Выбор рациональных параметров системы подрессоривания быстроходных гусеничных машин, страница 4

На этапе проектирования машины конструктор имеет возможность выбирать тот или иной вариант СП исходя из условий технического задания, компоновочных, экономических и иных соображений.В перечисленных источниках имеется исчерпывающие сведения о конструкции, методиках расчета и проектирования СП как колесных, так и гусеничных машин. При этом отсутствует метод выбора критериев для сравнения и выработки рациональных схем СП еще на этапах создания машины. Необходимоотметить, что не менее важно, имея ассортимент для выбора, также располагатьмеханизмом выбора, а именно критериями для выбора и механизмом, аппаратом,позволяющим уже на первых этапах проектирования СП машины с достаточнойточностью определить те характеристики ее, которые наиболее полно отвечаюттехническому заданию.1.2.

Ме т о д ы и с с л е до ва ни я с ис т е м ы по др е с с о р ива н ияПроблемам конструирования СП, взаимодействия машины с опорной поверхностью как гусеничных, так и колесных машин посвящены работы АкопянаР.А., Аниловича В.Я., Барского И.Б., Беккера М.Г., Головашкина Ф.П., Дербаремдикера А.Д., Дмитриева А.А., Жилейкина М.М., Котиева Г.О., Кравца В.И.,Кутькова Г.М., Львова Е.Д., Ляшенко М.В., Новикова В.В., Певзнера Я.М., Платонова В.Ф., Раймпеля Й., Ротенберга Р.В., Рябова И.М., Савочкина В.А., СарачаЕ.Б., Сергеева Л.В., Силаева А.А., Фалькевича Б.С., Чобитока В.А., ШариповаВ.М. и др.Основным предназначением СП является обеспечение хорошей плавностихода, что особенно актуально для быстроходной ГМ, учитывая характер опорнойповерхности по которой в подавляющем большинстве случаев машина осу-22ществляет движение.

Профиль опорной поверхности можно разложить на трисоставляющее:- макропрофиль с длинными волны неровностей более 100 м;- микропрофиль с длинами волны неровностей 0,1…100 -м;- шероховатость – длина волны < 0,1 м [83].Таким образом, при движении по микропрофилю и шероховатости во всемдиапазоне длин волн и скоростей движения СП автотранспортных средств (АТС)и ГМ должна обеспечивать комфортные вибрационные условия для работы водителя, членов экипажа а также систем и агрегатов, смонтированных на шасси.В работе [35] рассмотрены вопросы улучшения плавности хода ГМ, какобъектов, предназначенных для движения по грунтовым дорогам и бездорожью,где встреча определенных участков местности и направлений движения носитслучайный характер.

Таким образом, функцию, описывающую профиль путипри конкретном движении, необходимо рассматривать как реализацию случайной функции, характеризующей внешние условия движения по неровностям пути.Однако, анализ дорог, наезженных ГМ, позволяет утверждать, что форманеровностей, которые наиболее часто встречаются на этих дорогах, близка кгармонической. При этом, как правило, встречаются подряд несколько неровностей близких по размерам.При обосновании формы расчетного профиля пути существуют дванаправления. Первое направление опирается на то, что любой реальный профильможет быть составлен из единичных неровностей, и поэтому расчет СП достаточно проводить на основании изучения движения машины по единичным неровностям [110, 123].Второе направление связанно с использованием для расчета СП профиляпути гармонической формы.

В работе [35] авторами доказывается, что выбор периодического профиля в качестве расчетного обеспечивает более правильныйподход к расчету СП ГМ, полагая, что при расчете СП длина и форма неровно-23сти должны наиболее неблагоприятным образом влиять на параметры плавностихода.

Если такая единичная неровность выбрана, то остается выбрать начальныеусловия, характеризующие положение и динамическое состояние корпуса ГМпри подходе к неровности. Не учитывать этих условий нельзя, так как при преодолении единичной неровности процесс колебаний корпуса машины будет неустановившемся. Произвольный выбор начальных условий колебаний корпусамашины при подходе к единичной неровности может внести неопределенность врасчет СП. Попытка же обосновать любые (кроме нулевых) и особенно наиболеенеблагоприятные начальные условия неизбежно приводит к отказу от использования при расчете профиля в форме единичной неровности. Очевидно, чтоначальные условия должны быть следствием преодоления ряда неровностей такой же высоты, как и расчетная, расставленных на определенном расстояниидруг от друга.В соответствии с изложенным в качестве расчетного авторами работы [35]принимается режим установившегося движения по гармоническому профилю спостоянной скоростью:где- полная высота неровностей,- длина волны профиля.Приняв форму микропрофиля пути как гармоническую, выбор параметровСП осуществляется из условия обеспечения наилучшей плавности хода машиныв резонансном и близких к ним режимах движения.

Реализация же принципаограничения колебаний корпуса быстроходной ГМ в этих режимах движенияосуществляется за счет демпфирующих свойств СП. Недостатком этих СП является повышенные значения ускорений «тряски» при больших скоростях движения ГМ и сравнительно большой расход мощности на преодоление сил трения вдемпферах, что в некоторых случаях приводит к значительному их нагреву ивыходу из строя.24Чобиток В.А. в работе [132] указывает, что при движении в резонансномрежиме по дороге с постоянной высотой и длиной неровности потери мощностиуменьшаются с постановкой более мощных амортизаторов, однако существуетпредел, при котором дальнейшее увеличение сопротивления амортизатора не дает заметного выигрыша в уменьшения потерь мощности.

Оптимального по расходу мощности в амортизаторе сопротивления демпфера не существует.Основной задачей исследования СП является увеличение средних скоростей движения транспортной машины по всем существующим видам опорнойповерхности [41, 56, 57, 125, 141].Но, несмотря на сделанные выводы, авторами не в полной мере описан метод выбора оптимальных параметров СП исходя из вероятностного подхода кисследованию данных систем.В работе [97] авторы указывают, что максимально возможная скоростьдвижения транспортной машины по местности определяется дорожными условиями и техническими характеристиками транспортно-тяговой машины.

Существуют прямые ограничения и ограничения по силе тяги.Ограничения по силе тяги проявляются через силовые факторы. Скоростьдвижения машины зависит от того, в какой мере тяговые свойства объекта позволяют преодолевать встречающиеся сопротивления с максимальной скоростью(подъемы и спуски, изменения состояния опорной поверхности и т.п.)Прямыми же ограничениями называют те, которые вынуждают снижатьскорость машины, когда по тяговым свойствам она могла бы двигаться с большей скоростью:- ограничения максимальной скоростидвижения;- ограничения по управляемости машиной, невозможность достижения необходимой обзорности и т.д.;- ограничение по опасности возникновения неуправляемого движения (занос, юз);25- ограничение вследствие больших ускорений подрессоренной части, невозможность переносить человеком данных колебаний корпуса ГМ.Необходимо отметить, что ограничения по силе тяги и прямые ограничения не связаны друг с другом, то есть в каждых конкретных дорожных условияхскорость ограничена сверху.Для современных ГМ, характеризующихся высокой удельной мощностью,дальнейшее улучшение их тяговых качеств не приводит к существенному увеличению средней скорости движения из-за ухудшения плавности хода по местности с неровным профилем.

Плавность хода ГМ характеризуется, главным образом, характером колебаний корпуса машины в вертикальной плоскости. При исследовании состояния людей, подвергшихся вибрационным нагрузкам на специальных стендах, установлено, что в зависимости от частоты вибраций ощущенияколебаний человеком зависит от различных параметров колебательного процесса. Субъективно действие вибрации от 5 до 8 Гц ощущается как неприятное перемещение внутренностей. Колебания в 20 Гц вызывают неприятные ощущенияв зубах. С ростом частоты колебаний ощущение вибраций опускается вниз иощущается в стопах.В работе [135] указывается, что в диапазоне изменения частоты колебанияот 0 до 5 Гц ощущения пропорциональны ускорениям, в диапазоне 5…40 Гц –скорость колебаний, а при частоте большей 40 Гц – перемещениям.

Поэтому вопросу нет единого мнения. В работе [135] делается вывод, что ощущения колебаний пропорциональны скорости изменения ускорений в диапазоне от 0 до 6Гц, ускорениям – в диапазоне 6…20 Гц и скорости – в диапазоне 20…60 Гц.Однако, большинство исследователей [9, 18, 28, 126] считают, что неприятные ощущения, воспринимаемые людьми, подвергшихся вибрационнымнагрузкам, связаны, главным образом, с величиной ускорений.При движении ГМ по мерзлой пахоте поперек борозд, по кочкам, брусчатке и т.д.

через СП на корпус передаются высокочастотные непрерывно действующие возмущения (ускорения тряски). Организм человека при частотах 2…2526Гц способен переносить вертикальные ускорения подобного характера порядка0,5g. Поэтому система подрессоривания должна быть спроектирована так, чтобыускорения тряски не превышали 0,5g [133].В качестве характеристики, оценивающей СП по влиянию на среднююскорость машины принимается зависимость между скоростью и высотой неровностей, которые ГМ может преодолевать без жестких ударов балансировкатков в упоры при самых неблагоприятных условиях движения по гармоническому профилю.

Дать количественную оценку влияния СП на среднюю скоростьдвижения машины возможно путем введения скоростного коэффициента качества системы подрессоривания:где- средняя скорость движения, ограниченная системой подрессориванияГМ;- средняя скорость движения, ограниченная тяговыми свойствами ма-шины [35].В работе [97] отмечается возможность применения двух подходов для изучения движения ГМ. Детерминистический подход базируется на анализе моделидвижения, для которой известны начальное состояние и внешнее воздействие,заданное в виде определенной неслучайной функции переменных, определяющих это воздействие.