Автореферат (Повышение плавности хода транспортных и транспортно-технологических машин внутренним подрессориванием колес)

На правах рукописиМАНФАНОВСКИЙ Степан БорисовичПОВЫШЕНИЕ ПЛАВНОСТИ ХОДА ТРАНСПОРТНЫХИ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИНВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ КОЛЕССпециальность 05.05.03. – «Колесные и гусеничные машины»Автореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукПсков – 20192Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего образования «Псковский государственный университет».Научный руководительдоктор технических наук, профессорЕнаев Александр АндреевичОфициальные оппоненты:Балакина Екатерина Викторовнадоктор технических наук, доцент,ФГБОУ ВО «Волгоградский государственныйтехнический университет», профессор кафедры«Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей»Красавин Павел Александровичкандидат технических наук, доцент,ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожныйгосударственныйтехническийуниверситет(МАДИ)», доцент кафедры «Автомобили»Ведущая организацияФГБОУ ВО «Братский государственныйуниверситет»Защита состоится «19» марта 2019 г.

в ___-___ часов на заседании диссертационногосовета Д 212.126.04, созданного на базе ФГБОУ ВО «Московский автомобильно-дорожныйгосударственный технический университет (МАДИ)» по адресу: 125319, г. Москва,Ленинградский проспект, 64, ауд. 42.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВО «Московскийавтомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)», www.madi.ru.Автореферат разослан «___» _____________ 2019 г.Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации,просим направлять в адрес диссертационного совета.Копию отзыва просим присылать на e-mail: uchsovet@madi.ru.Справки по телефону: 8 (499) 346-01-68 доб.

1324Ученый секретарьдиссертационного советаГаевский Виталий Валентинович3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы исследования. Эффективная система подрессоривания являетсяважной составляющей современного транспортного средства (ТС), которая значительноповышает его эксплуатационные свойства. Одним из основных эксплуатационных свойствтранспортного средства является плавность хода, поскольку это свойство непосредственновлияет на трудоспособность и здоровье водителя и пассажиров, сохранность перевозимого грузаи скорость движения транспортного средства.При движении транспортного средства по неровным дорогам возникают удары опрепятствия, приводящие к значительным, в первую очередь, вертикальным ускорениямподрессоренных и неподрессоренных масс транспортного средства и, как следствие, кзначительным нагрузкам на ходовую часть и несущую систему.

Все это в итоге приводит кснижению производительности, увеличению затрат на эксплуатацию и сокращению срокаслужбы транспортного средства.Так из литературных источников известно, что средняя скорость движения транспортногосредства по неровным дорогам уменьшается в 2...3 раза, межремонтный пробег в 1,5...1,7 раза,расход топлива на единицу пути увеличивается в 1,5...2 раза, себестоимость перевозок возрастаетв 2...2,5 раза, а производительность работы снижается в 1,5...1,7 раза по сравнению ссоответствующими показателями при движении по дорогам с усовершенствованным покрытием.Поэтому задача по сохранению высоких эксплуатационных свойств, а также показателейработы транспортного средства, движущегося по неровной дороге, является актуальной.Степень разработанности темы исследования.

Для сохранения высокихэксплуатационных свойств транспортного средства, движущегося по неровной дороге, следуетразрешить следующее противоречие: с одной стороны, большая нагруженность несущейсистемы и ходовой части, ограниченные возможности по преодолению препятствий вызываютнеобходимость использования «мягкой» и длинноходовой подвески.

С другой стороны,требование обеспечения поперечной устойчивости не позволяет применять «мягкую»длинноходовую подвеску. Это техническое противоречие возможно преодолеть с помощьюпринципиально новых конструкций систем подрессоривания, а также с применением новыхматериалов с широким спектром рабочих характеристик.Одним из путей решения является установка дополнительных упругих элементов междуободьями и ступицами колёс. Так с 1999 года профессором Яценко Н. Н.

и профессоромЕнаевым А. А. найдено несколько конструктивных решений задачи по повышению плавностихода транспортных средств, и получены соответствующие патенты на колесные движители,содержащие раздельно выполненные обод и ступицу колеса, соединенные между собой упругимэлементом. Движители такой конструкции получили название «Колёсо с внутреннимподрессориванием» (КВП).

Однако предложенные конструкции колесных движителей имели ряднедостатков и не были достаточно исследованы, отсутствовали методики оптимизациипараметров элементов таких колес, не установлено насколько данные колеса могут обеспечитьповышение плавности хода транспортного средства, а также не выявлено влияние установкивнутреннего подрессоривания колеса на его демпфирующие свойства.Цель диссертационной работы – разработка научно обоснованной и конструктивнооформленной системы внутреннего подрессоривания колес транспортных средств дляповышения их плавности хода, а также оборудования и методов теоретического иэкспериментального исследования эффективности конструкции.4Для достижения цели сформулированы следующие задачи работы:1.Проведение сравнительного анализа существующих конструктивных решенийколесных движителей, повышающих плавность хода транспортных средств.2.Составление математической модели системы подрессоривания транспортныхсредств с внутренним подрессориванием колес и проведение теоретических исследований посоставленной модели.3.Изготовление опытных образцов КВП.4.Разработка и изготовление экспериментального оборудования для испытанийКВП.5.Опытное определение характеристик изготовленных натурных образцов КВП.6.Экспериментальные исследования плавности хода транспортных средств,оснащенных КВП.Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:1.Разработана конструкция и изготовлены опытные образцы КВП для транспортногосредства серийного производства.2.Разработано и изготовлено оригинальное оборудование для лабораторных идорожных экспериментальных исследований колесных движителей.3.Получены характеристики опытных образцов КВП.4.Получены данные об изменении действительных оценок плавности хода ТС вразличных режимах испытаний для конкретного образца ТС.Результаты исследований представлены не только в виде математических зависимостей,в табличной и графической формах, но и в виде программ для ЭВМ, позволяющих нагляднообосновать оптимальное решение и представляющих возможность другим исследователям иинженерам расширять сферу исследований.Теоретическая значимость.

Полученные результаты расширяют теорию колебанийтранспортных средств и являются основой теоретического представления колебанийподрессоренных и неподрессоренных масс транспортных средств, оснащенных колесами свнутренним подрессориванием.Практическая значимость работы определяется следующим:1.Разработанные в диссертации положения представляют собой методологическуюоснову для проектирования КВП для различных транспортных средств.2.Разработанные методики расчетных и экспериментальных оценок параметров,характеристик и показателей плавности хода транспортных средств с внутреннимподрессориванием колес доказали эффективность применения внутреннего подрессориванияколес и могут быть использованы для дальнейшего совершенствования конструкции колесныхдвижителей.3.Предложены и обоснованы новые технические решения КВП, позволяющиеповысить плавность хода транспортных средств.4.Разработанное оригинальное оборудование для лабораторных и дорожныхэкспериментальных исследований, позволяет сократить сроки и затраты на проведениеиспытаний, а также повысить их точность.5.Разработанный алгоритм и способ расчета упругого элемента КВП сокращаетсроки и затраты проектирования, испытания и доводки опытных образцов колесных движителей,что имеет значение при создании новых конструкций автомобильной техники.56.Использование КВП на различных транспортных средствах позволит повысить ихскорость движения и межремонтный пробег, снизить вибронагруженность, расход топлива исебестоимость перевозок, что даст существенный экономический эффект.Методология и методы исследования.

В диссертационной работе применялисьрасчетно-теоретические и экспериментальные методы исследования с использованиемстендовых и дорожных испытаний, в том числе, на разработанном оригинальном оборудовании.Положения, выносимые на защиту:1.Результаты теоретических исследований плавности хода транспортного средствапо составленным математическим моделям колебательных систем транспортного средства,оснащенного колесами с внутренним подрессориванием.2.Конструктивные решения внутреннего подрессоривания колес.3.Результаты лабораторных исследований упругих и демпфирующих свойствколесных движителей.4.Результаты дорожных исследований плавности хода транспортного средства,оснащенного колесами с внутренним подрессориванием.Достоверность и обоснованность полученных результатов работы обеспечиваетсяиспользованием фундаментальных положений динамики и теоретической механики, в частноститеории колебаний и теории упругости, стендовыми и дорожными испытаниями объектовисследования с использованием современной контрольно-измерительной аппаратуры:тензометрический интерфейс PCD-300B (Япония); малогабаритный датчик силы сжатия LCN-A10KN (Япония); малогабаритный датчик для малых ускорений AS-2GA (Япония); датчикперемещения DTJ-A-200 (Япония), а также согласованием полученных теоретических иэкспериментальных результатов исследований.

При аналитических исследованиях, обработкеэкспериментальных данных, проектировании и моделировании объектов и процессовиспользовался персональный компьютер с программными средствами: MatlabR2014; Mathcad 14;Компас-3D V12; DCS-100A; SolidWorks Simulation 2014; COMSOL Multiphysics 5.0 и другими.Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы былипредставлены на 16 конференциях и 5 выставках:В полном объеме диссертация заслушана и одобрена на заседании кафедрыавтомобильного транспорта Псковского государственного университета в 2018 г.Реализация работы. Полученные результаты теоретических и экспериментальныхисследований используются при чтении лекций, выполнении лабораторных работ по дисциплине«Конструкция и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологическихмашин и оборудования», при выполнении курсового проектирования, выполнении выпускныхквалификационных работ при подготовке специалистов по направлениям подготовки 23.03.03«Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» и 23.05.01 «Наземныетранспортно-технологические средства» в Псковском государственном университете.Созданное экспериментальное оборудование широко используется в НИР кафедрыавтомобильного транспорта, а также внедрено в учебный процесс при подготовке специалистовавтомобильного профиля в Псковском государственном университете.Публикации.

По теме диссертационного исследования опубликовано 15 работ, в томчисле 3 статьи в рецензируемых научных изданиях и 7 патентов РФ.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения,списка литературы и приложений. Содержит 149 страниц основного машинописного текста,68 приложений на 31 странице, 76 рисунков, 8 таблиц. Список использованной литературывключает 139 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы исследования; изложена краткаяхарактеристика работы; сформулированы цель и задачи; показана научная новизна,теоретическая и практическая значимости полученных результатов, степень разработанноститемы, методы исследования; определены положения, выносимые на защиту, а также приведенысведения об апробации и реализации результатов работы.В первой главе проанализировано состояние вопроса плавности хода современныхтранспортных и транспортно-технологических машин; современное состояние и перспективыисследования плавности хода транспортных средств с внутренним подрессориванием колес, атакже существующие конструкции колесных движителей, повышающих эксплуатационныесвойства транспортных средств, в том числе плавность хода.Из наиболее ранних работ следует отметить Певзнера Я.