Диссертация (Повышение плавности хода транспортных и транспортно-технологических машин внутренним подрессориванием колес), страница 3

Возникающие колебания отрицательно влияют, прежде всего, на саму машину, поскольку увеличивают ее износ, снижают надежность и долговечность. Колебания сельскохозяйственных машин, работающих на полях, увеличивают давление шин на почву, что снижает урожайность.Распространяясь по конструкции транспортного средства, колебания воздействуют и на водителя. Действие вибрации отрицательно сказывается на егоздоровье и работоспособности: повышается утомляемость, снижается производительность и качество труда, а также развивается профессиональное заболевание –вибрационная болезнь, которая в последние годы во многих развитых странах занимает 2-е место среди профессиональных заболеваний, что снижает престижность данной профессии [41].Поэтому водитель вынужден снижать скорость движения до уровня, не превышающего 12...18 км/ч.

Из-за малой скорости бесподвесочные машины создаютзаторы на дорогах, что приводит к повышению аварийности, снижению пропускной способности дорог и эффективности функционирования транспорта. В результате увеличивается доля транспортного процесса в ежесуточном цикле рабо-16ты машины и, как следствие, происходит снижение производительности и эффективности ее использования.В связи с этим исследования, направленные на повышение плавности ходатранспортных и транспортно-технологических машин являются актуальными.Создание принципиально новых конструкций колесных движителей с повышенными виброзащитными свойствами позволит значительно повысить плавность хода и связанные с ней другие эксплуатационные свойства различных колесных машин.1.2 Анализ развития и современного состояния вопросаповышения плавности хода транспортных средствСистема подрессоривания, включая пневматические шины, определяетплавность хода транспортных средств (ТС) и оказывает значительное влияние науправляемость, устойчивость, топливную экономичность, проходимость и другиеэксплуатационные свойства ТС.Вопросам оценки и повышения плавности хода ТС, как одного из основныхэксплуатационных свойств, посвящено большое количество исследований отечественных и зарубежным ученых.Из наиболее ранних работ следует отметить Певзнера Я.

М. [8], Фалькевича Б. С. [112], Чудакова Е. А. [119], Яценко Н. Н. [123 – 125], в которых решаютсявопросы плавности хода, а также управляемости и устойчивости автомобиля.В многочисленных публикациях отражены материалы работ, направленныхна изучение процессов в элементах системы подрессоривания ТС, а также поискаспособов повышения плавности хода и улучшения характеристик системы подрессоривания ТС.В работах Ротенберга Р. В.

[98], Силаева А. А. [106], Хачатурова А. А. и др.[113] рассматриваются колебания колесных машин, вызванные движением по неровным дорогам и оказывающие влияние на скорость движения и плавность ТС.В данных исследованиях используются расчетные схемы ТС, в которых приняты17допущения об отсутствии связей между колебаниями передней и задней подвесокТС.Экспериментальные исследования плавности хода, а также определения параметров и характеристик элементов систем подрессоривания легковых и грузовых автомобилей описаны в научных трудах Успенского И. Н., Мельникова А. А.[111], Певзнера Я. М.

и др. [87], Яценко Н. Н. и Прутчикова О. К. [123, 125].Исследования Акопяна Р. А. [2], Дербаремдикера А. Д. [21], Жилейкина М. М., Котиева Г. О., Сарача Е. Б. [29, 30, 33], Кравца В. Н., Мусарского Р. А.[45], Пархиловского И. Г. [66], Певзнера Я. М., Горелика А. М.

[88], Раймпеля Й.[96, 97], Цимбалина С. В. и др. [114], Bauer W. [126] , Dixon J. C. [129] и др. посвящены основам теории, расчету и испытаниям отдельных элементов системподрессоривания ТС, таких как рессоры (листовые, пневматические и гидропневматические рессоры) и амортизаторы (гидравлические, магнито- и электрореологические).Задачи по повышению плавности хода многоосных колесных машин решались Аксеновым П.

В. [3], Антоновым Д. А. [5], Белоусовым Б. Н., Шухманом С. Б. [14 – 16], Рукавишниковым С. В., Ершовым В. И., Барахтановым JI. B.[99], Жилейкиным М. М. [31, 32].Исследованием динамики гусеничных транспортных средств занималисьБарский И. Б. и др. [10], Дмитриев А. А., Чобиток В. А., Тельминов А. В. [22], Забавников Н. А.

[34], Колмаков В. И. [40], Ляшенко М. В. [46]. Следует отметить,что авторы приведенных работ использовали расчетные схемы подвесок ТС безучета кинематики.Появление специализированного программного обеспечения и средств компьютерного моделирования привело к качественному развитию исследованийплавности хода ТС, которые отражены в публикациях Андрейчикова А. В., Горобцова А. С., Карцова С. К., Подзорова Ан. В., Тольского В. Е. [4, 20, 90, 109],Blundell M.

[127] и др. В данных работах учитываются нелинейность упругих идемпфирующих свойств элементов системы подрессоривания, кинематика подвески, а также характер взаимодействия шины с опорной поверхностью.18Особое внимание моделированию рабочих процессов (механических, термодинамических и гидравлических) в элементах системы подрессоривания гусеничных машин уделено в работах Котиева Г. О. [42, 43].В то же время среди некоторых научных публикаций наблюдается противоречивость, например, в работах Котиева Г.

О., Сарача Е. Б.и др. [44, 103 – 105] дляповышения плавности хода гусеничных машин предлагается использовать многоуровневые системы подрессоривания, состоящие из двух или более последовательно установленных упругодемпфирующих элементов, что позволит добитьсявысокой плавности хода в резонансном режиме движения без повышения ускорений в зарезонансной зоне. Одновременно в работе Рябова И. М., Чернышова К.

В.и др. [101] приведены результаты исследования одномассовой колебательной системы с двумя последовательно установленными упругодемпфирующими элементами, которые отрицают эффективность таких систем подрессоривания.В работах Дьякова А. С. [24], Новикова В. В. [57 – 59], Поздеева А. В. [91,92], Похлебина А. В. [94], Рябова И. М. [102], Чернышова К. В. [118], рассмотрены способы повышения виброзащитных свойств подвесок различных транспортных средств путем применения пневматических, гидропневматических рессор игидравлических амортизаторов с саморегулируемыми характеристиками. Конструкции предлагаемых упругих и демпфирующих элементов позволяют реализовывать оптимальные алгоритмы управления упругодемпфирующими характеристиками с учетом, так называемых зон неэффективной работы пневматических игидравлических демпферов.Теории качения эластичного колеса и его взаимодействия с грунтом посвящены работы Балакиной Е.

В., Зотова Н. М. [6 – 8], Бидермана В. Л., Гуслицера Р. Л., Захарова С. П. и др. [17], Вольской Н. С., Левенкова Я. Ю., Русанова О. А. [19], Кнороза В. И., Кленнинкова Е. В., Петрова И. П. и др. [39].Вопросам применения полимерных и композиционных материалов в конструкции элементов системы подрессоривания ТС посвящены работы таких авторовкак Карташов А. Б. [37, 38], Омран Кахтан [60], Староверов Н.

Н., Котиев Г. О.,Даштиев И. З., Смирнов А. А. [107, 108].19Исследования влияния внутреннего подрессоривания колеса на плавностьхода ТС отражены в публикациях Енаева А. А., Яценко Н. Н., Мазура В. В. [25 –27].Однако опубликованные материалы не содержат теоретического обоснования эффективности использования дополнительных упругих элементов в конструкции колесных движителей.

Существующие научные работы, также не содержат обобщений и выводов о влиянии внутреннего подрессоривания колес на егодемпфирующие свойства, также отсутствуют алгоритмы и способы расчета упругого элемента КВП.Таким образом, определяется необходимость проведения исследованийвлияния дополнительного подрессоривания колесного движителя на эксплуатационные свойства ТС, а также поиска научно обоснованного конструктивного решения КВП.1.3 Анализ развития и современного состоянияконструкций колесных движителей,повышающих плавность хода транспортных средствСо времен начала широкого практического использования колес на ТС сохраняется необходимость их совершенствования, особенно в плане повышенияплавности хода, проходимости и снижения сопротивления качению ТС.До появления пневматических шин широко применялись колёса с легкойметаллической обечайкой, служащей для повышения прочности колеса. Шины изсплошной резины применялись только при малых скоростях движения и былилишь средством для уменьшения шума и обеспечения надёжного контакта колёс сдорогой.Первая пневматическая шина (рисунок 1.6) была изобретена почти 170 летназад.

Официальным автором изобретения является Роберт Уильям Томсон (Robert William Thomson).20В патенте №10990 от 10 июня 1846 года написано: «Суть моего изобретениясостоит в применении эластичных опорных поверхностей вокруг ободьев колесэкипажей с целью уменьшения силы, необходимой для того, чтобы тянуть экипажи, тем самым, облегчая движение и уменьшая шум, который они создают придвижении». В патенте изложена конструкция изобретения, а также материалы,рекомендуемые для его изготовления.Рисунок 1.6 – Пневматическая шина ТомсонаШина накладывается на колесо с деревянными спицами, вставленными вдеревянный обод, обитый металлическим обручем.