Автореферат (Методы определения расчетных характеристик и оценки тепловой нагруженности пневмогидравлических устройств систем подрессоривания быстроходных гусеничных машин на этапе проектирования)

На правах рукописиУДК 629.11.012.816Ципилев Александр АнатольевичМЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЖЕННОСТИПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМПОДРЕССОРИВАНИЯ БЫСТРОХОДНЫХ ГУСЕНИЧНЫХ МАШИННА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯСпециальность05.05.03 – Колесные и гусеничные машиныАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 2017Работа выполнена на кафедре многоцелевых гусеничных машин имобильныхроботовфедеральногогосударственногобюджетногообразовательного учреждения высшего образования «МосковскийгосударственныйтехническийуниверситетимениН.Э. Баумана(национальный исследовательский университет)» (МГТУ им.

Н.Э. Баумана).Научный руководитель:Сарач Евгений Борисович,доктор технических наук, профессор кафедрымногоцелевыхгусеничныхмашинимобильных роботов МГТУ им. Н.Э. Баумана.Официальные оппоненты:Новиков Вячеслав Владимирович,доктортехническихнаук,профессор,профессор кафедры автоматических установокВолгоградского государственноготехнического университета;Смирнов Игорь Артурович,кандидат технических наук, доцент, начальниккафедры эксплуатации и ремонта вооруженияи военной техники Московского высшегообщевойскового командного училища.Ведущая организация:Открытоеакционерноеобщество«Всероссийскийнаучно-исследовательскийинститут транспортного машиностроения».Защита диссертации состоится «22» января 2018 г.

вна заседанииДиссертационного совета Д212.141.07 в Московском государственномтехническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу 105005, Москва, 2-аяБауманская ул., д. 5.Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просьбавыслать по указанному адресу.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте(http://www.bmstu.ru)Московскогогосударственноготехническогоуниверситета им. Н.Э.

Баумана.Автореферат разослан «____»Ученый секретарьДиссертационного совета,доктор технических наук2017 г.Сарач Е.Б.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. В настоящее время рост удельных мощностейбыстроходных гусеничных машин (БГМ) обуславливает увеличение среднихскоростей движения, приводя к частому появлению ранее нехарактерныхрежимов движения с «вылетами» – «прыжками» при преодолениинеровностей, характеризующихся отрывом всех катков БГМ от опорногооснования. Современные системы подрессоривания (СП) БГМ, обеспечиваютпреодоление периодической неровности высотой не более 0,18 – 0,2 м свертикальными ускорениями, не превышающими 30 – 35 м/с2. Как правило,это позволяет обеспечить требуемую среднюю скорость движения БГМ.Однако для машин с высокими показателями удельной мощности средняяскорость при ограничениях СП может быть недостаточной с точки зренияреализации скоростных возможностей.

Необходимый для увеличениясредней скорости движения рост высоты этой – «проходной» – неровностивозможен за счет использования демпферов с более высокой способностью крассеянию энергии, силы сопротивления которых в традиционных СПограничены как значениями передаваемых на подрессоренный корпусвысокочастотных ускорений, так и «зависанием» опорных катков наобратном ходе вследствие неудерживающей связи с опорным основанием.Кроме этого, увеличение сил сопротивления демпферов влечет рост рабочихдавлений и тепловой нагруженности устройства, негативно влияя наплавность хода БГМ, а в ряде случаев вызывает разрушение узла подвески. Всвязи с этим совершенствование СП с целью повышения быстроходности иснижения теплонагруженности является актуальной задачей.Цель и задачи исследования.

Целью настоящей работы являетсяобеспечение заданной быстроходности гусеничных машин на этапепроектирования путем определения рациональных характеристик упругих идемпфирующих элементов пневмогидравлических устройств системыподрессоривания и обеспечения их работоспособности путем определениядопустимой тепловой нагруженности.Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решеныследующие задачи:− проанализированы существующие методы определения расчетныххарактеристик СП;− создана имитационная математическая модель (ММ) движения БГМ спневмогидравлическими рессорами (ПГР) по неровностям, пригодная дляоценки тепловой нагруженности пневмогидравлической СП (ПГСП)непосредственно в процессе моделирования движения по неровностям;− проведена верификация разработанной ММ путем сравнения состендовыми испытаниями ПГР и в составе БГМ с ПГСП;− разработан метод определения характеристик упругодемпфирующихэлементов ПГСП, а также оценки тепловой нагруженности;− проведен сравнительный анализ эффективности СП БГМ различныхвесовых категорий с характеристиками, полученными разработанным1методом, и с использованием традиционных методов.Научная новизна.

В результате проведенных теоретических иэкспериментальных исследований:− создана оригинальная ММ ПГР, позволяющая учитывать внутреннююдинамику ее работы, включая новую модель оценки тепловойнагруженности. Особенностью ММ является использование методаконечных разностей для расчета температурных полей в процессемоделирования движения БГМ;− разработан оригинальный метод определения характеристик упругих идемпфирующих элементов ПГСП БГМ, отличающийся учетом возможныхчастых «прыжков» машины при преодолении неровностей;− разработан оригинальный метод оценки теплонагруженности ПГСПБГМдляопределенияработоспособностиразрабатываемогопневмогидравлического устройства (ПГУ), отличающийся возможностьюиспользования на этапе проектировочного расчета.Достоверность.

Обоснованность и достоверность научных положений,выводов и рекомендаций подтверждается использованием строгогоматематического аппарата механики, гидравлики, термодинамики итеплопередачи, научно обоснованных теоретических предпосылок,сравнением расчетных данных и экспериментальных результатов.Практическая ценность работы. Применение результатов проведенныхисследованийпозволяетполучитьхарактеристикиупругогоидемпфирующего элементов ПГСП, необходимые для преодолениятрамплинов с высокими скоростями движения; применение ММ позволяетоценить теплонагруженность ПГСП, необходимость введения системыпринудительного охлаждения, а также рассчитать ее параметры, чтопозволяет сократить сроки проектирования и доводочных испытаний.Реализация результатов работы.

Материалы диссертационной работыиспользуются в учебном процессе при подготовке инженеров на кафедремногоцелевыхгусеничныхмашинимобильныхроботовМГТУ им. Н.Э. Баумана, а также в выполняемых в НИИ СМ МГТУим. Н.Э. Баумана НИОКТР. Результаты работы внедрены в ПАО «КАМАЗ».Апробация работы. Основные положения диссертации доложены наконференциях, проходивших на кафедре многоцелевых гусеничных машин имобильных роботов МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2010 г. – 2017 г.),XV Международной научно-практической конференции «Современныетенденции развития науки и технологий» (Белгород, 2016 г.),III Международной научно-практической конференции "Инновационноеразвитие современной науки: проблемы, закономерности, перспективы"(Пенза, 2017 г.).Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 7 статьях,опубликованных в ведущих рецензируемых научныхизданиях,рекомендованных в перечне ВАК РФ. Общий объем публикаций – 13,1 п.л.Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих2результатов, заключения и выводов по работе, списка литературы из 96наименований библиографии. Общий объем: 223 страницы, 80 рисунков, 33таблицы.Основные положения, выносимые на защиту диссертации:1. Оригинальная ММ ПГР, позволяющая учитывать внутреннююдинамику ее работы, включая расчет тепловой нагруженности.2.

Метод определения характеристик СП БГМ.3. Метод оценки тепловой нагруженности СП БГМ.4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность темы, формулируется цельработы, отмечена научная новизна и приводится краткое содержаниевыполненных исследований по главам.В первой главе приведен анализ существующих СП и классификацияконструктивных решений ПГСП, в главе дается также наиболее общееописание конструкции и принципов работы таких подвесок, приведеныалгоритмы управления демпфирующими элементами ПГСП.