Електромобілі для перевезення особового складу та вантажів

Електромобілі для перевезення особового складу та вантажів

Міністерство освіти і науки України

Чернігівський національний технологічний університет

Кафедра інтегрованих технологій машинобудування і автомобілів

ЗВІТ

Про виконання лабораторної роботи

з дисципліни Автомобілі

за темою: «Електромобілі для перевезення особового складу та вантажів»

Виконав: студент групи АТ - 101 Підлісний Д.В.

Чернігів ЧНТУ 2014

1. Теоретичні положення

Одним з напрямків зменшення потреб народного господарства у паливно-мастильних матеріалах є використання електромобілів. Визначено, що найбільш перспективним є використання електромобілів у міській транспортній мережі, у армійських підрозділах України тощо. Їх доцільно використовувати як патрульні авто, для перевезення варт, для маршрутних перевезень людей та вантажів.

Сьогодні електромобілі, порівняно з автомобілями, у яких встановлено двигун внутрішнього згоряння, мають певні переваги завдяки позитивним властивостям, основними з яких є:

екологічна чистота приводу (нульові викиди в місці використання);

можливість стояти в пробках, не витрачаючи енергію на роботу двигуна на холостому ходу;

вартість використання може бути порівняна з витратами на громадський транспорт;

високий рівень надійності та довговічності електромобіля;

у разі застосування сучасних ємних акумуляторних батарей можливо використовувати енергію, накопичену в електромобілі вночі, для згладжування піків енергоспоживання вдень.

Виходячи з наведених переваг сучасних електромобілів, можна передбачити їх цільове використання у транспортній мережі України та як масового засобу внутрішньоміської комунікації в осяжному майбутньому.

Наявність високорозвиненої наукової та виробничої бази дає впевненість у можливості реалізації ідеї створення і налагодження виготовлення в Україні вітчизняного електромобіля. Водночас слід відмітити відсутність достатньо послідовного науково-методичного обґрунтування конструктивних параметрів електромобілів.

Питанням розроблення і використання електромобілів сьогодні приділяється значна увага [1; 2; 3; 4; 5]. Так, у Китаї компанія “Anhui Automobile Co” на виставці автобусів представила туристичний автобус моделі HFF 6127 [3], котрий має запас ходу 150 км і використовується під час міських екскурсій та для перевезення пасажирів у аеропортах.

Армія США отримала перші шість електромобілів NEV (Neighborhood Electric Vehicle) (рис. 1), повідомляє Defense News [4], що є початком масштабних поставок чотирьох тисяч електромобілів, які американські військові планують використовувати на території США. За їхніми підрахунками, у найближчі шість років шляхом використання альтернативної автомобільної техніки можливо досягти економії пального понад 40 млн л.

Рис. 1. Електромобіль NEV (Neighborhood Electric Vehicle)

В Інституті електродинаміки АН України розроблено і виготовлено легковий експериментальний електромобіль на базі автомобіля «Таврія» [5].

Аналіз джерел [1; 2; 6; 7] показав відсутність методик з чіткою послідовністю виконання розрахунку конструктивних параметрів електромобілів. Існуючі методики мають певні недоліки: за одними визначають електричні параметри, за іншими - механічні.

Метою роботи є висвітлення матеріалів стосовно нової конструкції електромобіля для перевезення особового складу та вантажів, а також методики визначення основних розрахункових параметрів електромобіля.

Особливості конструювання електромобілів обумовлені низкою специфічних проблем:

забезпечення балансу маси автомобіля при відносно великій масі джерела енергії у вигляді тягової акумуляторної батареї;

умови розташування у просторі автомобіля тягової акумуляторної батареї значного об’єму;

розташування акумуляторної батареї повинне забезпечити певні показники;

опалювання салону (досвід показує, що необхідна для цього потужність взимку складає 3...6 кВт).

Перевагами конструювання електромобілів є:

зручність експлуатації;

високі регулювальні характеристики електродвигунів, котрі в принципі дають змогу отримати необхідні діапазони зміни швидкості руху без перемикання передач;

малі габарити і маси вузлів електроприводу значно розширюють можливості компонування приводу ведучих коліс;

покращені гальмові властивості електричних тягових систем дають змогу певною мірою спростити механічні гальмові системи.

Виключно міське використання сучасних електромобілів з обмеженою максимальною швидкістю на дорогах з відносно високим рівнем якості обумовлює зниження вимог до конструктивних характеристик вузлів та агрегатів трансмісії і ходової частини порівняно зі звичайними автомобілями.

Електромобіль можна конструювати двома способами:

- шляхом використання базової моделі серійного автомобіля - таке переобладнання називається конвертуванням;

розроблення принципово нової конструкції.

На рис. 2 наведено конвертований вантажний електромобіль фірми “Фольксваген”, у якому відносне корисне навантаження складає 0,26, а відносна маса батареї - 0,23.

Рис. 2. Вантажний електромобіль фірми “Фольксваген”: 1 - акумуляторна батарея; 2 - установочна платформа батареї; 3 - трансмісія; 4 - електродвигун

У японського електромобіля принципово нової конструкції корисне навантаження складає 0,297, а відносна маса батареї - 0,297, що свідчить на користь оригінальних конструкцій.

Проведені дослідження показали, що оригінальні конструкції електромобілів дають змогу підвищити в середньому на 22 % корисне навантаження при збільшенні запасу ходу на 7 %.

На рис. 3 зображено електромобіль “Ендура” фірми “Глоб Уніон” з тунельним розташуванням тягової батареї. Його повна маса 1450 кг. Маса його свинцево-кислотної батареї 590 кг. Тунельна компоновка дозволяє швидко замінювати батарею, висуваючи її з тунелю вперед. Електродвигун і задньоприводна трансмісія розташовані за тунелем акумуляторної батареї.

На передньоприводних електромобілях тунель може бути розташований у зоні задніх коліс, при цьому компоновка матиме всі переваги передньоприводних автомобілів (покращену керованість, вищий ККД трансмісії).

Рис. 3. Електромобіль “Ендура” фірми “Глоб Уніон” з тунельним розташуванням тягової батареї

Нижче у таблиці 1 наведено основні показники вантажних електромобілів.

Таблиця 1 - Основні показники вантажних електромобілів

На рис. 4 зображено силову установку, котра складається з корпуса 13, до якого болтовим з’єднанням 8 приєднано електричний двигун 9. У підшипниках 6 та 7 розташовано фланець 5, до якого приєднано кожух зчеплення 4. До корпуса 13 болтовим з’єднанням 2 прикріплено кришку 1, у котрій розташовано підшипник 15. У підшипниках 15 та 11 розташовано ведений вал 17 з фланцем 16 карданної передачі.

Силова установка працює таким чином. Від електричного двигуна 9 обертовий момент зі шліцьового вала 10 передається на фланець 5 і далі на кожух зчеплення 4. Від кожуха зчеплення 4 обертовий момент через натискний диск 3 і ведений диск 12 передається на ведений вал 17 і далі на фланець 16 карданної передачі. Від’єднання електричного двигуна від трансмісії відбувається після натискання муфти 18 вимкнення зчеплення на відтяжні важелі 14.

Необхідно звернути увагу на те, що зчеплення вимикається тільки у момент перемикання коробки передач. В усіх інших випадках зчеплення не використовується, тобто у випадку руху з місця воно завжди включено.

Рис. 4. Силова установка електромобіля: 1 - кришка; 2 - гайка; 3 - натискний диск; 4 - кожух зчеплення; 5 - фланець; 6,7 - підшипники; 8 - гайка; 9 - електромотор; 10 - вал; 11 - підшипник; 12 - ведений диск; 13 - корпус; 14 - відтяжний важель; 15 - підшипник; 16 - фланець карданного вала; 17 - ведений вал; 18 - муфта вимкнення. карданним валом 4 з первинним валом коробки передач 5.

На рис. 5 наведено конструктивну схему електромобіля. Він складається з рами 9, до якої на гумових подушках прикріплено силову установку 3. Ведений вал силової установки з’єднаний карданним валом 4 з первинним валом коробки передач 5. Вторинний вал коробки передач з’єднаний карданним валом 6 з ведучим валом редуктора ведучого моста 7. Передній та задній мости електромобіля приєднані до рами 9 ресорними підвісками 8 та 2. До рами 9 також приєднано механізми кермового керування 1.

Рис. 5. Конструктивна схема електромобіля: 1 - кермове керування; 2 - передня ресора; 3 - силова установка; 4 - карданний вал; 5 - коробка передач; 6 - карданний вал; 7 - редуктор ведучого моста; 8 - ресора задня; 9 - рама автомобіля

Керування електромобілем суттєво простіше, ніж автомобілем з ДВЗ. Водій включає спеціальним ключом (такий, як ключ звичайного автомобіля) систему керування електроприладами, натискає на педаль регулювання швидкості (аналог педалі газу у звичайному автомобілі) і рушає з місця, при цьому швидкість регулюється від нуля до максимуму тільки педаллю швидкості. Електромобіль може рухатись на першій або другій передачах, залежно від дорожніх умов (в основному, від кутів нахилу дороги) та інтенсивності транспортного потоку. На панелі керування передбачена сигналізація про найбільш вигідну передачу у кожен момент руху. Всі інші операції керування електромобілем виконуються аналогічно до автомобіля з ДВЗ.

Висновок

Вивчив різні електромобілі, з різними розміщеннями батареї .

Рис.6 - зарядка електромобіля

Рис.7 - конструкція електромобіля

вантажний електромобіль керування силовий

Рис.8 - різне розміщення батарей електромобіля