авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Разработка научных методов создания комплексной системы подрессоривания высокоподвижных двухзвенных гусеничных машин

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УДК 629.11.012.816

Сарач Евгений Борисович

Разработка научных методов создания Комплексной системы подрессоривания высокоподвижных двухзвенных гусеничных машин

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва 2010

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

Ведущая организация:

Защита диссертации состоится в 1430 на заседании диссертационного совета Д212.141.07 в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу 105005, Москва, 2-ая Бауманская ул., д. 5.

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью просьба выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана.

Автореферат разослан " " 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор Гладов Г.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие современных боевых гусеничных машин (ГМ) идет по пути наращивания огневой мощи и защищенности. Это ведет к неуклонному повышению их массы. При ограничении по допустимому давлению на грунт, конструкторы вынуждены увеличивать опорную поверхность движителя ГМ, которая ограничена габаритами машины и условиями поворотливости.

В этой связи, как в нашей стране, так и за рубежом, ведутся теоретические разработки по применению двухзвенных гусеничных машин (ДГМ), как базы для создания семейства боевых гусеничных машин.

Кроме того, при решении транспортных проблем в районах с тяжелыми дорожными условиями находят широкое применение двухзвенные гусеничные транспортеры, в том числе военного применения.

ДГМ обладают рядом свойств, обеспечивающих им преимущество, перед однозвенными ГМ. Большинство этих свойств связано с особым способом поворота ДГМ путем принудительного регулирования направления скоростей элементов движителя, изменением их взаимного положения. Кроме этого, возможность обеспечения высоких тягово-сцепных показателей, лучшие характеристики профильной проходимости за счет принудительного складывания секций в вертикальной плоскости, хорошая приспосабливаемость секций к рельефу местности в поперечной плоскости и, как следствие, более равномерное распределение вертикальных нагрузок по длине опорной поверхности, все это в комплексе позволяет считать ДГМ наилучшим по проходимости транспортным средством среди колесных и гусеничных машин.

Еще один способ снижения пиковых значений давления на грунт - применение ГМ со связанной системой подрессоривания. Под связанными системами подрессоривания понимают такие системы, у которых силы, действующие от катков на подрессореный корпус, имеют между собой явную связь. Применение систем подрессоривания с полной связью упругих элементов по борту машины позволит выравнивать эпюру давления под катками, что приведет к снижению пиковых нагрузок на грунт. Однако машина с такой подвеской становится неустойчива в продольной плоскости, поэтому применение полностью связанной системы подрессоривания на однозвенной машине не представляется возможным. Наличие же связи между секциями ДГМ в продольной плоскости позволяет использовать на них систему подрессоривания с полной связью упругих элементов в пределах одного борта секции, и тем самым еще больше повысить проходимость таких машин на слабонесущих грунтах.



В настоящее время максимальные скорости отечественных ДГМ, как правило, не превышают 30 – 40 км/ч. Известно, что важным оперативным свойством обеспечения живучести боевой ГМ, считается ее высокая подвижность, обеспечиваемая высокими скоростями движения. Не менее жесткие требования предъявляются к быстроходным ГМ, гражданского назначения. Высокая средняя скорость движения – важнейшее потребительское свойство любого современного транспортного средства.

Как известно, скорость движения ограничивается тяговыми свойствами, а также управляемостью и плавностью хода машины. В связи с тем, что ДГМ имеет больший объем корпуса, в котором можно разместить силовую установку, трансмиссию и привода поворота с требуемыми характеристиками, ряд ограничений можно не рассматривать. При неудовлетворительной плавности хода водитель вынужденно снижает скорость машины вследствие перегрузок или утомляемости. Также плавность хода оказывает существенное влияние на работоспособность вооружения, установленного на машине. Таким образом, совершенствование систем подрессоривания ДГМ является актуальной задачей.

Цели и задачи. Целью работы является повышение подвижности ДГМ путем совершенствования систем подрессоривания.

Для достижения намеченной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

  • Разработаны методы прогнозирования средней скорости прямолинейного движения ДГМ с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания.
  • Разработаны методы математического моделирования микропрофиля трасс ДГМ.
  • Разработан метод синтеза многоуровневых систем подрессоривания транспортных машин.
  • Создана математическая модель прямолинейного движения ДГМ, оснащенной многоуровневой связанной системой подрессоривания.
  • Разработан закон управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности.
  • Разработан метод выбора характеристик двухуровневой связанной системы подрессоривания ДГМ.
  • Проведена оценка эффективности разработанного закон управления углом складывания секций путем сравнительного анализа быстроходности ДГМ с различными системами подрессоривания.

Научная новизна. Создана оригинальная математическая модель прямолинейного движения ДГМ по неровностям, особенностью которой является возможность управления углом складывания ДГМ в вертикальной плоскости и применение многоуровневой, в том числе связанной системы подрессоривания секций. Модель позволяет имитировать поведение машины в статистически заданных условиях эксплуатации, и тем самым значительно сократить сроки проектирования и доводочных испытаний систем подрессоривания высокоподвижных ДГМ.

Разработан и реализован в математической модели новый закон управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности, в основе которого лежит принцип огибания неровностей, позволяющий существенно (на 55%) повысить среднюю скорость движения. Закон использует косвенное определение угла складывания по средним отклонениям ходов катков секций ДГМ от статического положения.

Разработан новый метод синтеза многоуровневых систем подрессоривания транспортных машин, позволяющий обоснованно выбирать характеристики подвесок такого рода. Особенностью метода является выбор числа уровней подвески и соотношения жесткостей соседних уровней исходя из частотного диапазона работы подвески.

Получена новая зависимость для определения средней скорости движения ГМ при ограничениях по системе подрессоривания, особенностью которой является учет гиперболического участка скоростной характеристики. Использование новой зависимости позволяет получить более достоверную оценку средней скорости ГМ (расхождение с экспериментальными данными в среднем снизилось с 23% до 9%), что особенно важно при определении нагруженности и долговечности элементов подвески.

Разработан метод оценки быстроходности ДГМ в статистически заданных дорожных условиях с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания, отличающийся использованием спектральной плотности распределения дисперсий ускорений на месте механика-водителя по частоте внешних возмущений при оценке среднеквадратичных ускорений. Использование данного метода позволяет проводить оценку быстроходности ДГМ на этапе проектирования.

На защиту выносятся основные положения нового научного подхода к проектированию систем подрессоривания высокоподвижных ДГМ:

  • методы оценки быстроходности ДГМ при прямолинейном движении по неровностям местности с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания;
  • метод синтеза многоуровневых систем подрессоривания транспортных машин;
  • математическая модель прямолинейного движения ДГМ по неровностям местности с управлением углом складывания секций в вертикальной плоскости и применением многоуровневых связанных систем подрессоривания;
  • закон управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов базируется на накопленном опыте теоретических, расчетно-экспериментальных исследований динамики систем «подвеска – корпус ГМ», «секция ДГМ – секция ДГМ», на применении апробированных методов теории случайных процессов, имитационного моделирования, теории линейных систем автоматического регулирования, механики жидкости и газа.

Практическая ценность работы. В результате выполненных исследований для практического использования при проектировании систем подрессоривания высокоподвижных ДГМ разработаны:

  • комплекс программ для ЭВМ, позволяющий имитировать динамику прямолинейного движения ДГМ по неровностям местности, и, тем самым, сократить сроки проектирования и доводочных испытаний систем подрессоривания;
  • методы преобразования статистических данных микропрофиля пути, позволяющие решать задачи теории подрессоривания связанные с определением функции быстроходности по скоростным характеристикам, и имитационным моделированием движения ДГМ по реализации случайной функции микропрофиля;
  • программная реализация метода оценки быстроходности ДГМ при прямолинейном движении по неровностям местности с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания;
  • алгоритм управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности, позволяющий реализовать разработанный закон.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы являются основой отчета по научно-исследовательской работе, выполненной в МГТУ им. Н.Э. Баумана и посвященной вопросам исследования перспективных систем подрессоривания для ГМ и ДГМ. Результаты работы внедрены в НИИ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, ФГУ «21 НИИИ МО РФ», ОАО МК «Витязь», ОАО «СКБМ», ФГУП «УКБТМ», УралТансМаш и используются в учебном процессе на кафедре «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» МГТУ им. Н.Э. Баумана и на кафедре «Бронетанкового вооружения и техники» ОА ВС РФ.

Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ. Основные положения и результаты диссертационной работы неоднократно заслушивались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры многоцелевых гусеничных машин и мобильных роботов МГТУ им. Н.Э. Баумана и кафедры бронетанкового вооружения и техники ОА ВС РФ, научно-технической конференции молодых специалистов, посвященной 75-летию НАТИ (Москва, 2001г.), 59-ой и 68-й научно-исследовательской конференции МАДИ (ТУ) (Москва, 2001, 2010г.г.), международной научно технической конференции, посвященной 30-летию кафедры строительных и дорожных машин НГТУ (Н.Новгород 2002г.), II межрегиональной научно-технической конференции «Броня – 2004» (Омск 2004г.), на научно-технических совещаниях в организациях ФГУ «21 НИИИ МО РФ», ОАО МК «Витязь», ОАО «СКБМ», ФГУП «УКБТМ», УралТансМаш.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, основных выводов и списка литературы. Работа изложена на 327 листах машинописного текста, содержит 125 рисунков, 33 таблицы. Библиография работы содержит 114 наименований.





СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель работы и приведено краткое содержание выполненных исследований.

В первой главе проведен обзор трудов отечественных и зарубежных авторов, посвященных вопросам обеспечения плавности хода ГМ, в том числе и двухзвенных, на этапе проектирования. Особенно выделены труды Дмитриева А.А., Савочкина В.А., Забавникова Н.А. Никитина А.О., Силаева А.А., Аврамова В.П., Колмакова В.И., Котиева Г.О., Белоусова Б.Н., Наказного О.А., Новикова В.В., и труды научных школ МГТУ им. Н.Э. Баумана, академии БТВ, 21 НИИИ, 38 НИИИ, ВНИИТрансмаш, Волгоградского ГТУ, Нижегородского ГТУ.

Обзор и анализ методов обеспечения плавности хода ДГМ показал, что их плавность хода, в отличие от однозвенных ГМ, зависит не только от системы подрессоривания отдельных секций, но и от связи в узле сочленения. Причем в режимах движения с большими амплитудами складывания секций, межсекционное демпфирование эффективнее демпфирования в системе подрессоривания.

Однако существуют режимы движения, когда ДГМ, совершая вертикальные или продольно-угловые колебания, движется как одно целое. В этих режимах межсекционное демпфирование малоэффективно и требуется демпфирование в системе подрессоривания секций. Кроме того, отсутствие демпфирования на прямом ходе подвески не позволяет водителю заранее определить опасность возникновения пробоя, и уйти с резонансной скорости.

Демпфирующая связь в узле сочленения также не подходит для ДГМ со связанной системой подрессоривания секций. Связанная система подрессоривания подразумевает жесткую связь в узле сочленения, которую можно получить путем гидравлического запирания цилиндра вертикального складывания секций. Но тогда ДГМ теряет все преимущества сочлененной машины и превращается в однозвенную длиннобазную ГМ. Выходом из этой ситуации является принудительное складывание секций ДГМ в вертикальной плоскости во время движения. То есть необходимо управлять углом складывания секций ДГМ по определенному закону с целью приспосабливаемости секций ДГМ к рельефу местности.

Так как складывание секций ДГМ в продольной вертикальной плоскости оказывает непосредственное влияние на систему подрессоривания, то вопрос определения закона управления относится к области управляемых систем подрессоривания, классификации, конструкции и законы управления которыми рассмотрены в данной главе.

Исследуя методы выбора характеристик систем подрессоривания ГМ, а, также анализируя наиболее распространенные измерители и показатели плавности хода, было установлено, что связанная подвеска в пределах одного борта секции ДГМ требует использования демпфирующих элементов на всех опорных катках, так как в противном случае катки, оснащенные амортизаторами, будут «зависать». С такой подвеской будет сложно выполнить требования по допустимым ускорениям «тряски» в «зарезонансном» режиме движения. В связи с этим было решено использовать на ДГМ со связанной системой подрессоривания многоуровневую подвеску, позволяющую добиться высокой плавности хода в «резонансном» режиме движения без повышения ускорений «тряски» в «зарезонансной» области.

К многоуровневым системам подрессоривания ГМ относятся подвески релаксационного и фрактального типа. На рис. 1 показан релаксационный амортизатор и пневмогидравлическая рессора (ПГР) фрактального типа с двумя ступенями давления.

 а) б) Элементы многоуровневых-1
а) б)
Рис. 1. Элементы многоуровневых систем подрессоривания ГМ: а – релаксационный амортизатор, б – двухуровневая ПГР


Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.