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

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Псковский государственный университет»На правах рукописиМАНФАНОВСКИЙ Степан БорисовичПОВЫШЕНИЕ ПЛАВНОСТИ ХОДА ТРАНСПОРТНЫХИ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИНВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ КОЛЕССпециальность 05.05.03. – «Колесные и гусеничные машины»Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наукНаучный руководитель:доктор технических наук, профессорЕнаев Александр АндреевичПсков – 20182ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................

51 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСАПОВЫШЕНИЯ ПЛАВНОСТИ ХОДА ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ................... 121.1 Состояние вопроса плавности ходасовременных транспортных и транспортно-технологических машин .............. 121.2 Анализ развития и современного состояния вопросаповышения плавности хода транспортных средств ............................................ 161.3 Анализ развития и современного состояния конструкций колесныхдвижителей, повышающих плавность хода транспортных средств .................. 192 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫПОДРЕССОРИВАНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВАС КОЛЕСАМИ С ВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ .................................

432.1 Основные допущения при математическом моделированиисистемы подрессоривания транспортного средствас колесами с внутренним подрессориванием....................................................... 432.2 Математические модели колебательной системытранспортного средства с внутренним подрессориванием колес ......................

442.3 Определение параметров колеса с внутренним подрессориваниемдля теоретических исследований .......................................................................... 472.4 Теоретические исследования плавности ходатранспортных средств с внутренним подрессориванием колес......................... 533 ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯКОЛЕС С ВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ .............................................. 593.1 Область применения колес с внутренним подрессориванием ..................... 593.2 Основные требования к конструкцииколеса с внутренним подрессориванием .............................................................. 603.3 Проектирование, обоснование и определение параметровколеса с внутренним подрессориванием ..............................................................

6133.3.1 Выбор критериев работоспособности упругого элемента КВП ............... 613.3.2 Расчет упругого элемента колеса с внутренним подрессориванием........ 633.4 Особенности технологии изготовленияколеса с внутренним подрессориванием ..............................................................

703.5 Экспериментальная конструкцияколеса с внутренним подрессориванием .............................................................. 764 ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТУРАДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ .............................................. 804.1 Универсальный стенд для статических и динамическихиспытаний колесных движителей ......................................................................... 804.2 Устройство для импульсного воздействия на колесов контакте его с дорогой ......................................................................................... 864.3 Экспериментальный комплексдля исследования колебаний масс на колесных движителях ............................. 894.4 Номенклатура и установкаизмерительной и регистрирующей аппаратуры при исследованиях.................

964.5 Техническая характеристика измерительнойи регистрирующей аппаратуры ............................................................................. 985 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ................................................... 1015.1 Исследование упругих и демпфирующих свойствколесных движителей с внутренним подрессориванием.................................. 1015.2 Дорожные экспериментальные исследованияплавности хода автомобильного прицепа ЛАВ-81011с внутренним подрессориванием колес ..............................................................

1135.3 Оценка погрешностей измерительных данных ........................................... 127ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................................... 129СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ .............................. 133СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 134ПРИЛОЖЕНИЕ ...........................................................................................................

150Приложение А ......................................................................................................... 1504Приложение Б .......................................................................................................... 154Приложение В.......................................................................................................... 159Приложение Г .......................................................................................................... 165Приложение Д..........................................................................................................

168Приложение Е .......................................................................................................... 170Приложение Ж ......................................................................................................... 177Приложение И ......................................................................................................... 1795ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследования. Эффективная система подрессоривания,является важной составляющей современного транспортного средства, котораязначительно повышает его эксплуатационные свойства. Одним из основных эксплуатационных свойств транспортного средства является плавность хода, поскольку это свойство непосредственно влияет на трудоспособность и здоровьеводителя и пассажиров, сохранность перевозимого груза и скорость движениятранспортного средства.При движении транспортного средства по неровным дорогам возникаютудары о препятствия, приводящие к значительным, в первую очередь, вертикальным ускорениям подрессоренных и неподрессоренных масс транспортного средства и, как следствие, к значительным вертикальным нагрузкам на ходовую частьи несущую систему.

Все это в итоге приводит к снижению производительности,увеличению затрат на эксплуатацию и сокращению срока службы транспортногосредства.Так из литературных источников [16, 47, 98] известно, что средняя скоростьдвижения транспортного средства 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 возрастает в 2...2,5 раза, а производительность работы снижается в 1,5...1,7 раза по сравнению с соответствующимипоказателями при движении по дорогам с усовершенствованным покрытием.Поэтому задача по сохранению высоких эксплуатационных свойств, а такжепоказателей работы транспортного средства, движущегося по неровной дороге,является актуальной.Степень разработанности темы исследования. Для сохранения высоких эксплуатационных свойств транспортного средства, движущегося по неровной дороге, следует разрешить следующее противоречие: с одной стороны, большая нагруженность несущей системы и ходовой части, ограниченные возможности попреодолению препятствий вызывают необходимость использования «мягкой» и6длинноходовой подвески.

С другой стороны, требование обеспечения поперечнойустойчивости не позволяет применять «мягкую» длинноходовую подвеску. Этотехническое противоречие возможно преодолеть с помощью принципиально новых конструкций систем подрессоривания, а также с применением новых материалов с широким спектром рабочих характеристик.Одним из путей решения является установка дополнительных упругих элементов между ободьями и ступицами колёс. Так авторами [79, 81, 84] найдено несколько конструктивных решений задачи по повышению плавности хода транспортных средств, и получены соответствующие патенты на колесные движители,содержащие раздельно выполненные обод и ступицу колеса, соединенные междусобой упругим элементом. Движители такой конструкции получили название«Колёсо с внутренним подрессориванием» (КВП).

Однако предложенные конструкции колесных движителей имели ряд недостатков и не были достаточно исследованы, отсутствовали методики оптимизации параметров элементов такихколес, не установлено насколько данные колеса могут обеспечить повышениеплавности хода транспортного средства, а также не выявлено влияние установкивнутреннего подрессоривания колеса на его демпфирующие свойства.Цель диссертационной работы – разработка научно обоснованной и конструктивно оформленной системы внутреннего подрессоривания колес транспортных средств для повышения их плавности хода, а также оборудования и методовтеоретического и экспериментального исследования эффективности конструкции.Для достижения цели сформулированы следующие задачи работы:1.Проведение сравнительного анализа существующих конструктивныхрешений колесных движителей, повышающих плавность хода транспортныхсредств.2.Составление математической модели системы подрессориваниятранспортных средств с внутренним подрессориванием колес и проведение теоретических исследований по составленной модели.3.Изготовление опытных образцов КВП.74.Разработка и изготовление экспериментального оборудования для ис-пытаний КВП.5.Опытное определение характеристик изготовленных натурных образ-цов КВП.6.Экспериментальные исследования плавности хода транспортныхсредств, оснащенных КВП.Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:1.Разработана конструкция и изготовлены опытные образцы КВП длятранспортного средства серийного производства.2.Разработано и изготовлено оригинальное оборудование для лабора-торных и дорожных экспериментальных исследований колесных движителей.3.Получены характеристики опытных образцов КВП.4.Получены данные об изменении действительных оценок плавностихода ТС в различных режимах испытаний для конкретного образца ТС.Результаты исследований представлены не только в виде математическихзависимостей, в табличной и графической формах, но и в виде программ дляЭВМ, позволяющих наглядно обосновать оптимальное решение и представляющих возможность другим исследователям и инженерам расширять сферу исследований.Теоретическая значимость.