Диссертация (1025326), страница 13
Текст из файла (страница 13)
3.14. Схема подключения тензомостов к модулю МС-2-2963.1.3. Калибровка тензозвеньевКалибровку тензозвеньев необходимо производить перед каждымиспытанием [73]. Процесс калибровки состоит в следующем.Давление воздуха и вертикальная нагрузка взяты из техническихусловий на шину. Определяется ориентировочная максимальная сила тягитензозвена для того, чтобы выбрать динамометр с достаточной шкалой:Px=φmax ⋅ Pz ,max(3.1)где φmax – максимальный коэффициент сцепления колеса с опорнойповерхностью (для испытаний на грунте φmax = 0,58).Также необходимо определить ориентировочное максимальное усилиетензозвена крутящего момента колеса:Qmax =Px max ⋅ rс ,rшк(3.2)где rшк = 0,141 м – радиус шкива, на который крепится цепь механизмакрутящего момента (из паспорта стенда);После определения пределов калибровки и выбора соответствующихдинамометров (первого класса), тензозвенья поочередно устанавливают втарировочный станок, соединяя их последовательно с динамометром итарируют (калибруют) с шагом 100-200 кг.
Записывается значениенапряжения, соответствующее приложенному усилию. Полученные показанияусредняются, т.к. изменение напряжений носит линейный характер.Целью калибровки является получение калибровочных коэффициентовтензозвеньев. Для испытаний шины ФД-12М получены следующие значения:mм = 41,4 – калибровочный коэффициент усилия звена крутящего момента;mт = 6,65 – калибровочный коэффициент звена тягового усилия.При проведении испытаний данные, поступающие с тензозвеньев черезАЦП в компьютер, автоматически умножаются на эти коэффициенты. Послезавершения калибровки тензозвеньев начинаются испытания.973.1.4.
Проведение тяговых испытанийТяговые испытания состоят из нескольких опытов при различнойвертикальной нагрузке. Длительность одного опыта определяется длиной ходастола (опорной поверхности колеса) или длиной штока цилиндра в случаях,когда колесо буксует (полностью или частично). Для построения тяговыххарактеристик шины проводится 20-30 опытов. При тяговых испытанияхзадействованы четыре датчика:•датчик угла поворота колеса сообщает количество импульсов, равноеколичеству зубьев стола стенда, пройденных в зазоре датчика;•датчик хода стола сообщает количество импульсов, равное количествузубьев полуоси, пройденных в зазоре датчика;•датчик силы крутящего момента сообщает усилие звена момента;•датчик тягового усилия сообщает усилие звена силы тяги.После проведения испытаний и накопления измерительных данных сдатчиков начинается обработка данных.3.1.5.
Обработка результатов тяговых испытанийПосле получения данных тяговых испытаний, необходимо рассчитатьпоказатели в каждом опыте, характеристики шины и построить графики ихзависимостей. В данном пункте сохранены терминология и обозначенияисходной методики [76].Для начала определяется радиус качения колеса для каждого отдельногоопыта по формуле:rк = 368 ns nφ ,(3.3)где ns – количество зубьев стола стенда, пройденных в зазоре датчика иопределяющих линейное перемещение стола; nφ – количество зубьев полуоси,пройденных в зазоре датчика и определяющих угол поворота колеса.Затем определяется крутящий момент колеса для каждого отдельногоопыта по формуле:M=rшк ⋅ Q ,к(3.4)98где Q – усилие в звене крутящего момента.Затем вычисляется средний арифметический радиус качения колеса прихолостом ходе, то есть при отсутствии «тяговой» нагрузки на колесо:rxxсред∑ rк ,=xx(3.5)nгде ∑ rкxx – сумма радиусов качения всех опытов с нулевым тяговымнагружением колеса; n – количество опытов с нулевым тяговым нагружениемколеса.Далее определяется коэффициент буксования шины для каждогоотдельного опыта по формуле:rк −S=1,б r сред xx(3.6)После этого необходимо вычислить показатель энергетическойэффективности колеса в каждом отдельном опыте по формуле [76]:ηк =Px ⋅ rкMк,(3.7)Далее строятся, так называемые, предварительные графики тяговыххарактеристик.
Эти графики нужны для анализа кривых и исключения«лишних» точек характеристик. После того, как предварительные графикипроанализированы и «лишние» точки исключены, составляют уравнения дляпостроения результирующих графиков базовых характеристик шины.Зависимость крутящего момента от тягового усилия:M к= M f + rт ⋅ Px ,(3.8)где Mf – момент сопротивления качению; rт – силовой радиус колеса.Зависимость радиуса качения от тягового усилия:()rк = rxx − a ⋅ 1 − Pт Pт max ,(3.9)где rxx – радиус качения колеса при холостом ходе, a – разница между99радиусом качения колеса при холостом ходе и предельным радиусом каченияколеса, после которого происходит «лавинный» срыв контакта колеса сопорной поверхностью, переходящий в 100% буксование.Чтобыполучитьискомыеуравнениябазовыххарактеристик,необходимо найти численные значения Mf, ρ, rxx и a.
Для этого можновоспользоватьсяуравнениемлинейнойрегрессии(такженайденныйкоэффициент корреляции поможет определить насколько точно произведенырасчеты и правильно произведен отброс «лишних» точек). Применениелинейной регрессии обосновано тем, что все коэффициенты и членыуравнения имеют свой физический смысл.Уравнение линейной регрессии:y = A + B ⋅ x.(3.10)Члены регрессии находятся следующим образом:A= ∑A=y + B ⋅ ∑x,n(3.11)n ⋅ ∑x ⋅ y + ∑ x ⋅ ∑ yn ⋅ ∑x 2 − ( ∑x )2,(3.12)где n – число рассматриваемых опытов (равное числу точек на графиках).Коэффициент корреляции находится по формуле:r=( n ⋅ ∑xn ⋅ ∑x ⋅ y − ∑x ⋅ ∑ y2− ( ∑x )2) ⋅ ( n ⋅ ∑y2− ( ∑y )2).(3.13)Коэффициент корреляции является косвенным показателем качестваобъекта испытаний, грунта (или опорной поверхности), а также качествапроводимых испытаний и исследований.После нахождения численных значений членов уравнения, записываетсясистема уравнений базовых характеристик шины: M к= M f + rт ⋅ Pт ,rк = rк = rxx − a ⋅ 1 − Pт Pт max .()(3.14)100По полученным уравнениям характеристик строится таблица такназываемых «чистых» значений.
В таблицу также заносятся вновь найденныепо соответствующим формулам тяговый КПД шины и коэффициентбуксования для построения тяговых характеристик. По таблице «чистых»значений строятся графики базовых и тяговых характеристик. На Рис. 3.15представлены результаты испытаний шины ФД-12М (размерность 28,1R26) надеформируемому грунте с влажностью 12% при вертикальной нагрузке наколесо 42 кН и давлении воздуха в шине 160 кПа.абвгРис.
3.15. Графики базовых и тяговых характеристикДляиспользованияэкспериментальныххарактеристикприимитационном математическом моделировании динамики ТС по бездорожьюнеобходимопредставитьполученныерезультатыввидетягово-энергетических fw = f (φ) и тягово-сцепных φ = f (Sб) характеристик. Для этоговыразим крутящий момент Mк из уравнения (2.14):M к = ( Px ⋅Vxк + f w ⋅ Pz ⋅Vxк ) ωк = ( Px + f w ⋅ Pz ) ⋅ rк .(3.15)101После этого подставим в полученное выражение значение Рx·rк изуравнения (3.7):M к = ηк ⋅ M к + f w ⋅ Pz ⋅ rк .(3.16)Откуда получаем:f w= M к ⋅ (1 − ηк ) Pz ⋅ rк .(3.17)Зависимость φ = f (Sб) получим из графика Sб (Рx), представленного наРис. 3.15, г, учитывая, что φ = Рx / Рz.
Окончательный вид характеристикприведен на Рис. 3.16.абРис. 3.16. Характеристики взаимодействия колеса с деформируемымгрунтом: а – тягово-сцепная φ(Sб); б – тягово-энергетическая fw(φ)Полученные таким образом из экспериментальных данных зависимостипо характеру изменения повторяют результаты, полученные в ходе испытанийна стенде «Грунтовой канал» МГТУ им. Н.Э.
Баумана [37, 88], а такжерассчитанные по методике В.В. Ларина [66, 68], что позволяет сделать выводоб их адекватности. Следовательно, в дальнейшем можно проводить тяговыеиспытания шин по представленной методике и использовать полученныерезультаты при имитационном математическом моделировании. В случаенеобходимостиучестьмногопроходностьосуществляетсяповторноепрокатывание колесного движителя по образовавшейся после первогопрохода колее, и по результатам строится семейство кривых, учитывающихтягово-энергетические свойства первого и последующих движителей.102Верификация математической модели движения автопоезда3.2.по результатам испытаний3.2.1. Исходная информация для проведения верификацииматематических моделейВерификацию математической модели прямолинейного движениявозможно провести несколькими способами.
Один из них предполагаетимпортирование в модель записанного управляющего воздействия на педаль«газ» с целью верификации математической модели совместной работысиловой установки и электромеханической трансмиссии. Другой способверификации предусматривает импортирование в модель записанных данныхпо крутящим моментам на валах ТЭД и их подстановку в дифференциальныеуравнения вращения колес.
При данном способе сравниваются скоростивращения колес, и определяется адекватность модели взаимодействияколесного движителя с опорным основанием.Верификация математической модели движения автопоезда полноймассой 120 т в составе тягача с колесной формулой 8х8 и трехосногополуприцепа проводилась по данным, зарегистрированным в ходе пробеговыхиспытаний.Испытательныезаездыпроводилисьнаучасткеровнойгоризонтальной дороги. В день проведения испытаний была ясная сухаяпогода,поэтомухарактеристикиопорнойповерхностипринятысоответствующими сухому асфальтовому покрытию.Полный перечень параметров движения автопоезда, фиксируемых вовремя проведения эксперимента, приведен в Таблице 4 (используемые дляверификации показатели выделены цветом).
Сбор и запись регистрируемыхпараметровосуществляласьпосредствомбортовойинформационно-управляющей системы (БИУС).Значения всех параметров записывались в лог-файлы, для чтения иэкспорта данных из которых используется программа ScopeTest (интерфейспрограммы представлен на Рис. 3.17).103Таблица 4.Регистрируемые показателиОбозначение вScopeTestРасшифровкаЕдиницыизмеренияГрафик №1ТД_Эл.моментДоля от максимального момента,%развиваемого ТЭДТД_СкоростьЧастота вращения вала ТЭДоб/минТД_Ток статораТок статора ТЭДАТД_МощностьМощность, развиваемая ТЭДДоля от максимального давления впневматической тормозной системеСтепень нажатия на педаль «газ»(КВУ – контроллер верхнего уровня)Степень нажатия на педаль «тормоз»кВтТД_Мех.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
