Математическое моделирование и исследование электромагнитных элементов автомобильных систем управления

• Автор: Гаранин, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Тольятти
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

АВТОМОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

1.1. Анализ конструкций электромагнитных элементов автомобильных систем управления.

1.2. Обзор и сравнительный анализ методов моделирования электромагнитных элементов

1.3. Состояние вопроса и постановка задачи исследования.

Выводы.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЭЛЕКТРОМАГНИТОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

2.1. Основные положения и допущения, принимаемые для

обоснования математической модели электромагнита
2.2. Математическая модель втяжного электромагнита
постоянного тока в статическом режиме
2.3. Исследование тяговой характеристики электромагнита с использованием энергетической формулы и формулы
Максвелла.
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Математическая модель электромагнитного элемента в
динамическом режиме
3.2. Анализ динамического режима с учетом вихревых токов
3.3. Моделирование динамики работы электромагнитных элементов при выключении отпускании якоря.
3.4. Разработка программы моделирования динамики работы
электромагнитных элементов
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.
4.1. Исследование тягового реле стартера.
4.2. Исследование влияния изменения температуры на динамику работы автомобильной форсунки подачи топлива
4.3. Исследование влияния изменения параметров
электромагнитных элементов на их динамические характеристики
4.4. Исследование возможностей рационального выбора
параметров топливной форсунки
Выводы.
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ
МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЭЕМЕНТОВ
5.1. Сравнение расчетных и экспериментальных статических характеристик электромагнита.ИЗ
5.2. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных данных определения динамических свойств электромагнитных элементов.
5.3. Определение погрешностей результатов испытаний электромагнитных элементов.
5.4. Анализ влияния внешних факторов на изменение времени
срабатывания электромагнита топливной форсунки.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Это связано, прежде всего, с тем, что величина рабочего воздушного зазора изменяется в больших пределах, что приводит к возникновению значительного потока рассеивания, соизмеримого с рабочим потоком, поэтому, несмотря на простоту конструкции, процессы в электромагнитных элементах требует для своего описания сложного математического аппарата и громоздких вычислений. При проектировании электромагнитных элементов необходимо знать диапазон возможного разброса их характеристик. Изменения характеристик возможны за счет отклонений размеров и свойств материалов, из которых изготовлен электромагнит, а также за счет колебания температуры и питающего напряжения. Для обеспечения надежной работы следует проверять, чтобы возможные крайние отклонения характеристик электромагнитов не явились причиной сбоев и отказов устройств, которые они приводят в действие. Хотя невыгодное предельное сочетание размеров, свойств материалов и внешних факторов маловероятно, для повышения надежности обычно исходят из их возможной реализации. При разработке технических мероприятий необходим комплексный анализ целесообразности их внедрения, поэтому дальнейшее развитие и совершенствование электромагнитных элементов невозможно без всестороннего анализа существующих условий их работы. Учет условий эксплуатации должен вестись как с целью приспособления исполнительных элементов к ним, так и определения путей снижения влияния негативных факторов на их эксплуатационные характеристики, надежность и долговечность. Таким образом, разработка технических вопросов конструкции электромагнитных элементов, применяющихся в автомобильных системах управления, невозможна без применения метода теоретического моделирования их работы, что является составной и неотъемлемой частью процесса их проектирования. Реализация этой концепции требует подхода, учитывающего взаимодействие различных сторон этого процесса, т. Методика моделирования электромагнитных элементов, должна позволять быстро и качественно определить влияние каждого из конструктивных параметров на характеристики разрабатываемых элементов с целью изменения их свойств в нужном направлении и рационального выбора параметров в каждом конкретном случае. Кроме того, достижение необходимой точности расчета любого электромагнитного устройства невозможно без применения вычислительной техники, следовательно, применяемая для этого методика должен удовлетворять требованиям алгоритмизации. Разработка быстродействующих исполнительных элементов для автомобильных систем управления, работающих в динамическом режиме, таких как электромагнитная форсунка впрыска топлива, требует наличия методики моделирования динамики их работы с учетом всех конструктивнотехнологических параметров и степени насыщения различных участков магнитной системы. Кроме этого, при определении динамических характеристик необходимо учитывать вихревые токи, возникающие в элементах магнитной системы электромагнита и оказывающих значительное влияние на его характеристики. Учитывая изложенное, можно подвести итог, что решение задачи минимизации отказов в различных режимах работы может быть обеспечено в значительной степени путем структурного синтеза автомобильных систем управления, основным исполнительным элементом которых является втяжной электромагнит постоянного тока. Таким образом, совершенствование конструкции и методов моделирования последнего является большим резервом повышения надежности автомобиля в целом. Если к тому же учесть, что автомобильные системы управления являются массовой продукцией, задача исследования их исполнительных элементов является актуальной, а разработка таких элементов в соответствии с требованиями систем управления дает большой эффект повышения потребительских свойств автомобиля в целом. Цель диссертационной работы - теоретическое и экспериментальное исследование электромагнитных элементов автомобильных систем управления с учетом неравномерного насыщения стали магнитопровода и влияния вихревых токов для выполнения предъявляемых к ним системных требований и уменьшения зависимости характеристик от изменения внешних факторов.