Выбор рациональных параметров системы подрессоривания быстроходных гусеничных машин, страница 5

Очевидно, что как бы искусно и последовательно не использовались детерминистические принципы при проектировании машин, онине могут охватить всего многообразия возможных внешних условий движения.Важнейшим преимуществом детерминистического метода является относительная простота моделей движения ГМ и возможность быстрой и точной проверкирезультатов анализа модели в процессе испытаний [97].При возмущении гармонической формы в основу решения дифференциальных уравнений колебаний положен метод гармонической линеаризации. Система нелинейных дифференциальных уравнений сводиться к системе линейных27уравнений с постоянными коэффициентами для данного режима движения ГМ,решение которой находиться операционным методом [98].Как отмечается в работе В.А.

Савочкина и А.А. Дмитриева [96], к недостаткам детерминистического метода следует отнести, прежде всего, то, что онне позволяет непосредственно получить сведения об общих свойствах машины,которые проявляются при реальной эксплуатации, охватывающей все многообразие внешних условий функционирования машины. Это снижает эффективность расчетов на стадии проектирования и, как правило, приводит к увеличению объема и сроков проведения доводочных испытаний [97].При вероятностном методе рассматривается модель быстроходной ГМ какдинамической системы, поведение которой в каждом конкретном случае реализации условий ее функционирования не может быть предсказано, но при многократных реализациях этих условий, обладающих некоторыми общими вероятностными признаками, это поведение подчинено определенным статистическимзакономерностям [25, 34, 88, 89, 96, 100, 101, 109, 112].При случайном внешнем возмущении для решения уравнений колебанийкорпуса используется метод статистической линеаризации сил, действующих отСП на корпус, который по своей идее аналогичен методу гармонической линеаризации [35, 97, 106, 107].Основным преимуществом аналитического метода исследования СП припомощи метода статистической линеаризации является то, что он позволяет получить ряд важных практических рекомендаций более общего характера, чем этоможно получить при помощи метода гармонической линеаризации.

Метод статистической линеаризации позволяет учесть основные особенности функционирования СП ГМ при ее движении по местности или дорогам, неровности которых представляют собой случайную функцию [98]. Таким образом, на основанииметодов статистической динамики целесообразно создать метод выбора рациональных параметров СП.28Как отмечается в работах [4, 56, 57, 74, 85] исходным материалом дляоценки выбросов и надежности динамических систем являются статистическиехарактеристики выходных случайных процессов, которые определяются в результате решения соответствующих задач статистической динамики.

Современный прикладной аппарат теории выбросов разработан в основном для процессовнормального типа и успешно используется применительно к линейным системам. Для нелинейных систем, в частности для устройств амортизации, разработанные методы и расчетные формулы нуждаются в корректировке, учитывающей отличие изучаемых процессов от Гауссовских.Простейшим параметром является среднее число выбросов стационарногослучайного процесса за детерминированный уровень, характеризующий нормативные ограничения при эксплуатации. Это число совпадает со средним в единицу времени количеством положительных пересечений заданного уровня [74].Анализ литературных источников в области методов исследования СП ГМпоказал, что в настоящее время отсутствует метод выбора рациональных параметров СП ГМ.1.3. Сл о ж но с т и в ыб о р а р а цио на л ь ных па р а м е т р о в с и с т е м ып о др е с с о р и ва ни яВажной проблемой статистической теории движения ГМ является оценкафункционирования СП.

Вообще выбор критерия оценки СП не входит в задачустатистической динамики. Этот критерий выбирается на основе функциональных, технологических, экономических, физиологических и тому подобных соображений и притом может быть выбран не единственным образом. Отразить качественные показатели СП ГМ и объединить их в одном критерии задача затруднительная [9]. Поэтому, чаще всего, при проектировании выбирают главный изних (или два-три главных) и используют как основной. Решение задач опти-29мальной виброзащиты при случайных внешних возмущениях встречает ряд аналитических и принципиальных трудностей [7, 8, 43, 70, 85, 88, 140].В некоторых работах, посвященных решению задач оптимальной виброзащиты, используется критерии, аналогичные критерию минимума среднейквадратической ошибки в теории автоматического управления [69].Например, ставится условие, чтобы средний квадрат перемещения защищаемого объекта относительно основания, средний квадрат абсолютного ускорения объекта и т.п.

принимали минимальные значения.Однако выбор условий в качестве критериев оптимизации системы виброзащиты является источником далеко идущих затруднений. Так, если подбиратьпараметры виброзащитного устройства из условия минимума среднего квадратичного абсолютного ускорения, то придем к простому решению: жесткость колебательной системы и потери в демпфере должны быть минимальны.Однако при этом получаются недопустимо большие относительные перемещения объекта виброзащиты. Эти трудности усугубляются, если объектвиброзащиты обладает несколькими степенями свободы и, если внешнее воздействие является нестационарным случайным процессом [60].

Вероятно, что этитрудности внутренне не присущи теории виброзащиты, а скорее являются следствием неудачного выбора критерия для оптимизации.В других случаях за критерий оптимизации СП ГМ принимают максимальную высоту дорожных неровностей, допускающих движение ГМ без «пробоев» рессор. Безусловно, что этот критерий не позволяет получить однозначный ответ на то, каковы должны быть параметры СП, т.к. при решении даннойзадачи используется одномерное распределение высот неровностей, что не позволяет учесть распределение энергии возмущения по частоте (спектральнуюплотность).В работе Силаева А.А.

[109] отмечается, что на основе статистическойтеории подрессоривания можно определить не только максимальные значенияускорений, но и частость их появления. Только на основе статистической дина-30мики можно точно рассчитать на усталостную прочность рессоры, шины и других деталей, а также определить их долговечность. Исходным материалом длярасчета СП служит микропрофиль реальной дороги, который является однойконкретной реализацией случайной функции.

Движение машины рассматривается как стационарный случайный процесс, т.е. не зависящий от начала отсчетавремени (без разницы сейчас машина поедет, или через полчаса) в этом случаестационарная случайная функция зависит от свойств микропрофиля и скоростидвижения [109]. Но в работе нет указаний на использования какого-либо конкретного метода для оптимизации или выбора рациональных параметров СП.Более полным статистическим критерием является вероятность того, чтопараметры колебаний объекта виброзащиты в течение определенного промежутка времени находятся в заданных (допустимых) пределах.Нетрудно установить, что указанные выше критерии, давая верную в целом картину влияния СП на скорость движения ГМ, они тем не менее не позволяют получить однозначный ответ на то, каковы должны быть параметры СП,т.к.

при их аналитическом определении используется только одномерная функция распределения высот неровностей и совсем не учитывается их спектральныйсостав, что необходимо из выводов работы [109].Более глубокий по своему содержанию является критерий, использующийвероятностьтого, что параметры колебаний подрессоренного корпуса запромежуток временине примут значения, выходящего из области до-пустимых состояний.Однако, выразить в аналитическом форме вероятность как функцию параметров колебаний и параметров СП задача трудная.

Поэтому, чаще всего, прианалитическом представлениизадаются допустимыми значениями вероят-ностей выхода отдельных параметров за допустимые значения. Но выбор допустимых значений вероятностей, например, «пробоя» подвесок, отрыва катков отгрунта, максимальных значений вертикальных ускорений и т.д. является весьма31трудной задачей с точки зрения обоснования этих значений. Значительно прощепроизвести выбор величины допустимых значений этих параметров.Плавность хода ГМ в значительной мере зависит от качества СП.

Чем выше качество СП ГМ, тем лучше ее плавность хода по местности с неровнымпрофилем. Конечно, плавность хода ГМ также зависит от характера внешнеговозмущения, передаваемого от неровностей местности на корпус машины черезопорные катки и детали СП. Характер внешнего возмущения всецело определяется тем, как энергия внешнего возмущения распределена па частоте.

Следовательно, характер внешнего возмущения (как детерминированного, так и случайного) обуславливается спектральной плотностью этого возмущения [9, 27, 28].Характер изменения спектральной плотности внешнего возмущения зависит, содной стороны, от свойств профиля местности (высот и длин неровностей, порядка их чередования и т.п.), а с другой стороны, зависит от скорости движениямашины, а именно: постоянная или переменная, детерминированная или случайная скорость движения.

Таким образом, механик-водитель имеет возможность,изменяя скорость движения машины, осуществлять перераспределение мощности внешнего возмущения по частоте для достижения определенной цели. Этойцелью для механика-водителя является реализация максимально возможнойсредней скорости движения ГМ с одновременным обеспечением максимальновозможной средней скорости движения и возможности наблюдения за местностью, управления машиной, обеспечения условий, исключающих быструю утомляемость членов экипажа и т.д.Таким образом, процесс соответствующей организации по частоте тогоили иного внешнего возмущения для данной реализации, выполняемый дляобеспечения перечисленных ниже целей с сточки зрения кибернетики [114]представляет собой процесс управления.Любая система, обеспечивающая управление состоит из объекта управления и системы управления.

Для рассматриваемого случая объектом управления32является корпус ГМ, движение которого в пространстве определяется характером сил, действующих него от гусеничного движителя и подвески.Система управления имеет в своем составе:- источники информации о задачах управления;- источники информации о результатах управления;- устройство анализа информации и выработки решения об управляющихдействиях:- исполнительные устройства, осуществляющие управление.Рассмотрим с этой точки зрения систему управления ГМ. Источником информации о задачах управления является мозг механика-водителя. Эта информация накапливается, преобразовывается соответствующим образом в мозгу механика-водителя в процессе его обучения и предшествующего опыта практического вождения гусеничных машин и затем используется для формирования задач управления.Источником информации о результатах управления машиной, т.е.