Моделирование электромеханических систем

	НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ	Кафедра ЭТ
	МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Интегрируя эти уравнения, находят кривые движения. Например, кривые движения в режиме тяги разделяются на периоды пуска поезда и езды по автоматической характеристике. При пуске тяговые двигатели развивают наибольшую силу тяги, величина которой остается постоянной. Тангенс угла наклона кривой движения к оси времени определяет ускорение поезда в данный момент. Если угол наклона неизменен, то ускорение поезда в момент пуска будет постоянным, а движение можно считать равномерно ускоренным. В момент пуска сила тяги всегда больше сопротивления движению (F > W), а действующая сила положительна.

В период движения по автоматической характеристике кривая изменения скорости поезда зависит от величины и направления действующей силы. Если действующая сила положительна Fд > 0 (F > W), скорость движения будет возрастать, но медленнее, чем при пуске, так как сила тяги с увеличением скорости уменьшается, а сопротивление движению возрастает.

Так как сила тяги на ведущих колесах может быть выражена через крутящий момент на двигателе, можно записать следующее выражение:

где F – сила тяги на ведущих колесах, Н; M –крутящий момент двигателя, Н*м; R – радиус ведущего колеса, м

Для расчета силы сопротивления необходимо разбить её на несколько составляющих. Основными из них можно назвать: силы сопротивления качению, силы сопротивления движению на уклоне, аэродинамические силы сопротивления движению, а также силы сопротивления при движении в поворотах (справедливо для рельсового транспорта).

В данной работе рассмотрим движение транспортного средства по дорогам общего пользования на пневматическом ходу.

Для расчета силы сопротивления качению требуется учитывать деформацию шины, деформацию дороги, силу трения шины об дорогу и силу трения в подшипниках колеса. Так как расчет влияния данных величин является достаточно сложным, на практике пользуются эмпирически

61

	НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ	Кафедра ЭТ
	МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

полученным коэффициентом трения качения, который, в дальнейшем, участвует в расчете силы сопротивления качению.

Таблица для определения коэффициента трения качения

Дорога	Коэффициент трения
	качения, ƒ
	При скорости	Среднее
	50км/ч	значение
С асфальтобетонным или цементнобетонным	0,014	0,014-0,018
покрытием в отличном состоянии
С асфальтобетонным или цементнобетонным	0,018	0,018-0,020
покрытием в удовлетворительном состоянии
Булыжная мостовая	0,025	0,023-0,030
С гравийным покрытием	0,020	0,020-0,025
Грунтовая: сухая, укатанная	–	0,025-0,035
Грунтовая после дождя	–	0,050-0,150
Песок	–	0,100-0,300
Укатанный снег	–	0,070-0,100

Формула для расчета силы сопротивления качению:

где Wf – сила сопротивления качению, Н; ƒ – коэффициент трения качения; m – масса транспортного средства, кг; g – ускорение свободного падения, м/с2; α – угол уклона дороги, °

При движении ТС под уклон, на него действует сила сопротивления подъему:

где W – сила сопротивления подъему, Н.

При движении транспортного средства на скоростях, превышающих скорость пешехода, заметное влияние на его движение оказывает сила

62

	НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ	Кафедра ЭТ
	МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

сопротивления воздуха. Для расчета силы сопротивления воздуха используют следующую эмпирическую формулу:

где Wс – сила сопротивления воздуха, Н; Cx – коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости), Н*с2/(м*кг); ρ – плотность воздуха (1,29 кг/м3 при нормальных условиях); S – лобовая площадь ТС, м2; V – скорость ТС, км/ч

Коэффициент Cx для современных колёсных машин можно принимать следующими:

Легковые автомобили	0.25…0.45
Грузовые автомобили	0.70…1.30
Автобусы и троллейбусы	0.60…0.70

Практические задания:

Задание 1

По математическому описанию составьте модель транспортного средства с учётом описанных сил сопротивления движению, тормозных и тяговых сил. Определите, какие переменные будут задающими, какие выходные, какие будут нужны для обратной связи.

Рис. 29 Структурная схема модели

Показания:

Диаграмму силы тяги и сопротивления (Н) от скорости (км/ч)

63

	НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ	Кафедра ЭТ
	МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Силы, приложенные к транспортному средству (на одном поле осциллографа)

Скорость транспортного средства

Путь, пройденный им

Исходные данные для модели:

В качестве транспортного средства возьмите личный или любой из современных легковых автомобилей, необходимые параметры для которого найдите в официальных данных с сайта производителя.

Предположим, что он движется по горизонтальному участку пути в отличном состоянии при благоприятных погодных условиях.

Задание 2

1.Осуществите пуск модели транспортного средства с постоянным крутящим моментом тягового привода. Снимите показания приборов.

2.Осуществите пуск модели транспортного средства с крутящим моментом заданным характеристикой идеального тягового привода с ограниченной мощностью. Снимите показания приборов.

3.Осуществите пуск, выбег и торможение модели транспортного средства. Снимите показания приборов.

Контрольные вопросы:

1.Какие существуют режимы движения транспортного средства?

2.Какие уравнения описывают это движение?

3.Какие составляющие имеет сопротивление движению и как они определяются?

64

	НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ	Кафедра ЭТ
	МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Основы электрического транспорта: учебник для студ. Высш. Учеб. Заведений. М.А. Слепцов, Г.П. Долаберидзе, А.В.Прокопович и др.; под общ. Ред. М.А. Слепцова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 464 с.

2.Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystem и Simulink. – М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008 – 288 с.: ил.

3.Худяков В. Моделирование устройств силовой электроники, Силовая электроника №1, 2005, стр. 108-115

4.Худяков В. Моделирование устройств силовой электроники, Силовая электроника №2, 2005, стр. 80-88

5.Сайт свободной энциклопедии Wikipedia

65