Диссертация (1025364), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В связи с этим былопринято решение разработать общий метод определения характеристикупругих и демпфирующих элементов ПГР и оценки тепловой нагруженности, атакже выработать пути снижения тепловой напряженности ПГСП (Глава 4).Для оценки адекватности разработанного метода была создана имитационнаяматематическая модель (ММ) ПГР, пригодная для использования в составеимитационной ММ движения машины по неровностям (Глава 2), и проведенаее верификация путем сравнения со стендовыми испытаниями ПГР и в составеБГМпридвижениипонеровностям(Глава3).Сиспользованиемразработанных методов и имитационной ММ были рассчитаны характеристикиупругих и демпфирующих элементов ПГСП БГМ и проведены исследованияплавности хода БГМ и теплонагруженности СП (Глава 5).Научная новизна работы заключается в том, что результате проведенныхтеоретических и практических исследований:− создана оригинальная ММ ПГР, позволяющая учитывать внутреннююдинамику ее работы, включая новую модель оценки тепловой нагруженности.Особенностью ММ является использование метода конечных разностей длярасчета температурных полей в процессе моделирования движения БГМ;− разработан оригинальный метод определения характеристик упругих идемпфирующих элементов ПГСП БГМ, отличающийся учетом возможныхчастых «прыжков» машины при преодолении неровностей;− разработан оригинальный метод оценки теплонагруженности ПГСП БГМдля определения работоспособности разрабатываемого пневмогидравлическогоустройства (ПГУ), отличающийся возможностью использования на этапепроектировочного расчета.9На защиту выносятся:1.
Оригинальная ММ ПГР, позволяющая учитывать внутреннюю динамикуее работы, включая расчет тепловой нагруженности.2. Метод определения характеристик СП БГМ.3. Метод оценки тепловой нагруженности СП БГМ.4. Результаты теоретических и экспериментальных исследований.10Глава 1. Анализ состояния вопроса.Постановка задач исследованияПри проектировании современных БТМ особое внимание уделяетсявопросам плавности хода. Это связано, в первую очередь, с обеспечениемтребований к средней скорости движения БТМ. В связи со развитиемтехнологий двигателестроения наблюдается рост энерговооруженности БТМ,удельные мощности многих современных машин превосходят 30 л.с./т, а вотдельных случаях могут достигать значения в 100 – 150 л.с./т [97].
Средняяскорость машин с высокими показателями энерговооруженности возрастает,однако возможность ее реализации зависит не только от возможностей силовойустановки, но также от совершенства трансмиссии и системы управлениямашиной, а, кроме того, качества СП [20, 34]. При неудовлетворительномкачестве СП водитель вынужден снижать скорость движения вследствиедействия чрезмерных перегрузок или высокой утомляемости. Таким образом,предъявляемые к СП требования ужесточаются с ростом удельной мощности исредней скорости движения БТМ [20], являясь тем самым предпосылками квыработкеновыхметодиквыборахарактеристикСП,оценкиработоспособности и долговечности конструкции, в том числе, тепловойнапряженности, на этапе проектирования.1.1.
Анализ существующих конструкций систем подрессориваниябыстроходных транспортных машинМногообразие СП современных быстроходных транспортных машин(БТМ) по принципу управления можно разделить на два фундаментальныхкласса: управляемые (активные) и неуправляемые (пассивные) СП.Исторически в силу конструктивной простоты пассивные СП появилисьпервыми и быстро распространились в транспортном машиностроении. Однаконевозможностьобеспеченияразличныххарактеристикупругогоидемпфирующего элементов подвески для движения в различных условиях11движения стала предпосылкой к проведению исследований в областиуправляемых СП.
В начале второй половины XX века были предложеныпервые проекты управляемых СП [19, 50, 51]. Из-за значительной дороговизныпервых конструкций управляемых СП они не получили распространения, хотяопытные образцы БТМ демонстрировали повышение качества СП и среднихскоростей движения.В настоящее время активные СП занимают ограниченную нишу, восновном занятую легковыми автомобилями, а наиболее часто встречающейсяСП в конструкции БТМ является пассивная СП. Для быстроходных гусеничныхмашин (БГМ) и других специальных транспортных средств (ТС) управляемыеСП применялись на экспериментальных образцах, не пошедших в серийноепроизводство.Рассмотрим примеры конструкций пассивных и активных СП.1.1.1.
Обзор конструкций пассивных систем подрессориванияВне зависимости от наличия управления СП включают в себя упругий идемпфирующий элементы, а также направляющие и опорные элементы,предназначенные для обеспечения требуемой кинематики СП и для восприятияи передачи нагрузок, идущих от опорной поверхности к подрессоренномукорпусу.В качестве упругого элемента подвески, как правило, используютсяторсионные валы (подавляющее большинство современных отечественных изарубежных БГМ), однако могут встречаться также конструкции, основанныена использовании цилиндрических пружин сжатия (танк «Меркава», Израиль;танк Т-35, СССР и т.д.), листовых рессор (танк Т-26), либо пневматическихупругих элементов (БМД-1,2,3,4, ГМ-5955, Россия; танк «Леклерк», Франция ит.д.).
Использование торсионных валов в качестве упругих элементовпозволило повысить компактность узлов СП, технологии изготовленияторсионов сравнительно просты, а кинематика торсионной подвески даетвозможность реализации прогрессивной характеристики упругого элемента.Кроме этого, механические характеристики торсионных валов остаются12неизменными в широком диапазоне температур, что очень важно длявыполнения условий работоспособности проектируемых машин. Все этифакторы, а также ряд других, привели к тому, что на текущий момент именноторсионная СП является наиболее распространенной на БТМ.
Тем не менее,СП, основанные на применении торсионных валов, имеют и ряд недостатков, вчастности, ограниченные возможности технологий упрочнения сдерживаютрост ходов подвески, необходимых для повышения плавности хода и среднихскоростей движения БТМ [20, 74].Одним из способов преодоления существующих недостатков торсионныхСП является использование ПГСП. Такие СП основаны на использовании вкачестве упругодемпфирующего элемента ПГР.
В общем случае ПГР состоитиз гидроцилиндра, пневмоцилиндра (пневмобаллона) и соединяющей ихдроссельной системы. При этом характеристика упругого элемента СПреализуется за счет сжатия газа в пневмоцилиндре (пневмобаллоне), адемпфирующего – за счет перетекания жидкости через гидравлическиесопротивления дроссельной системы. Усилие от штока ПГР передается черезжидкость поршню-разделителю (либо упругой мембране) в пневмоцилиндре(пневмобаллоне), который сжимает газ. В зависимости от конструктивногоисполнения ПГР можно разделить на несколько классов:1.
По кинематике: ПГР прямого и обратного хода.2. По количеству ступеней давления: однокамерные, двухкамерные имногокамерные ПГР.3. По числу вложенных поршней: однопоршневые и двухпоршневые ПГР.4. Повидупоршня-разделителя:сметаллическимипоршнями-разделителями и разделителями диафрагменного типа.5. По наличию противодавления: с противодавлением и без него.6. По способу крепления на корпусе машины: ПГР с неподвижнымкорпусом и ПГР подвижным корпусом.7. По наличию системы охлаждения: с принудительным охлаждением и безнего.138. По способу установки: устанавливаемые внутрь корпуса машины иустанавливаемые снаружи корпуса машины.Каждая из ПГР одновременно относится к нескольким категориям. Так,ПГР ГМ-352 (Рис.
1.1) является ПГР прямого хода, однокамерной,однопоршневой,безпротиводавления,споршнем-разделителемдиафрагменного типа, с неподвижным корпусом, без принудительной системыохлаждения, устанавливаемой снаружи корпуса машины.Опытная ПГР, устанавливавшаяся на танке Т-64 (Рис. 1.2), является ПГРобратного хода, двухкамерной, однопоршневой, без противодавления, сподвижнымкорпусомипринудительнойсистемойохлаждения,устанавливаемой внутрь корпуса машины.Опытная ПГР ГМ-569 (Рис. 1.3) является ПГР прямого хода,двухпоршневой, однокамерной без противодавления, с подвижным корпусом,без принудительной системы охлаждения, размещаемой внутри корпусамашины.Рис.
1.1. Чертеж общего вида ПГР ГМ-352:1 – пыльник; 2 – шток; 3 – поршень; 4 – гидроцилиндр;5 – дроссельная система; 6 – гибкая мембрана; 7 – пневмобаллонПГСП, кроме возможности реализации больших ходов подвески, имеют иряд других преимуществ, таких как хорошая компонуемость, компактность,возможность сравнительно легкого преобразования пассивных СП в активные,удачные для БТМ характеристики и многие другие.14Рис. 1.2. Чертеж общего вида ПГР Т-64:1 – пневмоцилиндр высокой жесткости; 2, 6 – поршень-разделитель;3 – корпус ПГР; 4 – дроссельная система; 5 – кожух рубашки охлаждения;7 – пневмоцилиндр низкой жесткости; 8 – поршень со штоком;9 – гидроцилиндрРис.
1.3. Чертеж общего вида ПГР ГМ-569:1 – корпус; 2 – гидроцилиндр; 3 – большой поршень; 4 – отверстие в большомпоршне; 5 – малый (вложенный) поршень со штоком; 6 – пневмоцилиндр;7 – поршень-разделитель; 8 – дроссельная системаВ связи с этим ПГСП находят все большее распространение вконструкциях БТМ, как колесных [3, 9, 17, 43, 56, 59], так и гусеничных [15, 29,60, 68, 74, 79], а наиболее эффективным направлением совершенствования СПсовременныхТСустройств (ПГУ).признаноименноприменениепневмогидравлических151.1.2. Обзор конструкций активных систем подрессориванияВнастоящеевремясуществуютдваосновныхнаправленияпроектирования конструкций управляемых СП, основанные на различныхспособах управления силами в упругом и (или) демпфирующем элементахподвески: активное и пассивное управление.
Под активным управлениемсилами подразумевают непосредственное формирование усилий (реакций),действующих в СП, подвески такого класса требуют мощного источникаэнергии. В СП с пассивным управлением силы, действующие в подвеске,реализуются за счет ее конструкции, то есть необходимость в мощномисточникеэнергииотсутствует.Какпоказываютмногочисленныеисследования, оба типа таких СП позволяют повысить показатели плавностихода и средней скорости движения БТМ в сравнении с машинами,оснащенными неуправляемой СП.Несмотря на очевидные преимущества, управляемые СП имеют также инедостатки в сравнении с пассивными СП, самый значительный из которых –необходимость использования дополнительного источника энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
