Dsc in Engineering
д.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
PhD in Engineering
к.т.н.
A method for calculating the traction motor of a hybrid transmission of a front-end loader is proposed. It is indicated that these vehicles are characterized by a mode of operation with multiple accelerations and decelerations, as well as alternating operations with high and low required traction force. An electromechanical transmission scheme is proposed. This scheme can be effectively used in such conditions.
The proposed method uses the concept of the magnitude of the range of an electric motor, which can be used to select a specific electric motor that provides the required mobility of the vehicle. For a front loader with a lifting capacity of 3500 kg, a maximum speed of 40 km / h and a maximum specific thrust of 1, the main parameters of the traction motor were determined. However, for the transmission with one fixed gear ratio (EMT1), an electric motor with an excessively high power was obtained. Therefore, the determination of the characteristics of the electric motor for an electromechanical transmission with two fixed gear ratios (EMT2) was carried out. In the process of calculating this transmission, a significantly lower required engine power was obtained.
The article provides an approximate assessment of the energy efficiency of EMT1 and EMT2 transmissions. A method to determine the efficiency of an electric motor depending on its operating mode (on the current angular speed of the shaft and torque) was used. It was determined that the EMT2 transmission has the best efficiency of the electric motor both during bulldozing operation and when driving at maximum speed.
The general conclusion is that it is most rational to use a transmission with two fixed gear ratios. As a further direction of research, the use of computer simulation for evaluating the energy efficiency of a loader in a loading-unloading cycle is highlighted.
Предлагается метод расчета тягового электродвигателя гибридной трансмиссии фронтального погрузчика. Указано, что для данных машин характерен режим работы, имеющий множество разгонов и торможений, а также чередующиеся операции с высокой и низкой требуемой силой тяги. Предложена схема электромеханической трансмиссии, которая может эффективно применяться в таких условиях.
В предложенном методе используется понятие величины диапазона электродвигателя, которую можно использовать для выбора конкретного электродвигателя, обеспечивающего требуемую подвижность машины. Для фронтального погрузчика грузоподъемностью 3500 кг максимальной скоростью 40 км/ч и максимальной удельной тягой 1 были определены основные параметры тягового электродвигателя. Однако для трансмиссии с одним фиксированным передаточным отношением (ЭМТ1) был получен электродвигатель с чрезмерно большой мощностью. Поэтому было проведено определение характеристик электродвигателя для электромеханической трансмиссии с двумя фиксированными передаточными отношениями (ЭМТ2). В процессе расчета этой трансмиссии была получена значительно меньшая необходимая мощность двигателя.
В статье проведена приблизительная оценка энергоэффективности трансмиссий ЭМТ1 и ЭМТ2. Для этого использовался метод определения КПД электродвигателя в зависимости от режима его работы (от текущей угловой скорости вала и крутящего момента). Определено, что трансмиссия ЭМТ2 обладает лучшим КПД электродвигателя как при бульдозерной операции, так и при движении на максимальной скорости.
Общий вывод заключается в том, что для рассматриваемого применения наиболее рационально применять трансмиссию с двумя фиксированными передаточными отношениями. В качестве дальнейшего направления исследования выделено применение имитационного компьютерного моделирования для оценки энергоэффективности погрузчика в цикле погрузки-разгрузки.