Максим Анатольевич Прокопов, аспирант, ведущий советник отдела
Москва
Andrei Yu. Kulchev, graduate student, researcher
Moscow
Сергей Николаевич Девянин, доктор технических наук, профессор
Москва
Sergei N. Devyanin, Dr.Sc.(Eng.), professor
Moscow
Андрей Юрьевич Кульчев, аспирант, научный сотрудник
Москва
Andrei Yu. Kulchev, graduate student, researcher
Moscow
Павел Иванович Бурак, доктор технических наук, заместитель директора департамента
Москва
Pavel I. Burak, Dr.Sc.(Eng.), deputy director of department
Moscow
Развитие электрифицированного транспорта сдерживается отсутствием унифицированных методик и стендов для оценки характеристик мотор-колес в условиях, приближенных к реальным. Существенное ограничение аналогов – невозможность синхронной регистрации электрических и механических параметров при совместном действии вертикальной нагрузки и горизонтального тягового сопротивления. (Цель исследования) Разработка динамометрического стенда с комбинированной системой нагружения и методики комплексных испытаний. (Материалы и методы) Стенд включает раму в виде подвижной платформы с мотор-колесом и площадками для грузов, создающих вертикальную нагрузку, и платформу имитации нагрузки, создающую регулируемое тяговое сопротивление. Задняя часть через силоизмерительный узел гибко соединена с платформой имитации нагрузки. Микроконтроллерный блок синхронно регистрирует силу тока, напряжение, частоту вращения, температуру и время. (Результаты и обсуждение) Испытания проведены на асфальтобетоне при нагрузке на колесо 300 ньютонов, базе модуля 0,6 метра, радиусе колеса 0,125 метра, начальном показании вертикального динамометра 50 ньютонов, коэффициентах сопротивления качению 0,02 и сцепления 0,7. Варьировали нагрузку на платформу (50-400 ньютонов), мощность (50-600 ватт). Выведены кинематические зависимости. При нагрузке 100 ньютонов и мощности 50-350 ватт касательная сила составила 58,7 ньютона, тяговое усилие – 52,7 ньютона, показание вертикального датчика – 37,8 ньютона, сопротивление качению – 6,0 ньютонов, крутящий момент – 7,3 ньютона на метр. При 350 ньютонах касательная сила возросла до 192 ньютонов, тяговое усилие – до 186 ньютонов, вертикальное уменьшилось до 10 ньютонов, сопротивление качению – 6,0 ньютонов, момент – 24 ньютонов на метр. Момент изменялся за счет нагрузки платформы и почти не зависел от мощности. При нагрузке выше 384 ньютона зафиксировано буксование. (Выводы) Стенд позволяет синхронно получать временные зависимости электрических и механических параметров для оценки коэффициента полезного действия мотор-колеса, определения сопротивления качению, валидации математических моделей и обоснования алгоритмов управления тяговым электроприводом в диапазоне эксплуатационных нагрузок.
The development of electrified transport is constrained by the lack of unified methods and test stands for evaluating the characteristics of motor-wheel assemblies under conditions close to real operation. A significant limitation of existing analogues is their inability to synchronously record electrical and mechanical parameters under the combined effect of vertical load and horizontal tractive resistance. (Research purpose) The study aimed to develop a dynamometric test stand with a combined loading system and a methodology for comprehensive testing. (Materials and methods) The test stand consists of a frame designed as a movable platform equipped with a motor-wheel assembly and weight platforms used to apply a vertical load, as well as a load simulation platform that generates adjustable tractive resistance. The rear section of the movable platform is flexibly connected to the load simulation platform through a force-measuring unit. A microcontroller unit synchronously records current, voltage, rotational speed, temperature, and time. (Results and discussion) Tests were carried out on asphalt concrete at a wheel load of 300 newtons, a module base length of 0.6 meters, a wheel radius of 0.125 meters, an initial vertical dynamometer reading of 50 newtons, a rolling resistance coefficient of 0.02, and an adhesion coefficient of 0.7. The platform load was varied from 50 to 400 newtons, and the power input from 50 to 600 watts. Kinematic relationships were derived. At a platform load of 100 newtons and a power range of 50–350 watts, the tangential force was 58.7 newtons, the tractive force was 52.7 newtons, the vertical sensor reading was 37.8 newtons, the rolling resistance was 6.0 newtons, and the torque was 7.3 newton-meters. At a platform load of 350 newtons, the tangential force increased to 192 newtons, the tractive force to 186 newtons, while the vertical force decreased to 10 newtons, the rolling resistance remained 6.0 newtons, and the torque reached 24 newton-meters. The torque varied with the platform load and was almost independent of the power input. Slippage was recorded at loads above 384 newtons. (Conclusions) The test stand enables synchronous acquisition of time-dependent electrical and mechanical parameters for evaluating the efficiency of a motorwheel assembly, determining rolling resistance, validating mathematical models, and substantiating control algorithms for traction electric drives over the operating load range.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.