На нашем канале мы будем знакомить вас с разработками, которыми занимаются сотрудники и студенты МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Первая разработка, про которую мы хотим вам рассказать – это роботизированный автосамосвал 4х4 «Юпитер 30» , который создан в рамках проекта на тему: «Создание семейства электромеханических беспилотных автомобилей-самосвалов большой грузоподъемности в интересах добывающих отраслей промышленности РФ». В этом сотрудничестве МГТУ является Головным исполнителем, а ПАО «КАМАЗ» Индустриальным партнером.
Анализ географического расположения изготовления карьерных самосвалов показывает, что в России отсутствуют отечественные производители тяжелой карьерной техники – все применяемые в карьерах автосамосвалы либо белорусского производства (БЕЛАЗ), либо производителей дальнего зарубежья, таких как Komatsu, Hitachi, XCMG, SANY, Beml,Terex, Liebher, VOLVO, Perlini, Caterpillar и другие. Реализация данного проекта поможет развитию компетенций российской отрасли автомобилестроения и является хорошей базой для проведения опытно-конструкторских работ по данной тематике проекта на предприятиях РФ.
Автосамосвал «Юпитер 30» предназначен для транспортировки карьерных пород в местах безлюдной добычи полезных ископаемых.
Главной задачей инженеров было сделать самосвал в разы лучше зарубежных аналогов. Единственным конкурентом на рынке беспилотных самосвалов является Volvo hx. Исходя из его технических характеристик, наши ученые увеличили грузоподъемность аналога суммарно почти в 5 раз: с 5 до 25 тонн. Это не считая версии «Юпитер 260», который сможет перевозить груз массой до 260 тонн.
Для обеспечения высокой грузоподъемности в карьерном самосвале реализована схема последовательного гибрида, т. е. на борту присутствуют как ДВС, так и тяговые аккумуляторные батареи, которые расположены между осями автомобиля под грузовой платформой. Это обеспечивает самосвал достаточным количеством энергии для перевозки груза при движении на подъем от места загрузки со дна карьера к месту разгрузки и одновременно снижает массу батарей.
Применение в качестве первичного источника энергии двигателя внутреннего сгорания и реализация трансмиссии по схеме «последовательный гибрид» позволяет без развертывания какой-либо дополнительной зарядной инфраструктуру приступить к эксплуатации предлагаемого бескабинного самосвала в уже действующем карьере.
Специалистами МГТУ им. Н.Э. Баумана в рамках создания экспериментального образца «Юпитер 30»:
- Была проработана полная цифровая компоновка узлов и агрегатов автосамосвала с подбором и обоснованием компонентов;
- Разработаны уникальные алгоритмы управления гибридной силовой установкой и управления движением автосамосвала с помощью радиосигнала;
- Разработана уникальная гидравлическая система;
- Разработан несущая системы;
- Разработана система рулевого управления поворотом осей и тормозного управления;
- Разработана система тягового электропривода и его система охлаждения;
- Разработана система подрессоривания;
- Осуществлено сопровождение сборки экспериментального образца.
В итоге в кратчайшие сроки был реализован первый запуск автосамосвала с обширным тестированием всех систем и их алгоритмов управления.
Полученные результаты работ обладают следующими характеристиками:
- при разработке конструкторской документации применялись современные подходы к проектированию: в полном объеме использовалось имитационное математическое моделирование и метод создания «цифрового двойника» изделия;
- при разработке электрической составляющей экспериментальных образцов проделана работ с использованием модельно-ориентированного подхода в части создания программного обеспечения верхнего уровня для контроллера движения
- алгоритмы управления для тяговых батарей, созданных из батарейных модулей, предоставленных индустриальным партнером, и для управления трансмиссией разработаны в среде динамического междисциплинарного моделирования сложных технических систем;
- архитектура электрической системы сделана модульной, что позволяет изменять конфигурацию системы в короткие сроки и применять отдельные модули в смежных проектах;
- элементы наружного обвеса «Юпитер 30»созданы из современных композитных материалов, что позволяет существенно снизить массу Юпитера 30 и добиться современных конкурентоспособных стилевых решений;
Особенностью «Юпитер 30» является применение в нем несущей системы, включающей трубы круглого сечения, кронштейны, лонжероны и другие листовые детали, соединенные в единую силовую конструкцию, содержащую места крепления для двух поворотных кругов первой и второй оси, скрепленную с поперечинами посредством болтового соединения. Фланцы поворотных кругов соединены по торцу с трубами, которые соединены с другими листовыми деталями.
Еще одно из технический отличий – на дне рамы внутри в передней и задней частях, а также снаружи сбоку рамы есть места для установки накопителей электрической энергии, а места крепления гидроцилиндров подъема грузовой платформы выполнены на уровне лонжеронов на расстоянии от внешних листов лонжеронов, не превышающем трех диаметров гидроцилиндров.
Проект выполнен по заказу Министерство науки и высшего образования РФ в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России».
Сейчас команда активно развивает направление создания алгоритмов и программного обеспечения для контроллеров верхнего уровня, а также выполняет проекты по разработке автосамосвалов грузоподъемностью 90, 125 и 240 тонн. В планах на ближайшее будущее - проекты, связанные с легковым транспортом, в частности разработка систем активной безопасности в автомобилях.