Диссертация (1024753), страница 26

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 26)

Модельшасси ПКМ в ADAMS позволяет проводить моделирование движения сложныхдинамических систем имеющих имеющую сложную геометрию частей и ихсоединений. Модель управления крутящими моментами по движителям вMATLAB/SIMULINK позволяет проводить регулировку крутящих моментов надвижителе. При этом входными данными являются кинематические параметрыизAdams-модели.Результатомрасчетовявляетсяскорректированныйкрутящий момент на каждом из движителей. Модель взаимодействия«движитель - опорное основание» в MATLAB/SIMULINK получает данные о253кинематических и силовых параметрах от Adams-модели ПКМ, а также отмодели «опорного основания» в MATLAB.

Выходными данными являютсясиловые параметры о сопротивлении и сцеплении движителя с полотном пути.Модель «опорного основания» в MATLAB получает данные о расположениикаждого движителя их Adams-модели и с учетом заложенных в нее данных охарактеристиках полотна пути передает их для расчета в модель «движитель опорное основание». Для контроля эффективности и/ или расхода топливаиспользуется отдельный блок.Пример разработанной модели движения МРК в среде Adams приведен наРисунке 5.36. Данная модель показала свою работоспособность и на стадиипроектирования позволила оценить выбранные параметры шасси, а такжеопределить параметры эффективности при движении в условиях береговых зонпо песчаному и песчано-гравийоному опорным основаниям.На Рисунках 5.37-5.41 показаны некоторые параметры Adams-моделидвиженияМРКнаучасткемаршрутасосложнымпрофилемпосмоделированной поверхности береговой зоны.

Отметим, что движитель наданной модели выполнен лишь для наглядности. Силовые факторы ивзаимодействие его с опорным основанием задается посредством совместнойработы Adams и Matlab.Рисунок 5.36.Экранные снимки работы динамической модели движения шасси МРК посмоделированной поверхности береговой зоны (MSC.ADAMS)254Рисунок 5.37.Вертикальное и боковое перемещение МРКРисунок 5.38.Перемещение МРК255Рисунок 5.39.Скорость МРКРисунок 5.40.Изменение нормальных реакций на колесах с левой стороны МРКРисунок 5.41.Изменение нормальных реакций на колесах с правой стороны МРК256Также, данная модель может быть использована для прогнозированиянагрузочных режимов при движении МРК, моделирования динамики движенияи последующей оптимизации конструкции, калибровки бортовых силовыхустройств (аккумуляторов, двигателей и т.

д.).Расчет для колесного и гусеничного вариантов шасси ПКМ показал, чторасход топлива при одном и том же пробеге со скоростями 10 км/ч(обусловлены спецификой работы ПКМ) для первого варианта на 17% меньшедля песчано-гравийного песчаного опорных оснований.Таким образом, при правильно выбранных конструкционных параметрахконструкции шасси ПКМ колесный вариант будет предпочтительнее с точкизрения расхода при движении по песчаным и песчано-гравийным опорнымоснованиям береговой зоны.В основу подхода используемого в данном разделе легли математическиемодели, позволяющие проводить моделирование динамики движения ПКМ, атакже новые данные о характеристиках дорожно-грунтового основания вбереговойзоне,позволившиесмоделироватьслучайнымобразомхарактеристики полотна пути с учетом их вероятности.Отметим, что данные характеристики для доминантных поверхностейдвижения, таких как песчано-гравийное и песчаное опорные основания втечение теплого времени года остаются постоянными в связи со спецификойэтих зон, обусловленной таким мощным регулятором как мировой океан.Поэтому выбор шасси и типа движителя очевиден и может быть получен наосновании данных об эффективности движения на характерных участках.Но при движении ПКМ в зимний период, когда передвижениепроисходит по снежному полотну пути, предложенные модели не достаточноадекватны, и наилучшим образом описывается математическими моделями,разработаннымив«Нижегородскойнаучнойшколетранспортногоснеговедения».

При этом необходимо учитывать, что параметры снежногопокрова меняются значительно на протяжении снежного периода. Поэтомурассмотрим более подробно данный подход.2575.5.Математическаямодельоценкиподвижностииэффективностиспециальных шасси по снежному полотну путиРассмотрим более подробно существующую модель взаимодействия ТТМсо снегом. Для примера проведем оценки для реального образца МРК для двухтипов движителей: колесного и гусеничного.5.5.1. Математическая модель движения транспортно-технологической машиныпо снежной целинеРассмотримсуществующиетранспортно-технологическойматематическиемашиныпоснежноймоделидвиженияцелине.Подробноеописание этих моделей дано в работах [52, 116, 117, 149, 175]Возможность движения машины определяетсясоотношением силсцепления, сопротивления и возможной силы тяги.Сопротивление движению колесной машины включает в себя следующиесоставляющие [52, 116, 117, 149, 175, 209, 210]:сгдесбэбэбфгднкра(2.58)в,- сила сопротивления, обусловленная деформацией снежного полотнапути колесами машины;бэб- сила сопротивления от экскавационно-бульдозерных эффектов с внешней стороны колес;экскавационно-бульдозерных эффектов;фг -эб- сила сопротивления отсила сопротивления движению отфрезерования настовой корки и внутримассивных ледяных прослоек;дн- силасопротивления, возникающая при погружении движителя, превышающемдорожный просвет;акр -сила сопротивления движению от крюковой нагрузки;- сила сопротивления разгону,в- сила сопротивления воздуха.В рамках проводимого исследования для сравнения рассмотрим толькопрямолинейное установившееся движение.

При этом можно не рассматриватьсилу сопротивления воздуха P fв , силу сопротивления разгону Pf можно не258учитывать, а также составляющие криволинейного движения и силы тяги накрюке. Эти параметры вносят свой вклад в общее сопротивление, но длякачественной оценки подвижности их можно не учитывать.Сила сопротивления, обусловленная деформацией снежного полотна путиколесом машины:Pfс  h maxBh 2max  ln(5.29)q max q max  h max  q max h maxСила сопротивления от экскавационно-бульдозерных эффектов можнопредставитькаксоставляющуюэкскавационногоибульдозерногосопротивления [50]:(5.30)Pf эб  Pf э  Pf бБолее подробно данные силы описаны в работах [50].Сила сопротивления движению от фрезерования настовой корки ивнутримассивных ледяных прослоек [52]:(5.31) n  1 0Pf фг  pфг H к Bhгр lгр-1 1  слn1сл-1где n сл – число слоев в снежном массиве, hгр l гр– отношение высотыгрунтозацепа к их шагу, H к – высота контакта колеса со снежным покровом взонезагрузки,pфг  2030 кПа–удельноесопротивлениерезаниювнутримассивных и настовых корок,  0 – коэффициент, определяющийпроскальзывание (буксование) колеса относительно полотна пути:Сцепление колеса с опорной поверхностью определяются по следующимзависимостям:R   dR(5.32)dR  dRт  dRс(5.33)259где dRт – составляющая от элементарной реакции от трения материала шиныоб опорную поверхность, dRс – составляющая элементарной тангенциальнойреакции от сопротивления сдвигу.dRт   р S б k н bпр dl(5.34)dRс  с S б 1  k н bпр  b0 cos  гр dl(5.35)где k н – коэффициент насыщенности протектора, bпр – ширина протекторашины, b0 – ширина неактивной части протектора,  гр – угол наклона осигрунтозацепа к меридиональной плоскости колеса,  р S б  – зависимостькоэффициента трения протектора шины от буксования,  с S б  – зависимостькоэффициента сдвига снега между выступами протектора шины от буксования, - для несвязных грунтов, где k1 x1  e k 2 x ,  c S б   B cmax e  k1x 1  e k 2 x - для связных грунтов, р S б   B maxp e1  e k 2 x ,  c S б   B cmax 1  e k 2 x р S б   B maxpB, k1 , k 2 - эмпирические коэффициенты.Сила сопротивления за счет вертикальной деформации снега днищемподсчитывается по зависимости [28, 29, 53, 211]:hднPf дн  bдн  q дн  dh(5.36)0где bдн – ширина днища; qдн – давление днища машины на снег в точкемаксимальной осадки; hдн – максимальная величина погружения днища вснежный покров.Так как при погружении корпус машины имеет некоторый дифферент(рис.

2.43) (колеса передней оси имеют меньшую осадку, а всех последующихбольшую), то давление и осадку нужно брать с учетом максимальнопогружения колес и соответственно днища.Используя зависимость «нагрузка – осадка»hдн qдн hmax,qдн  hmax(5.37)260qдн  hmax2Pf дн  bдн    hmax  ln  hmax  qдн   hmax  qдн (5.38)Сопротивление движению за счет трения днища о поверхность полотнапути определяется как [29]:(5.39)Pf дн тр  (c  qдн  tg  ) Fднгде с, tg – параметры, характеризующие трение материала корпуса о снег;Fдн – площадь днища. Однако данная зависимость справедлива дляравномерного погружения днища.

При наличии дифферента зависимостьпримет вид. [210]Pf дн тр Lдн c  qдн l дн   tg  Bдн dlдн(5.40)0где Lдн - длина днища, qдн lдн  - давление в некоторой точке днища взависимости о его погружения.Приведенные зависимости справедливы для колесных машин. Длярасчетапроходимостигусеничныхмашинцелесообразноиспользоватьзависимости из работ [28, 29]. Совместное рассмотрение зависимости запасасилы тяги Р от высоты снега и тяговой характеристики машины РД = f (V)позволяет построить поверхность проходимости в зависимости от высоты снегаН и скорости движения машины V (Рисунок 5.42). Совместное рассмотрениеуказанных закономерностей дает возможность рассчитывать подвижностьмашины, т.е.

определять скорости движения в зависимости от высоты снега(Рисунок 5. 43).Таким образом, рассмотрев аналитические зависимости и зная параметрыснежного покрова и параметры машины, можно оценить эффективностьдвижения машины в течение зимнего периода.261.Рисунок 5.42.Рисунок 5.43.Зависимость запаса силы тяги отЗависимость скорости движения отвысоты снега [28, 29]высоты снега [28, 29]5.5.2.

Характеристики

Список файлов диссертации