Диссертация (1025326), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

Реакция Rfг.x напродольную деформацию грунта при (hг - rс + hz) < 0 учитывается привычислении Px, а при (hг - rс + hz) > 0 дополнительно возникает реакция Rx.лоблобового отпора грунта (бульдозерный эффект).В качестве расчетных значений нормального давления и касательногонапряжения используются наибольшие нормальные давления, обусловленныедеформацией шины pz и отпора грунта pотп.Для схемы, приведенной на Рис. 1.14, с учетом продольного смещениясш = hz.Px/Pz оси колеса относительно центра контакта при наличии продольнойсилы Px уравнения равновесия проекций сил на оси x и z и моментовотносительно оси колеса имеют вид:a1Pz =∫bкуi·pzz.(-dx);a1Px =aг∫bкуi·pzx.(-dx) - Rfг.z - Rx.лоб - Pax - Rfг.л;(1.43)aгRx = Px + Rfг.z + Rx.лоб + Pax + Rfг.л.a1Mк =∫bкуi·pzр·xi.(-dx) + Max + Rx·rко;(1.44)(1.45)aггде pzz = (pzр + τр·tg αк); pzx= (τр - pzр·tg αк).Реакция на вертикальную деформацию грунта Rfг.z определяется черезработу на прокладывание колеи:hгRfг.z = bкy.п∫pгz.i·dhг.0При (hг - rс + hz) > 0 реакция лобового отпора КД:(1.46)41Rx.лоб = 0.5·106·Bп·(hг - rс + hz)2.qп·γ,(1.47)где qп – коэффициент пассивного давления.Момент Mfл и сила Rfг.л сопротивления от прилипания шины на выходе изконтакта выражаются соотношениями:Mfл = bкy.п·|a1|·(aг - |a1|) .

pл;Rfг.л = Mfл / rко.(1.48)где bкy.п – ширина колеи; pл – напряжения отрыва (липкости).Изменение параметров опорной проходимости колеса без грунтозацепов(Pz = 70 кН) при относительных деформациях колеса hzк* = hz/rc и различнойдеформации грунта hгк* = hг/rc показано на рис 1.15.Рис. 1.15. Изменение параметров качения шины 1600х600-685 при различныхотносительных деформациях шины и грунтаПри наличии грунтозацепов нормальные элементарные силы dPzi в зоневыступов и впадин можно определять через значения pzi для гладкогопротектора, расчетная ошибка в определении Rz.ш и Mк при достаточно маломшаге грунтозацепов (4.tгр.з < lк) незначительна (до 5%).Отдельным направлением является моделирование взаимодействияколесногодвижителясдеформируемымопорнымоснованиемс42использованием метода конечных элементов (МКЭ) [65, 117].

Одной изпервых работ, использовавших МКЭ для решения задачи взаимодействияколеса с почвой, была [116]. В данной работе исследовалось смещение частицпочвы под давлением абсолютно жёсткого колеса. Постановка задачипредполагала плоское решение задачи, при этом глубина погружения колеса вгрунт не превышала 0,2 диаметра колеса.

В работе использовалась нелинейноупругая модель среды. Грунт представлялся как массив треугольныхэлементов (Рис. 1.16).Рис. 1.16. Разбиение грунта на конечные элементыИспользование МКЭ в данной работе показало достаточно высокуюточность при моделировании движения по грунту без проскальзывания.Благодаря методу были получены картины деформирования грунта колесом, атакже траектории движения частиц грунта, достаточно точно совпадающие срезультатами эксперимента. В более поздних работах, таких, как [110],исследования проводились при объёмной постановке задачи с близким креальномупрофилюколеса,учётомдавлениявоздухавшинеипроскальзывания, а также экскавационно-бульдозерного эффекта.

Этопозволило получить более адекватную картину распределения удельныхнагрузок в грунте (Рис. 1.17).43Рис. 1.17. Распределение напряжений в грунте во время качения колеса иобразование колеиТаким образом, метод конечных элементов позволяет получатьрезультаты взаимодействия колесного движителя с деформируемым грунтом.Однакоиспользованиеданногометоданаданномэтаперазвитиявычислительной техники представляется затруднительным из-за длительноговремени расчетов (до нескольких дней на 5 с модельного времени).ВработеобоснованныйРождественскогокритерийоценкиЮ.Л.[88],процессапредложенкачения,физическисвободныйотсубъективных допущений и неопределенностей расчетных характеристик. Врезультате проведенных экспериментальных исследований объективнымкритериемоценкипроцессакачениявразнообразныхслучаяхвзаимодействия, учитывающим силовые и кинематические потери, импринимаются удельные потери энергии fw, имеющие точный физическийсмысл.

Данный критерий не содержит каких-либо допущений, и всеопределяющие его величины могут быть определены непосредственно приэксперименте.Дляиспользованиярезультатовэкспериментаприматематическом моделировании динамики ТС необходимо представитьполученные результаты в виде тягово-энергетических fw = f (φ) и тяговосцепных φ = f (Sб) характеристик.44Подводяитогпроделанномуанализумоделейвзаимодействия,разработанных для наземного транспорта, следует отметить, что при ихсоздании исследователи исходили из конкретных физико-механическихсвойствгрунтаиконструктивныхособенностейколес.Вопросамвзаимодействия эластичного колёсного движителя и деформируемогоопорного основания, как это видно из обзора, посвящено достаточно многотрудов как отечественных, так и зарубежных авторов.

Прежде всего, этиработы направлены на описание процесса взаимодействия колеса с грунтом вфункции конструктивных параметров движителя и физико-механическихсвойств опорного основания. Следует отметить, что теория взаимодействияэластичного колеса с деформируемым опорным основанием в данномпредставлении весьма развита и позволяет описывать такие явления, какколееобразование, бульдозерный и экскавационный эффекты, уплотнениегрунта н т.д. При таком подходе целью исследований является выбороптимальных параметров конструкции колеса, как правило, по критерияммаксимального тягового усилия, минимизации затрат на движение и вредноговоздействия на почву.Однако, когда необходимо исследовать возможности конкретногодвижителя в составе ТС, например, в случае оценки средней скоростидвижения на заданном маршруте, с целью решения задачи о рациональномраспределении мощности по колёсам, для оценки нагруженности элементовтрансмиссии, представляется целесообразным использовать интегральныехарактеристики тягово-сцепных свойств и потерь энергии для различныхусловий взаимодействия колеса с опорным основанием, полученные приэкспериментальных исследованиях в грунтовом канале или на полигоне.В данном исследовании решено использовать именно такой подход.Экспериментальный метод определения тягово-сцепных свойств колесногодвижителя и методика использования полученных экспериментальныххарактеристик подробно рассмотрены в главах 2 и 3.451.3.Анализ математических моделей динамики автопоездов приразличном конструктивном исполненииАвтопоезд представляет сложную механическую систему, состоящую избольшогочислаэлементов,соединенныхразличногородасвязями.Исследование движения автопоезда с учетом всех связей невозможно,поэтому реальный автопоезд заменяется расчетной моделью.

Сложностьмодели определяется задачами исследования и возможностью определенияколичественных показателей, адекватно отображающих реальный процесс. Втоже время модель должна быть достаточно простой и доступной дляисследования, что предполагает принятие некоторых допущений.К числу важных теоретических исследований, посвященных динамикеавтопоездов, относятся в первую очередь работы Г.И. Гладова, Я.Х. Закина,М.С. Высоцкого, Б.Н. Белоусова, С.В. Харитончика, Р.Ф. Кунаккильдина,В.А.

Горелова, М.М. Щукина, Я.Е. Фаробина, Е.Е. Баженова, И.Н. Абашидзеи труды научных школ МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАДИ, МАМИ, ФГУП ГНЦ«НАМИ», 21 НИИИ МО РФ.В работе Щукина М.М. [107] отмечены следующие особенностидинамического взаимодействия тягача с полуприцепом:1) опорно-сцепное устройство (ОСУ) воспринимает значительную частьвеса полуприцепа, вследствие чего в деталях сцепки при относительномдвижении звеньев автопоезда возникают большие силы сухого трения,пренебрегать которыми нельзя;2) при неравномерном движении сопротивления качению колес тягача иполуприцепа изменяются в связи с перераспределением масс звеньевавтопоезда (однако общее сопротивление качению всего автопоезда остаетсяпостоянным);3) после выбора зазоров в опорно-сцепном устройстве перемещениетягача и полуприцепа по отношению друг к другу возможно лишь за счетпродольной деформации деталей ОСУ автопоезда.46С учетом этих особенностей составлена схема сил, действующих наавтопоезд в составе тягача и полуприцепа при прямолинейном движении поровному недеформируемому опорному основанию, представлена на Рис.

1.18.Рис. 1.18. Схема автопоезда с полуприцепомПринято, что в некоторый момент времени звенья автопоезда движутсяпо инерции с одинаковой начальной скоростью V0. К колесам тягача иполуприцепаприложенытяговыесилыPT0иPП0соответственно.Соотношение этих сил такого, что ускорение тягача (aT) больше ускоренияполуприцепа (aП). Дифференциальные уравнения системы:d 2 ST M T ⋅ 2 = PT0 − μ s ⋅ Z 3 − f ⋅ ( Z1 + Z 2 ) ;dtd 2 SП M П ⋅ dt 2 = PП0 + μ s ⋅ Z 3 − f ⋅ Z 4 ,(1.49)где MT и MП – масса тягача и полуприцепа, соответственно; ST и SП – путь,пройденный тягачом и полуприцепом, соответственно; PT0 и PП0 – полныеокружные тяговые силы на колесах тягача и полуприцепа, соответственно; Z1,Z2, Z4 – опорные реакции на осях автопоезда; Z3 – вертикальная реакция ОСУ;μs – коэффициент трения скольжения между седлом ОСУ и днищемполуприцепа; f – коэффициент сопротивления качению.47Для рассматриваемой системы справедливы следующие соотношения:Z1 + Z 2 = GT + Z 3 ,Z 4 = GП − Z 3 ,PT = PT0 − f ⋅ GT ,PT = PT0 − f ⋅ GT ,(1.50)С их учетом систему уравнений (1.49) можно записать в следующем виде:d 2 ST M T ⋅ 2 = PT − ( μ s + f ) ⋅ Z 3 ;dtd 2 SП M П ⋅ dt 2 = PП + ( μ s + f ) ⋅ Z 3.(1.51)Реакция Z3 определяется из уравнения моментов относительно точки О:d 2 SПGП ⋅ ( г − f ⋅ rк ) − M П ⋅ 2 ⋅ hgПdtZ3 =.Lк − μ s ⋅ hк − f ⋅ rк(1.52)Подставив на место Z3 его обозначение, получим:d 2 SПGП ⋅ ( г − f ⋅ rк ) − M П ⋅⋅ hgП2d 2 STdt M T ⋅ 2 = PT − ( μ s + f ) ⋅;Lк − μ s ⋅ hк − f ⋅ rкdtd 2 SПGП ⋅ ( г − f ⋅ rк ) − M П ⋅⋅ hgП2d 2 SПdt.= PП + ( μ s + f ) ⋅M П ⋅2μLhfr−⋅−⋅dtкккs(1.53)Рассмотренная модель позволяет определять силу взаимодействиямежду звеньями автопоезда.

Характеристики

Список файлов диссертации