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:     | 1 || 3 | 4 |

Разработка научных методов создания комплексной системы подрессоривания высокоподвижных двухзвенных гусеничных машин

-- [ Страница 2 ] --

Ввиду того, что в многоуровневых системах подрессоривания на различных частотах работают разные упругодемпфирующие элементы, машина, оснащенная такой подвеской, способна двигаться в самых разнообразных дорожных условиях с высокой плавностью хода. Обзор методов определения характеристик многоуровневых систем подрессоривания, а также обзор конструкций и математических моделей пневмогидравлических устройств систем подрессоривания ГМ проведен в данной главе.

Так как исследование многоуровневых и связанных систем подрессоривания аналитическими методами затруднено, было решено подбирать характеристики таких подвесок в ходе имитационного математического моделирования движения ДГМ.

Имитационное математическое моделирование на данный момент является наиболее эффективным методом исследования ходовых свойств ГМ на этапе проектирования. Поэтому выбор и отработка законов управления углом складывания секций ДГМ, а также оценка быстроходности ДГМ на трассах со случайным и периодическим профилем в данной работе проводились с использованием имитационного математического моделирования. Один из разделов первой главы посвящен анализу существующих математических моделей ГМ, предназначенных для решения задач плавности хода.

Математическое моделирование предполагает задание внешних воздействий на машину со стороны опорной поверхности. В этой связи необходимы методы моделирования реализаций случайных функций дорожно-грунтовых условий на основе имеющихся статистических данных. Обзор исследований, посвященных данному вопросу, также представлен в первой главе диссертации.

В итоге первой главы были сформулированы основные задачи исследования, которые необходимо решить для достижения цели работы.

Вторая глава посвящена прогнозированию быстроходности ДГМ. В настоящее время средняя техническая скорость прямолинейного движения ГМ определяется по формуле предложенной А.А. Дмитриевым:

(1)

где V0 – скорость ГМ (около 10 км/ч) по достижению которой необходимо начинать учитывать ограничения по системе подрессоривания; Vср.т – средняя техническая скорость по тяговым свойствам ГМ; h1 – максимальная высота периодических неровностей, которые ГМ способна преодолевать во всем скоростном диапазоне; Фs(h1) – вероятности встречи неровностей, высотой менее или равной h1. Данная формула дает гарантированный результат при оценке скорости прямолинейного движения на этапе проектирования. Однако полученная скорость фактически является средней скоростью прямолинейного движения ГМ, то есть как с учетом тяговых свойств, так и ограничений по плавности хода и не подходит для определения направлений модернизации ГМ. Также А.А. Дмитриевым введен безразмерный коэффициент качества системы подрессоривания Kп = Vср.п/ Vср.т, позволяющий сравнивать технический уровень подвесок для машин с одинаковой удельной мощностью.

Если в (1) подставить вместо Vср.т максимальную скорость движения машины Vmax, тогда Vср.п будет средняя скорость, определяемая только ограничениями по системе подрессоривания. Выражение для Vср.п примет вид:

. (2)

Теперь коэффициент качества системы подрессоривания, для машин со «слабым» двигателем и «хорошей» подвеской, будет принимать значения более единицы. Полное соответствие между тяговыми свойствами и качеством системы подрессоривания достигается при Kп=1. Такая трактовка Kп позволяет определить пути модернизации ГМ.

Реальная скоростная характеристика системы подрессоривания существенно отличается от аппроксимированной ступенчатой характеристики и имеет явно выраженный участок плавного возрастания (рис. 2). Такая скоростная характеристика позволяет учесть скорости движения, попадающие в заштрихованную область. Это представление позволяет получить более достоверную оценку средней скорости при ограничениях режимов движения по системе подрессоривания, что особо важно при определении нагруженности и долговечности элементов ходовой части ГМ.

Для получения аналитического выражения, удобного для практического использования, было сделано допущение, что функция распределения высот неровностей по пути на участке h1  h  h0 заменяется прямой линией (рис. 3).

 Упрощенная скоростная-5
Рис. 2. Упрощенная скоростная характеристика (новый вид) Рис. 3. Функция распределения вероятностей высот неровностей по пути


Полученное в итоге выражение для средней скорости по системе подрессоривания имеет вид:

, (3)

где h0 – максимальная высота периодических неровностей, учитывающихся при решении задач плавности хода; Фs(h0) – вероятности встречи неровностей, высотой менее или равной h0; V1 – скорость ГМ на которой скоростная характеристика подвески имеет минимум.

По формулам (1), (2) и (3) были получены значения средних скоростей для существующих ГМ (таблица 1). Средние скорости, вычисленные по формулам (2) и (3) оказались ближе к средним скоростям, полученным экспериментальным путем, то есть являются более достоверными.

Таблица 1.

Средние скорости, ограниченные системой подрессоривания

ГМ Т-80 Т-72 Т-64
Vср.п (1), км/ч 31,4 24,1 18,0
Vср.п (2), км/ч 34,6 28,7 21,3
Vср.п (3), км/ч 41,2 35,0 27,4
Vср.п (данные эксплуатации), км/ч 36 33 29

Далее в главе предложен метод определения быстроходности ДГМ на трассах со случайным профилем с использованием имитационного математического моделирования состоящий из трех этапов:

  1. В соответствии с заданными статистическими характеристиками условий движения моделируется протяженная прямолинейная трасса.
  2. Выбранный отрезок трассы разбивается на N последовательных участков равной длины, в пределах которых скорость движения ДГМ поддерживается постоянной.
  3. Моделируется движение машины по трассе, в ходе которого машина последовательно проезжает все участки. На каждом участке трассы определяется скорость движения машины Vi, как максимально возможная по предельным допустимым пиковым (3,5g) и среднеквадратичным при частоте возмущения более 2 Гц (0,5g) вертикальным ускорениям на месте водителя. При этом положение машины в конце i-го участка считается начальным на i+1 участке, а изменение скорости вращения ведущих колес на границах участков трассы происходит мгновенно.

Чтобы при расчете среднеквадратичных ускорений «тряски» (критерий «0,5g») не учитывать возмущения с частотами ниже 2 Гц в ходе математического моделирования движения ДГМ по неровностям на каждом участке трассы строится спектральная плотность распределения ускорений на месте механика-водителя по частоте внешних возмущений. В результате средняя скорость на трассе определяется по формуле:

Третья глава посвящена математическому моделированию дорожно-грунтовых условий движения ДГМ. Как известно, любой реальный профиль опорной поверхности может быть представлен зависимостью z=z(x), где z, x - соответственно, вертикальная и горизонтальная координаты неподвижной декартовой системы координат, связанной с опорной поверхностью дороги.

Встреча различных участков местности и направлений движения носит случайный характер. Поэтому функцию профиля необходимо рассматривать как реализацию случайной функции.

Существует два подхода в использовании вероятностных характеристик микропрофиля пути. Первый представляет профиль пути в виде непрерывного случайного процесса изменения ординат (рис. 4) с известной спектральной плотностью распределения дисперсий Sz() или корреляционной функцией Rz(). При этом полагается, что случайный процесс изменения ординат по пути в рассматриваемых условиях является гауссовским, стационарным, эргодическим и центрированным. Второй подход дает статистику по трассам в виде функций распределения длин Фx(а) и высот (размахов) Фx(h) неровностей (рис. 5). Для подстановки в математическую модель удобней первый вариант, но так как по функциям распределения длин и высот неровностей аналитически определяется нижняя граница оценки средней скорости движения машины, была установлена взаимосвязь между этими двумя подходами, позволяющая использовать разную статистику как при моделировании реализаций микропрофиля для имитационного математического моделирования движения ГМ, так и для аналитической оценки быстроходности ГМ.

 Представление профиля пути в виде-8

Рис. 4. Представление профиля пути в виде непрерывного случайного процесса изменения ординат z(x)

 Представление профиля пути в виде-9

Рис. 5. Представление профиля пути в виде функций распределения длин a и высот (размахов) h неровностей

Получены методы преобразования статистических данных микропрофиля пути, указанные в таблице 2.

Таблица 2.

Методы преобразования статистических данных микропрофиля пути

Метод Исходные данные Результат Назначение
№ 1 Измеренный реальный микропрофиль (рис. 4) Rz(), Sz(), Фx(z) - функция распределения ординат z Получение реализации случайной функции микропрофиля для имитационного моделирования движения ГМ
№2 Фx(а), Фx(h) Построение функции быстроходности
№3 Фx(а), Фx(h) Фx(z), Rz(), Sz() Получение реализации случайной функции микропрофиля для имитационного моделирования движения ГМ
№4 Фx(z), Rz() Фx(а), Фx(h) Построение функции быстроходности

Четвертая глава посвящена исследованию многоуровневых линейных систем подрессоривания. С использованием амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) исследовались двухуровневые одноопорные системы подрессоривания: релаксационная и фрактальная двухуровневая (рис. 6). Причем фрактальная двухуровневая подвеска рассматривалось в двух вариантах, с коэффициентом сопротивления амортизатора, соответствующего упругому элементу высокой жесткости, 2=0 и 20. Последняя представляет наибольший интерес, так как реализовать 2=0 в гидравлических системах практически невозможно.

 Варианты одноопорных подвесок: а –-10

Рис. 6. Варианты одноопорных подвесок: а – традиционная; б – фрактальная многоуровневая; в – релаксационная; г – фрактальная двухуровневая

Коэффициент сопротивления амортизатора, соответствующего упругому элементу высокой жесткости, будет стремиться к нулю в многоуровневых системах подрессоривания, если их характеристики определяются по формуле:

где .

Такими свойствами обладают фрактальные подвески.

Сравнивались между собой АЧХ по ускорению (рис. 7) одноопорных двухуровневых систем подрессоривания с различными соотношениями жесткостей уровней подвески = c2/c1. При этом соотношение коэффициентов сопротивления амортизаторов  = 1/2 принималось равным . Чтобы в резонансном режиме подвески обладали одинаковыми свойствами, упругие и демпфирующие характеристики первых уровней подвески (c1 и 1) подбирались таким образом, чтобы резонансные пики на АЧХ по перемещению у всех подвесок совпадали.

В итоге были сделаны выводы, что у релаксационной и фрактальной двухуровневой подвески с 2=0 ускорение подрессоренной массы в «зарезонансной» области с ростом частоты не возрастает. Причем минимальный уровень ускорений наблюдается при соотношении жесткостей упругих элементов = 3. У фрактальной двухуровневой подвески с 20 ускорение подрессоренной массы в «зарезонансной» области с ростом частоты возрастает и для каждой частоты принимает минимальное значение в зависимости от соотношений жесткостей .

Таким образом, изменяя коэффициент соотношения жесткостей упругих элементов можно подобрать подвеску, снижающую ускорения «тряски» в определенной области частот. Для двухуровневых подвесок транспортных машин целесообразно выбирать в диапазоне от 3 до 5, так как  < 3 дает незначительное расширение частотной области, а  > 5 требует применения упругих элементов высокой жесткости, что сложно выполнить конструктивно. В диапазоне частот от 0 до 25 Гц, характерном для движения быстроходных ГМ, соотношение жесткостей упругих элементов фрактальной двухуровневой системы подрессоривания должно быть около 4,5.

Расчет мощности, выделяющейся в амортизаторах фрактальной двухуровневой и традиционной подвесок с использованием линейной модели, показал, что потери в амортизаторах фрактальной двухуровневой подвески в «зарезонансной» области более чем в три раза ниже потерь в амортизаторах традиционной системы подрессоривания. Это происходит из-за того, что амортизатор фрактальной двухуровневой подвески с большим коэффициентом сопротивления в основном работает только в резонансной области, в то время как амортизатор традиционной подвески работает во всем частотном диапазоне.

а)
 б) АЧХ по ускорению: а –-14
б)
Рис. 7. АЧХ по ускорению: а – релаксационная и фрактальная двухуровневая подвеска с 2=0; б - фрактальная двухуровневая подвеска с 20; 1 – традиционная подвеска; 2 - 7 – двухуровневые подвески с = 2, 3, 4, 5, 6 и 8 соответственно






Pages:     | 1 || 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.