Послідовна гібридна силова установка з планетарною передачею

Вибір і обґрунтування схеми конструкції гібридної силової установки – загальні положення

Розділ 1

Гібридна силова установка повинна бути скомпонована за такою схемою, яка б дозволяла, перш за все, забезпечити найкращі показники паливної економічності, а також токсичності. Виходячи з цього, послідовна та паралельна конструкція силової установки, а також «м’які» гібриди, розглянуті раніше, не задовольняють у повній мірі висунуті вимоги, оскільки ДВЗ у їх складі не може завжди працювати у оптимальному швидкісному режимі (паралельна схема), або ж має місце подвійне перетворення енергії і пов’язані з цим втрати (послідовна схема). «М’які» гібриди, у свою чергу, є спрощеними варіантами повних гібридних силових установок, їх ефективність у порівнянні з повними гібридами значно нижча.

Таким чином, потрібно знайти таку схему конструкції силової установки, яка б поєднувала в собі переваги послідовних та паралельних гібридів і, якщо це можливо, не мала їх недоліків. На мою думку, найкращим рішенням є застосування комбінованої конструкції з планетарною передачею.

Головною особливістю даної конструкції є те, що вона дозволяє організувати тягово-швидкісний зв’язок між ДВЗ та двома електродвигунами-генераторами у її складі. Більш правильно називати таку схему гібридною силовою установкою з тягово-швидкісним зв’язком, оскільки вона фактично являє собою послідовну силову установку з механічним швидкісним зв’язком між ДВЗ та електродвигуном, до якої додано ще один електродвигун для забезпечення тягового зв’язку одночасно з швидкісним. Для пояснення вищесказаного слід спочатку розглянути схему та принцип роботи послідовної гібридної силової установки з планетарною передачею.

1.2.1. Схема конструкції та аналіз кінематики.

На рис. 1.1. зображено схему конструкції послідовної гібридної силової установки з планетарною передачею. ДВЗ сполучений з водилом планетарної передачі через зчеплення (керовану фрикційну муфту). Блокування 2 використовується для фіксування водила планетарної передачі. Ротор електродвигуна з'єднаний із сонячною шестернею. Блокування 1 використовується для її фіксування. Трансмісія під’єднується до коронної шестерні планетарної передачі (її встановлення не обов’язкове).

Рис. 1.1. Схема конструкції послідовної гібридної силової установки з планетарною передачею

Частоти обертання сонячної шестерні, коронної шестерні та водила пов’язані наступним відношенням:

(1.1)

де – передаточне відношення планетарної передачі, що визначається як відношення числа зубів коронної та сонячної шестерень:

(1.2)

Позначивши як і як , перепишемо вираз (1.1):

(1.3)

Моменти на валах сонячної шестерні, коронної шестерні та водила пов’язані наступним відношенням:

(1.4)

Рис. 1.2. Планетарна передача як механізм для реалізації швидкісного зв’язку

Таблиця 1.1

Відношення між частотами обертання та моментами при блокуванні елементів

Зафіксований елемент	Частота	Момент
Сонячна шестерня
Водило

З рівняння (1.4) бачимо, що моменти на валах сонячної () та коронної () шестерень завжди мають один знак. Іншими словами, вони завжди повинні мати один напрям. А момент на валу водила () завжди протилежний до та . Також з рівняння (1.1) видно, що при , що є основним випадком, оскільки , є найменшим, найбільший, а має проміжне значення. Це означає, що момент на валу водила збалансований моментами на валах сонячної та коронної шестерень. Іншими словами, крутний момент ДВЗ з одного боку обмежений потрібним крутним моментом, що визначається з рівняння тягового балансу і прикладається до коронної шестерні ( ), а з іншого – моментом опору двигуна-генератора ( ). Сталий режим роботи ДВЗ підтримується за рахунок рівноваги цих моментів.

Якщо один з елементів (сонячна шестерня чи водило) заблоковано, то один з ступенів свободи передачі зникає і вона стає одноступінчатою трансмісією (один вхідний вал і один вихідний). Відношення частот обертання та моментів у цьому випадку наведені у табл. 1.1.

Дата добавления: 2017-02-01