Проектирование и реализация мехатронной трансмиссии автосамосвала БЕЛАЗ-90

Представлены результаты проектирования, исследования и внедрения нового технического решения мехатронной трансмиссии переменного тока для автосамосвала БелАЗ-90. Энергетическая установка системы содержит дизельный двигатель внутреннего сгорания, вал которого соединен с ротором синхронного тягового генератора с электромагнитным возбуждением. Две трехфазные статорные обмотки синхронного тягового генератора подключены к двум диодным мостам, образующим 12-пульсную схему выпрямления для электропитания звена постоянного тока. Тяговые асинхронные двигатели левого и правого ведущих мотор-колес подключены к выходам соответствующих автономных инверторов напряжения, реализованных на IGBT-транзисторах пятого поколения FF1800R17IP5. Блоки управления силовых преобразователей тяговых двигателей формируют сигналы задания момента на каждое мотор-колесо и сигналы выбора режима работы (режим удержания, режим круиз-контроля, специальные сервисные режимы). Управление напряжением звена постоянного тока осуществляется путем регулирования тока возбуждения генератора с помощью трехконтурной системы регулирования с обратными связями по току и напряжению звена постоянного тока и выходному напряжению генератора. В мехатронной трансмиссии реализованы антипробуксовочные и антиблокировочные функции, а также режимы удержания автосамосвала при нулевой скорости и стабилизации скорости при движении (круиз-контроль). Информационно-диагностическая система выполняет непрерывную запись основных параметров в журнал работы и сохранение предыстории аварийных процессов на SD-карте. Испытания мехатронной трансмиссии на Сафоновском электромашиностроительном заводе и промышленная эксплуатация самосвала «БЕЛАЗ 75583» на разрезе «Березовский» (АО «Стройсервис») подтвердили высокие технические характеристики разработанной системы.

Малафеев С. И., Коняшин В. И., Новгородов А. А. Проектирование и реализация мехатронной трансмиссии автосамосвала БЕЛАЗ-90 // Горный информационно-аналитический бюллетень.–2022.–№9.–С.169–179.DOI:10.25018/0236_1493_2022_9_0_169.

Малафеев Сергей Иванович — доктор техн. наук, профессор, e-mail: simalafeev@gmail.com, Владимирский государственный университет имени А.Г. и Н.Г. Столетовых, 600000,
Коняшин Владимир Игоревич¹ — канд. техн. наук, e-mail: solytonik@yandex.ru,
Новгородов Андрей Александрович¹ — инженер, e-mail: novgorodov@jpc.ru,
¹ ООО Компания «Объединенная Энергия».

Малафеев С.И., e-mail: simalafeev@gmail.com.

1. Козярук А. Е., Камышьян А. М. Повышение энергетической эффективности электромеханической трансмиссии карьерного автосамосвала // Записки Горного института. — 2019. — Т. 239. — С. 576—582. DOI: 10.31897/PMI.2019.5.576.

2. Дубинкин Д. М., Пашков Д. А., Архицкий Н. А. Обоснование конструктивного решения трансмиссии автономного карьерного самосвала грузоподъемностью до 90 тонн // Горное оборудование и электромеханика. — 2021. — № 3. — С. 12—19. DOI: 10.26730/ 1816-4528-2021-3-12-19.

3. Feng Y., Dong Z., Yang J., Cheng R. Performance modeling and cost-benefit analysis of hybrid electric mining trucks / 12th IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications (MESA), 2016, pp. 1—6. DOI: 10.1109/MESA. 2016.7587102.

4. Liang J., Xu X., Dong P., Feng T., Guo W., Wang S. Energy management strategy of a novel electric dual-motor transmission for heavy commercial vehicles based on APSO algorithm // Sustainability. 2022, vol. 14, article 1163. DOI: 10.3390/su14031163.

5. Виноградов А. Б., Гнездов Н. Е., Журавлев С. В., Сибирцев А. Н. Результаты разработки и испытаний комплекта электрооборудования карьерного самосвала грузоподъемностью 240 т // Электротехника. — 2015. — № 3. — С. 38—45.

6. Казубенко А. Ф. Самосвалы БелАЗ с электромеханической передачей // Уголь. — 2019. — № 5. — С. 5—51.

7. Хазин М. Л. Электрифицированный автотранспорт для подземных и открытых горных работ // Известия Уральского государственного горного университета. — 2019. —

№ 1(53). — С. 128—135. DOI: 10.21440/2307-2091-2019-1-128-135.

8. Zhang Wei, Yang J., Zhang W., Ma F. Research on regenerative braking of pure electric mining dump truck // World Electric Vehicle Journal. 2019, vol. 10, pp. 39. DOI: 10.3390/ wevj10020039.

9. Sistuk V., Pikilnyak A. The wheeled vehicle forced additional turn analytical sttudy // Periodica Polytechnica Mechanical Engineering. 2019, vol. 63, no. 3, pp. 165—170. DOI: 10.3311/ PPme.11103.

10. Lagunova Y. A., Khoroshavin S. A., Kalyanov A. E. Durability increase of mining dump trucks through the use of protective coatings of the body // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020, vol. 862, article 032029, pp. 1—6. DOI: 10.1088/1757899X/862/3/032029.

11. Малафеев С. И., Коняшин В. И., Новгородов А. А. Экскаватор ЭКГ-20: новое техническое решение мехатронного комплекса // Уголь. — 2019. — № 7. — С. 4—7. DOI: 10.18796/ 0041-5790-2019-7-4-7.

12. Abuelnaga A., Narimani M., Bahman A. S. A review on IGBT module failure modes and lifetime testing // IEEE Access. 2021, vol. 9, pp. 9643—9663. DOI: 10.1109/ACCESS.2021. 3049738.

13. Kiencke U., Nielsen L. Automotive control systems for engine, driveline, and vehicle. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, 2005, 512 p.

14. Kost F., Ehret T., Wagner J., Papert U., Heinen F., Eberspächer P., Schuh J., KochDücker H.-J., Niewels F. Antilock Braking System (ABS) / Automotive Mechatronics. Bosch Professional Automotive Information. Springer Vieweg, Wiesbaden. 2015, pp. 354—369. DOI: 10.1007/978-3-658-03975-2_14.

15. Малафеев С. И., Малафеев С. С. Информационные и управляющие компоненты электрических карьерных экскаваторов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 4. — С. 33—45. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_4_0_33.

16. Malafeev S. I., Novgorodov A. A., Konyashin V. I. Bench tests of the quarry excavators main electric drives / XI International Conference on Electrical Power Drive Systems (ICEPDS). Saint-Petersburg, 2020. DOI: 10.1109/icepds47235.2020.9249257.