількісної оцінки взаємозв'язку лінійної витрати палива вантажних автомобілів з умовами руху, адже звична з часів СРСР, майже незмінна одна цифра так званої лінійної норми витрати палива , для всіх умов експлуатації є явно некоректною і, в принципі не може бути адекватно однаковою для різних умов руху. З іншого боку актуальною є і зворотна ситуація - оптимізація конструктивних параметрів і технічних характеристик вантажних автомобілів за умов мінімізації лінійних витрат палива в конкретних умовах експлуатації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в рамках науково - дослідної роботи кафедри “Автомобілебудування”: “Дослідження робочих процесів та оптимізація конструкцій автотранспортних засобів” та Інституту інженерної механіки та транспорту “Новітні та ресурсозберігаючі технології на транспорті, в промисловості, надійність і діагностика машин, конструкцій і споруд” Національного Університету “Львівська політехніка”. Дисертаційна робота відповідає Концепції розвитку автомобільної промисловості, затвердженої розпорядженням КМУ № 452 - Р від 3.08.2006 р.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - розробка теоретичних і практичних методів визначення і планування паливної економічності вантажних автомобілів (лінійної витрати палива л/100 км) у залежності від зміни основних факторів, що формують умови руху, розробка практичних рекомендацій з диференційованої прогностичної оцінки витрати палива.

Для досягнення мети роботи були поставлені та розв'язані такі задачі дослідження:

1. Проаналізувати і здійснити ранжування значимості впливу на лінійні витрати палива вантажних автомобілів основних факторів, що пов'язані з умовами руху, конструктивними параметрами, технічними характеристиками вантажних автомобілів.

2. Розробити методики багатофакторного дослідження і кількісної оцінки взаємозв'язку типу і стану дороги, швидкості руху та завантаження АТЗ з паливною економічністю вантажних автомобілів на базі методів багатофакторного планування експерименту.

3. Розробити алгоритм комп'ютерного моделювання руху вантажних автомобілів і розрахунку показників паливної економічності на різних типах доріг, у т. ч. з поверхнями, що деформуються (ґрунтових , піщаних, тощо).

4. Розробити методику і сформувати необхідний вимірювальний комплекс для дорожніх випробувань і оцінки паливно - швидкісних характеристик вантажних автомобілів, у т. ч. на дорогах з поверхнями, що деформуються.

5. Дати кількісну оцінку залежностей і розробити для практичної експлуатації спрощену методику прогностичної оцінки лінійних витрат палива вантажних автомобілів, у т.ч. повноприводних, за різних умов руху.

Об'єкт дослідження - паливна економічність, насамперед лінійні витрати палива вантажних автомобілів, в т. ч. повноприводних, за різних умов руху. паливо економічність вантажний автомобіль

Предметом дослідження є принципи і методи багатофакторної оцінки і зв'язку паливної економічності вантажних автомобілів, у т. ч. повноприводних, за різних умов руху, формування опору рухові повноприводних автомобілів на ґрунтових (піщаних) дорогах і бездоріжжю, диференціація прогностичних лінійних витрат палива в залежності від основних факторів, що їх формують.

Методи дослідження. При теоретичному дослідженні застосовувались математичне моделювання, методи багатофакторного планування експерименту та математичного аналізу. При експериментальних дослідженнях застосовувався вимірювальний комплекс нового покоління з безконтактною високоточною фіксацією фактичної швидкості і пройденого шляху автомобіля, в т. ч. по бездоріжжю і по дорогах з поверхнями, що деформуються, методи статистичної оцінки адекватності і точності результатів дорожніх випробувань.

Наукова новизна роботи полягає в розробці і практичному застосуванні методів багатофакторного аналізу для кількісної оцінки взаємозв'язку лінійних витрат палива вантажних автомобілів від типу і стану дороги, швидкості руху та завантаження. Розроблена методика диференційованого нормування витрат палива в залежності від конкретних умов руху.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені методи кількісної оцінки і отримані математичні моделі кількісного взаємозв'язку типу і стану дороги, швидкості руху і завантаження з витратами палива вантажних автомобілів становлять практичний інтерес як для проектування вантажних автомобілів (оцінка питомої значимості змін технічних характеристик для тих чи інших умов експлуатації), так і для практичної експлуатації (коректування лінійних норм витрати палива для конкретних умов руху).

Матеріали дисертаційної роботи є методичною основою для перегляду існуючої практики формування лінійних норм витрат палива вантажних автомобілів і формування так званого диференційованого нормування із врахуванням визначальних умов руху, що докорінно покращує нормування і наближення його до реальних експлуатаційних витрат.

Рекомендації з диференційованого нормування витрат палива вантажних автомобілів впроваджені у лабораторії експлуатації ВАТ “Український інститут автобусо - тролейбусобудування” - головної наукової організації галузі Мінпром-політики, передані для розгляду в Мінтрансзв'язку (головну наукову організацію галузі - ДП “ДержавтотрансНДІпроект”). У ВАТ “Укравтобуспром” при виконанні бюджетної ДКР “Джип 1.5” за замовленням Міноборони використовується програма моделювання руху повноприводних автомобілів на дорогах із поверхнями, що деформуються.

Особистий внесок здобувача. У спільних публікаціях здобувачу належить:

[1] - застосування багатофакторного планування експерименту, проведення і статистична обробка результатів досліджень повноприводних автомобілів; [2] - аналіз типових умов руху повноприводних військових автомобілів, формування діапазону варіювання факторів, що визначають умови руху; [3] - проведення дорожніх випробувань і комп'ютерного моделювання руху АТЗ; [4] - аналіз і підбір типів і характеристик доріг, розробка структури алгоритму розрахунку; [6] - застосування багатофакторного планування експерименту, проведення і статистична обробка результатів досліджень; [7] - проведення дорожніх випробувань, обробка і аналіз результатів; [8] - методика експериментальної оцінки пробуксовування ведучих коліс АТЗ при русі по дорогах з поверхнями, що деформуються; [10] - розробка табличного (графічного) диференціювання лінійних норм витрати палива вантажних автомобілів.

Апробація результатів дисертаційної роботи. Результати роботи доповідались і були схвалені на 7 - му та 8 - му Міжнародних симпозіумах українських інженерів - механіків у Львові (2005 р. та 2007 р.); міжнародній науково - практичній конференції “Мехатроніка будівельних і дорожніх машин” - Харків, 2007 р.; науково - технічних конференціях професорсько - викладацького складу Національного Університету “Львівська політехніка” (2003 -2006рр.); теоретичних семінарах кафедри “Автомобілебудування” Національного Університету “Львівська політехніка” (2006 - 2007рр.); засіданні науково - технічної ради ВАТ “Укравтобуспром”, 2007р.; засіданнях кафедри “Автомобільна техніка” Львівського ордена Червоної Зірки інституту Сухопутних військ ім. гетьмана Петра Сагайдачного НУ “Львівська політехніка” (2006 - 2007 рр.).

Публікації. Основні положення дисертації, методика, результати досліджень, висновки та рекомендації опубліковані в 10 друкованих наукових працях та одному звіті з науково - дослідної роботи, з них 7 у фахових виданнях, ліцензованих ВАК України. Загальний обсяг - 1,6 друкованого аркуша (частка автора - 1,1 друкованого аркуша),

Структура та обсяг дисертаційної роботи: Дисертація складається із вступу, 4 розділів, висновків, списку використаних джерел, який налічує 113 найменувань. Обсяг роботи становить 122 сторінки основного тексту, 3 додатки на 9 сторінках, 25 таблиць, 45 рисунків. Загальний обсяг - 131 сторінка.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі подано обґрунтування актуальності теми дисертації, представлено мету й задачі дослідження, розкрито наукову новизну, значимість отриманих результатів.

В першому розділі проведено огляд і аналіз існуючих досліджень паливної економічності у взаємозв'язку з технічними характеристиками та конструктивними параметрами, умовами експлуатації, технічним станом автомобіля.

На основі аналізу досліджень М. Говорущенка, П. Гащука, В. Іларіонова, В. Бабкова, А. Бірулі, А. Токарєва, Л. Крайника, І. Рубця, М. Висоцького, В. Іванова, П. Буткова, І. Прокудіна, А. Шейніна, О. Діденка, Г. Савченка, а також M. Mitshke, L. Wong, W. Silka, E. Ziebart, T. Ishihara, M. Clissen виділено основні фактори, що формують лінійні витрати палива автомобіля в процесі експлуатації. Практично можна констатувати 3 групи факторів, що визначають паливну економічність автомобіля в експлуатації:

Практичний інтерес для проектантів і виробників автомобілів становить насамперед комплексна, багатофакторна оцінка кількісного взаємозв'язку паливної економічності конкретної моделі, тобто певної комбінації робочих характеристик і конструктивних параметрів, із зміною умов руху, характерних для експлуатації даного автомобіля. Це дозволило б оптимізувати певні компромісні рішення з підбору характеристик двигуна, трансмісії, підвіски із врахуванням питомої значимості характерних, типових умов руху, так як створити автомобіль з оптимальними технічними і, відповідно, паливно - швидкісними характеристиками для всіх можливих умов його руху, що є вкрай складним і практично нереальним завданням. Як правило, формування максимальної потужності двигуна, підбір передавальних чисел трансмісії і головної передачі здійснюються класично з умов забезпечення регламентованих значень максимальної швидкості і динаміки розгону та мінімізації витрати палива в характерному діапазоні швидкостей усталеного руху на асфальтобетонних дорогах І категорії з повним завантаженням.

Відповідним чином із часів СРСР формуються і так звані лінійні норми витрати палива автомобілів, що, як правило, на 10-25% є вищими від значень контрольних витрат палива заводів-виробників, тобто найменших витрат палива автомобіля при усталеному русі зі швидкістю, при якій і досягаються мінімальні витрати (як правило, в діапазоні 40 - 60 км/год на прямій, або підвищеній передачі).

Однак вантажні автомобілі та автобуси залишились практично поза межами нормативного регулювання.

В останні роки СРСР під керівництвом д.т.н. А.А. Токарєва (Автополігон НАМІ) було розроблено ГОСТ - 20306 - 90 “Автотранспортные средства. Топливная экономичность”, де фактично задекларовано відхід від попередньої методики визначення лінійних норм витрат палива і перехід до використання відповідних їздових циклів міського чи міжміського руху.

Ще більш невизначеною є методологія формування лінійних норм витрати палива для повноприводних автомобілів, що використовуються у Збройних Силах України та інших силових структурах, у лісовому та сільськогосподарському комплексах, де понад 40 - 69% сумарного пробігу припадає на ґрунтові і піщані дороги, у т.ч. із поверхнями, що деформуються, а існуюча методика формування норм базується знову ж таки на контрольних цифрах руху по асфальтобетону.

Узагальнена структура формування нормативних витрат палива, що прийнята Мінтрансзв'язку, Міноборони та іншими відомствами, може бути представлена у вигляді структури поданої на рис. 1.

Практично можна констатувати фіксацію базової лінійної витрати палива на всі випадки умов руху із введенням коректуючих коефіцієнтів у межах 5 - 20% в залежності від особливостей умов руху. Питома значимість наведених на рис. 1 факторів є суттєво заниженою у порівнянні з результатами проаналізованих досліджень, ряд важливих факторів (наприклад, швидкість руху і т.д.) не враховано зовсім, носять однаковий кількісний характер коректування для всіх типів і моделей автомобілів, що обумовлює доцільність комплексного дослідження і квантифікації взаємозв'язку формування Qs з умовами руху для конкретних вантажних автомобілів.

У другому розділі розроблена методика багатофакторного дослідження і опису кількісного взаємозв'язку лінійних витрат палива Qs і основних факторів, що визначають умови руху - тип і стан дороги (коефіцієнт сумарного опору рухові ), завантаження автомобіля і швидкості руху на засадах трифакторного нелінійного планування експерименту, а також аналогічна модель та алгоритми комп'ютерного моделювання усталеного руху автомобілів, в т.ч. повноприводних на дорогах з поверхнями, що деформуються (ґрунтових, піщаних).

Узагальнюючи окремі дослідження зі взаємодії шин з ґрунтовими поверхнями, що деформуються, а також формування додаткових затрат потужності через підвищені втрати на тертя в підвісці при русі на нерівних поверхнях (роботи проф. М. Говорущенка, проф. А. Сілаєва, проф. А. Хачатурова), можна констатувати формування трьох суттєвих додаткових складових сумарного коефіцієнта опору рухові автомобіля на ґрунтових (піщаних) поверхнях, зокрема коефіцієнти:

- втрат від коливань при русі на нерівних дорогах (мікропрофіль);

- втрат на деформацію ґрунту, формування колії;

- втрат від пробуксовування ведучих коліс.

В результаті сумарний коефіцієнт опору рухові без врахування класичних складових (макропрофілю - підйомів (спусків)) можна представити як:

;(1)

Слід зазначити, що формування складових опору рухові ,,

взаємопов'язано зі швидкістю руху та вагою автомобіля (глибина колії , пробуксовування , зміна і т.д.)

У табл. 1 наведено середньостатистичні значення визначальних параметрів на різних типах доріг.

Іншою важливою особливістю розробленого алгоритму моделювання руху автомобіля і розрахунку відповідних лінійних витрат палива є відмова від загальноприйнятого в теорії автомобіля використання зовнішньої швидкісної характеристики двигуна, що обумовлено домінуючою роботою двигуна в реальній експлуатації на режимах часткових навантажень. У зв'язку з цим реалізовано алгоритм розрахунку параметрів робочої точки двигуна відповідно до результатів розрахунку балансу потужності і підібраної передачі в трансмісії на базі двомірного лінійного інтерполювання з найближчих чотирьох фіксованих точок заданого в ЕОМ табульованого масиву характеристик двигуна. Як показали результати, достатню для практичних цілей точність забезпечує градація на 6 - 8 діапазонів швидкісного і навантажувального (- положень педалі паливоподачі) режимів роботи двигуна, загалом близько 100 - 120 фіксованих точок.

Суть багатофакторного нелінійного планування для кількісної оцінки взаємозв'язку лінійних витрат палива (л/100км) і трьох визначальних факторів умов руху - швидкості , типу і стану дороги , завантаження , що базується на методиці Бокса - Уїлсона, полягає в реалізації комп'ютерного розрахунку чи дорожньому експерименту для наперед заданих 27 конкретних комбінацій значень , і з наступною статистичною обробкою отриманих результатів і отриманням регресійної моделі - полінома другого порядку, що описує кількісно взаємозв'язок з довільною зміною , і . Відпрацьована також методологія коректного формування діапазонів варіювання досліджуваних факторів точності (відтворюваності) результатів експерименту, розрахунку коефіцієнтів регресії, оцінки адекватності отриманої регресійної моделі.

В третьому розділі проведена багатофакторна оцінка паливної економічності вантажних автомобілів у різних характерних умовах руху, опрацьована спрощена методика диференційованого нормування лінійних витрат палива вантажних автомобілів для конкретних умов.

Беручи до уваги необхідність володіння достатньо детальною і об'ємистою базою технічних даних, включаючи характеристики двигунів на режимах часткових навантажень, а також можливості проведення дорожніх випробувань, дослідження були проведені для двох найбільш розповсюджених у СНД класичних вантажних автомобілів ГАЗ-3307, ЗИЛ-4333, а також для повноприводного КамАЗ-4310 (6Ч6).

Рівняння регресії (4) і (6) підтверджують загальний характер взаємозв'язків лінійних витрат палива з факторами - умовами руху, питома вага яких і характер впливу є співставимими для обох моделей вантажних автомобілів:

- найбільший вплив на формування має швидкість руху , коливання якої на ±15 км/год від базового значення = 45 км/год обумовлює відповідні коливання ±26 ч 28% від базового значення (при решті рівних умовах);

- другим за значимістю фактором, що формує , є тип та стан дороги . Рух на асфальтобетоні чи ґрунтовій посередній дорозі обумовлює коливання лінійних витрат на 18 - 25% від базового опосередкованого значення;

- вплив завантаження автомобіля співставимий з впливом типу дороги.

Однак для спрощення процедури прогностичного нормування витрат палива вантажних автомобілів в реальній експлуатації можна використовувати лінеаризовану методику табличного або графічного визначення для конкретного типу і стану дороги, завантаження і середньої технічної швидкості. Як приклад табличного варіанту диференційованого нормування витрати палива стосовно ГАЗ - 3307 надано в табл. 3. Аналогічним чином сформовані таблиці диференційованого нормування витрати палива і стосовно ЗИЛ - 4333 і КамАЗ - 4310 (табл. 4,5).

Безперечно отримані таким чином лінійні норми для конкретних умов руху менш точні у порівнянні з розрахунком за регресійними рівняннями, але забезпечують значно вищу точність визначення у порівнянні з існуючою практикою

У четвертому розділі представлено методику, комплекс вимірювальної апаратури та результати дорожніх випробувань вищезазначених вантажних автомобілів ГАЗ-3307, ЗИЛ-4333, КамАЗ-4310, а також багатоцільового важкого джипу HMMWV М998 А2.

Методика формування програми дорожніх випробувань базується на матриці повного факторного експерименту, що обумовлено насамперед умовою підбору випробувальних ділянок доріг із симетричним діапазоном зміни коефіцієнта сумарного опору рухові .

Для вантажних автомобілів ГАЗ-3307, ЗИЛ-4333 із класичним приводом, нижнім і верхнім рівнем варіювання є відповідно, асфальтобетонна дорога І категорії та суха ґрунтова дорога, що в принципі співпадає з умовами матриці табл. 3. Для повноприводних автомобілів верхній рівень характерного діапазону зміни відповідає розмоклій ґрунтовій дорозі, суха ґрунтова дорога відповідатиме базовому рівню інтервалу.

У рамках співпраці Львівського інституту Сухопутних військ та ВАТ “Укравтобуспром” (як головної наукової організації галузі Мінпромполітики) на Яворівському полігоні підібрано 6 типів характерних доріг для дорожніх випробувань повноприводних автомобілів. Математична оцінка точності та відтворюваності дорожніх випробувань базується на методах багатофакторного планування експерименту (дисперсія, розсіювання результатів дублювання заїздів на базі G - критерію Кохрена).

Якщо для дорожніх випробувань класичних вантажних автомобілів на дорогах із твердим покриттям достатньо класичного комплексу вимірювальної апаратури з традиційним “п'ятим” колесом і об'ємним витратоміром сильфонного типу для бензинових двигунів ГАЗ і ЗИЛ, то для випробувань повноприводного автомобіля КамАЗ - 4310 на поверхнях ґрунтових і піщаних доріг, що деформуються, бездоріжжя, у зв'язку з пробуксовуванням ведучих коліс необхідний принципово новий підхід для вимірювання фактичної швидкості та пройденого шляху. У зв'язку з цим вперше було апробовано новий комплекс безконтактного вимірювання шляху й швидкості руху на базі допплерівського радіолокаційного давача приймально-передавального блока з двома антенами, скерованими “вперед-назад” під кутом 45? відносно полотна дороги і роботою в завадостійкому міліметровому діапазоні хвиль. Відносна похибка вимірювань не перевищує 0,1 % у діапазоні швидкостей руху від 1 до 250 км за годину та температурі довкілля від - 40 ?С до +40 ?С на всіх типах доріг і бездоріжжю. 4-поршневий витратомір моделі ИРТОС-М (виробництва НАМІ, Москва) забезпечує похибку вимірювань ± 0,5 % при максимальній пропускній здатності до 80 л/год., з урахуванням зворотного зливу дизпалива та стабілізації його температури, з цифровою обробкою сигналу дискретністю 0,1 см3 витрати. Наявність блока цифрової обробки сигналу та портативного комп'ютера дозволяє оперативно здійснювати статистичну обробку отримуваних результатів у реальному масштабі часу.

У табл. 2 представлені результати дорожніх випробувань трьох моделей вантажних автомобілів ГАЗ-3307, ЗИЛ-4333 у рамках повного факторного експерименту, для КамАЗ-4310 - фрагментарно, для 2 рівнів варіювання фактора х2 (типу й стану дороги). Отримані результати підтверджують достатню точність і адекватність розроблених алгоритмів комп'ютерного моделювання. На рис.7 представлена паливно - швидкісна характеристика автомобіля HMMWV М998 А2 для різних типів доріг.

З-за складності симетричного підбору (з умов нелінійної матриці планування) трьох рівновіддалених значень сумарного опору рухові, реально дорожні випробування проводились на двох типах доріг (типові асфальтобетон і ґрунтова дорога) для класичних вантажних автомобілів ГАЗ-3307, ЗИЛ-4333 та 4 типів (асфальтобетон, гравійна дорога, суха ґрунтова профільована дорога, пересічена місцевість із трав'яним покриттям) для повноприводних КамАЗ-4310, HMMWV М998 А2.

ВИСНОВКИ

Проведено ранжування значимості експлуатаційних факторів на лінійні витрати палива вантажних автомобілів, виділено три групи експлуатаційних і конструктивних факторів, що формують реальну експлуатаційну паливну економічність автомобілів.

Розроблено комплексну методику багатофакторної оцінки паливної економічності усталеного руху вантажних автомобілів на основі трифакторного експерименту, як методами комп'ютерного моделювання руху автомобілів в різних умовах експлуатації так і на базі відповідних дорожніх випробувань конкретних моделей автомобілів. У результаті дана кількісна оцінка і отримані відповідні рівняння регресії, що описують взаємозв'язок лінійних витрат палива і основних факторів, що формують умови руху і зміну , тобто типу і стану дороги, швидкості руху і завантаженості автомобіля. Отримані конкретні результати і розроблена спрощена для практики експлуатації методика диференційованого нормування лінійних витрат палива вантажних автомобілів (на прикладі базових моделей ГАЗ - 3307, ЗИЛ - 4333, КамАЗ - 4310) в залежності від умов руху, що дозволяє підвищити точність нормування у 1,5 - 2,2 рази, а для повноприводних автомобілів у 2 - 2,2 рази.

Розроблена математична модель руху повноприводного автомобіля на дорогах із поверхнями, що деформуються (ґрунтові, піщані, бездоріжжя), з достатньо точною двомірною апроксимацією робочого режиму двигуна на часткових режимах навантаження на базі заданого табульованого масиву універсальної характеристики та розрахунку балансу потужності і підбору передачі в трансмісії із врахуванням додаткових затрат пов'язаних із деформацією ґрунту, коливаннями і тертям в підвісці, через нерівності дороги та пробуксовування ведучих коліс.

Проведено аналіз і квантифікацію характеристик типів доріг, насамперед для повнопривідних автомобілів, де питома частка сумарного пробігу припадає на неасфальтовані дороги (включно сухі і мокрі ґрунтові, піщані дороги та бездоріжжя). Визначена ступінь їхнього впливу на лінійні витрати палива найбільш масових класичних (ГАЗ, ЗИЛ) і повноприводних (КамАЗ, Hummer) автомобілів. Підібрано та апробовано відповідні мірні ділянки на Яворівському полігоні (Львівська обл.) для проведення дорожніх випробувань автомобілів, включно 2 типи доріг з твердим покриттям.

Для базових моделей вантажних автомобілів отримано нелінійні поліноміальні моделі, що надають кількісну та якісну оцінку взаємозв'язку лінійних витрат палива з основними факторами, що визначають умови руху, типу і стану дорожнього покриття, швидкості руху і завантаження автомобіля. Визначено, що питомий вплив на формування експлуатаційної паливної економічності вантажних автомобілів має тип і стан дороги (для повноприводних автомобілів до 200 - 250% від базової норми) та нелінійний вплив швидкості руху (до 150%). Значимість завантаження дещо менша, але можна констатувати, що погіршення стану і типу дорожнього покриття зі збільшенням коефіцієнта сумарного опору рухові на 0,01 обумовлює зростання витрат палива , що еквівалентне 2 - 3 т дозавантаження автомобіля.

Для практичного використання в експлуатації запропоновано спрощену методику графічного або табульованого так званого диференційованого нормування лінійних витрат палива вантажних автомобілів ГАЗ, ЗИЛ, КамАЗ в залежності від конкретних умов руху , що дозволяє в 1,3 - 2,5 рази підвищити точність нормування витрат палива вантажних автомобілів у порівнянні до загальноприйнятих базових лінійних норм Міністерства транспорту та Міністерства оборони.

На дорогах із неасфальтованим покриттям апробовано вимірювальний комплекс безконтактного типу з використанням допплерівського радіолокаційного ефекту. Даний комплекс дозволяє проводити випробування на дорогах з поверхнями, що деформуються та бездоріжжю, давати кількісну експериментальну оцінку міри пробуксовування ведучих коліс під час тих чи інших режимів руху на різних типах доріг, у т.ч. по бездоріжжю, що неможливо при застосуванні традиційного “п'ятого колеса”.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Крайник Л.В., Грубель М. Г. Багатофакторна оцінка експлуатаційної паливної економічності багатоцільового повноприводного тактичного автомобіля // 7-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові. Тези доповідей. - Львів, 2005. - С. 129.

Крайник Л. В., Волошанський А. В., Грубель М. Г. Методологія багатофакторної експериментальної оцінки паливно-швидкісних характеристик багатоцільових автомобілів // Машинознавство. - 2006. - № 9 - 10 (111 - 112). - С. 52 - 54.

Теслюк Б. І, Токарь А. П., Грубель М. Г Багатофакторна оцінка паливної економічності автомобілів у взаємозв'язку з умовами руху. // “Автотехніка, автобуси, вантажівки”, 2007 р., №1. - С. 37 - 43.

Грубель М. Г., Крайник Т. Л. Моделювання руху повно привідного автомобіля на ґрунтових (піщаних) дорогах. // Науковий вісник. Збірник науково - технічних праць НЛТУ, вип. 17.5. - Львів, 2007.-С. 109 - 115.

Грубель М. Г. Кількісна оцінка взаємозв'язку умов руху та експлуатаційної витрати палива автотранспортним засобом // 8-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові. Тези доповідей. - Львів, 2007. - С. 148.

Крайник Л.В., Грубель М. Г. Багатофакторне нормування витрат палива автомобілів в реальній експлуатації // Автомобильный транспорт. Сборник научных трудов, ХНАДУ, вып. 21. - Харьков, 2007. - С. 43 - 48.

Ткачук П. П., Грубель М. Г., Крайник Л. В., Бударецький Ю. І. Дорожні випробування і оцінка паливної економічності повноприводних автомобілів на різних типах доріг. // Автошляховик України. - 2007.- № 5. - С. 12 - 15.

Крайник Л. В., Бударецький Ю. І., Митник Я.Ф., Грубель М. Г. Автоматизований вимірювальний комплекс для досліджень паливно - швидкісних характеристик АТЗ на різних типах доріг // Вестник ХНАДУ, вып. 38. - Харьков, 2007. - С. 318 - 320.

Грубель М. Г. Багатофакторне нормування витрат палива повнопривідних автомобілів // Системи озброєння і військова техніка. - 2007. - № 3(11). - С. 21 - 24.

Крайник Л.В., Грубель М. Г. Диференційоване нормування витрат палива вантажних автомобілів // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту, № 3. - Донецьк. - 2007. - С. 19 - 24.

АНОТАЦІЇ

Грубель М. Г. Багатофакторна оцінка та нормування паливної економічності вантажних автомобілів. - Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 - автомобілі та трактори. - Національний університет “Львівська політехніка”. - Львів, 2007.

Дисертаційна робота присвячена розробці методології багатофакторної оцінки взаємозв'язку паливної економічності (лінійних витрат палива) вантажних автомобілів з основними визначальними факторами, тобто типом і станом дороги, швидкістю руху та завантаженням автомобіля. Для кількісної оцінки і побудови регресійних моделей опису використано методи нелінійного трифакторного планування експерименту, комп'ютерне моделювання руху автомобілів, у т.ч. повноприводних, на дорогах із поверхнями, що деформуються (ґрунтових, піщаних). Запропоновано практичні методики спрощеного диференційованого нормування витрат палива у табличній чи графічній, для конкретних умов, формах.

Проведені дорожні випробування 4 моделей автомобілів (ГАЗ-3307, ЗИЛ-4333, КамАЗ-4310, HMMWV М998 А2) на 4-х типах доріг. Для доріг, що деформуються (ґрунтових, піщаних), апробовано використання безконтактного допплерівського комплексу вимірювальної апаратури, що дозволяє з високою точністю фіксувати фактичну швидкість та пройдений шлях, у т.ч. за умов бездоріжжя (з урахуванням пробуксовування коліс).

Ключові слова: паливна економічність, умови руху, нормування, лінійні витрати, вантажні автомобілі підвищеної прохідності, дорожні випробування.

Грубель М. Г. Многофакторная оценка и нормирование топливной экономичности грузовых автомобилей. - Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.02 - автомобили и тракторы. - Национальный университет “Львовская политехника”. - Львов, 2007.

Диссертационная работа посвящена разработке методологии многофакторной оценки взаимосвязи топливной экономичности (линейного расхода топлива) грузовых автомобилей с основными определяющими факторами (типом и состоянием дороги, скоростью движения и загрузкой автомобиля). В работе предложены теоретические и практические методы определения топливной экономичности грузовых автомобилей (л/100км) в зависимости от изменения вышеуказанных основных определяющих факторов, а также разработаны практические рекомендации по диференцированной прогностической оценке расхода топлива.

Обоснована актуальность темы диссертации, указано цели и задачи исследования, раскрыто научную новизну работы, значение полученных результатов. Проведен анализ существующих результатов исследований топливной экономичности в зависимости от технических характеристик и конструктивных параметров, условий эксплуатации, технического состояния. В результате анализа сделан вывод, что основными определяющими факторами формирования линейного расхода топлива в эксплуатации, которые можно квантифицировать для прогнозирования или планирования норм расхода топлива являются скорость движения, тип и состояние дорожного покрытия, загрузка автомобиля.

Разработана методика многофакторного исследования и описания количественной связи расхода топлива и основных факторов - типа и состояния дороги (коэффициента суммарного сопротивления движению ), загруженности автомобиля и скорости движения на принципах трифакторного нелинейного планирования эксперимента, в том числе и для полноприводных автомобилей по дорогам с деформируемыми поверхностями (грунтовым, песчаным). Данная методика разрешает сформировать полиномиальное многофакторное нормирование линейного расхода топлива для конкретных условий движения.

Для количественной оценки и построения регрессионных моделей описания зависимости расхода топлива и основных определяющих факторов использованы методы нелинейного трехфакторного планирования эксперимента, компьютерного моделирования движения автомобилей, в т.ч. полноприводных, по дорогам с деформируемыми поверхностями (грунтовые, песчаные). Для практического использования предложена упрощенная методика диференцированого нормирования линейного расхода топлива грузовых автомобилей с учетом конкретных условий движения , и , которая разрешает коренным образом улучшить практику нормирования с почти десятикратным уменьшением абсолютных значений погрешности в сравнении с существующей практикой. Практические методики упрощенного диференцированного нормирования расхода топлива поданы в виде таблицы и графика, для конкретных условий.

Приведены результаты дорожных испытаний моделей автомобилей (ГАЗ - 3307, ЗИЛ - 4333, КамАЗ - 4310, HMMWV М998 А2) на четырех типах дорог, которые подтверждаются компьютерным моделированием. Для дорог с деформируемыми поверхностями (грунтовых, песчаных) впервые апробирован бесконтактный доплеровский комплекс измерительной аппаратуры, что разрешает с высокой точностью фиксировать фактическую скорость и пройденный путь, в т. ч. в условиях бездорожья (с учетом пробуксовки колес).

Ключевые слова: топливная экономичность, условия движения, нормирование линейного расхода топлива, грузовые автомобили повышенной проходимости, дорожные испытания.

Grubel M.G. The multifactors evaluation of fuel economy standards trucks - Manuscript.

The dissertation for obtaining candidate's degree in speciality 05.22.02 - аutomobiles and tractors. -“Lviv Politechnika” National Universit. - Lviv, 2007.

The thesis work is dedicated to the development of methodology multifactor estimation of trucks fuel economy interrelation (lineal fuel consumtion) with main defining factors, i.e. roads type and conditions, traffic speed and vehicles loading, the methods of non - lineal three - factors planning of the experiment, computer modeling of vehicles traffic, direct drive, on roads with deforming surfaces (ground, sandy) are used for the quantative evaluation and construction of the regressive models description. The practical methods of simplified differentiated standards of fuel consumtion in the chart or graphical, for the concrete conditions, forms are suggested.

The road tests of 4 vehicle models (GAZ - 3307, ZIL - 4333, KamAZ - 4310, HMMWV M998 A2) on 4 roads types are conducted. The employment of non - contact dopplery complex of measuring equipment is approved for the deforming roads (ground, sandy). At allows to fix factual speed and passed way, in impassable road conditions (taking into account wheels skidding) with high accuracy.

Key words: fuel economy, traffic conditions, stanartization, lineal outlay, truksofcross - country ability, road tests.

Размещено на Allbest.ru