Диссертация (1025364), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Тогдаопределение количества демпферов можно проводить без учета требований кпередаче высокочастотных ускорений.Современные тенденции проектирования БГМ свидетельствуют о ростеэнерговооруженности БГМ, в том числе и роботизированных, что отражаетсяна увеличении средних скоростей движения и, в свою очередь, обуславливаетужесточение требований, предъявляемых к СП.Движение машин с высокими показателями удельной мощности попериодическим неровностям будет приводить к резонансу в основном не попродольно-угловым, а по вертикальным колебаниям, так как, как правило,частота собственных продольно-угловых колебаний корпуса ниже частотысобственных вертикальных колебаний [20]. В этом случае хода всех опорныхкатков будут сопоставимы, то есть, для максимально возможного рассеиванияэнергии необходима установка демпферов на каждом узле подвески.Движение машины по неровностям в режиме резонанса по вертикальнымколебаниям может сопровождаться «вылетом» машины.
Очевидно, такойрежим движения является наиболее тяжелым, так как требует от СПмаксимально возможную способность к рассеянию энергии.Режим движения с «вылетом» машины возможен также и для случаевпреодоления с хода трамплинов – как искусственных, таких как, например,контрэскарп, так и естественных. В этом случае, очевидно, также необходимаустановка мощных демпферов на всех подвесках.Наличие управляемого демпфирования позволяет менять характеристики145и конфигурацию демпферов, поэтому для выполнения требования пообеспечению заданного уровня высокочастотных возмущений на корпуседостаточно разработать соответствующий закон управления.
В главе 1 былопоказано, что одной из наиболее удачных схем управления является схема,предложенная А.А. Дмитриевым. При этом предлагается для случая продольноугловых колебаний корпуса оставить ее неизменной, а для случая «вылета»,регистрируемого по вывешиванию среднего опорного катка – включатьмаксимальное демпфирование на всех подвесках.Наиболее удобной физической реализацией управляемых демпферов,установленных на всех подвесках, являются ПГСП. Их применение даетвозможность реализации больших ходов подвески и легкой установкидемпфирующих элементов с заданными характеристиками на всех опорныхкатках.4.4.Определениерасчетныххарактеристикдемпфирующихэлементов системы подрессориванияДемпфирование в СП БГМ является не менее важным фактором,обеспечивающим плавность хода, чем наличие упругих связей, соединяющихкорпус машины с опорными катками и направляющими элементами.Демпфирующий элемент подвески БГМ предназначен для гашения колебаний,неминуемо возникающих при движении машины вследствие работы упругихэлементов подвески.
Гашение колебаний идет посредством преобразованияэнергии колебаний в тепловую энергию и рассеивания ее в окружающеепространство [20, 60].Известно, что наиболее эффективной будет такая СП, рассеиваемая вдемпфирующих элементах тепловая мощность которой будет наиболее низкой[60, 74] при обеспечении заданных показателей плавности хода. В связи с этимопределение расчетной характеристики демпфера сводится к нахождениютаких параметров демпфирующих элементов, при которых амплитуда искорость продольно-угловых, поперечно-угловых и вертикальных перемещенийподрессоренногокорпусабудутминимальнымиприодновременном146сохранении возможности реализации полного хода подвески и заданнойсредней скорости движения.Гашение колебаний демпферами, применяемыми в современных БГМ,может быть обеспечено двумя способами: посредством сухого трения ипосредством вязкого трения.
Отдельно фрикционные демпфирующие элементывнастоящеевремяпрактическинеприменяютсяввидуихмалойизносостойкости, существенной тепловой нагруженности, улучшить которую всилу конструкции возможно лишь за счет значительного снижения способностик рассеянию энергии, и сложности обеспечения оптимальной характеристикидемпфера с сохранением ее стабильности. На подавляющем большинстве БГМприменены гидравлические демпферы.В ПГСП ввиду высоких давлений в рабочих полостях, силы сухоготрения между уплотнениями и поверхностями скольжения (штоками изеркалами цилиндров) могут достигать больших значений, которые необходимоучитывать при расчете характеристик демпфирующего элемента.Силы сухого трения обладают отрицательным качеством: они создают вколебательной системе так называемую «зону застоя» – участок перемещенийподвижного элемента колебательной системы (в данном случае штока ипоршней-разделителей).
В нем его движение невозможно ввиду того, что силыупругого сопротивления меньше силы трения покоя [52]. Большие значения силсухого трения, действующих в узлах СП, опасны тем, что в «зону застоя»может попасть ход штока при давлениях, близких к заправочным. В итогеобратный ход подвески не будет полностью вырабатываться, что приведет к«зависанию» опорного катка.
Кроме этого, силы сухого трения увеличиваютдемпфирование,из-зачеговозрастаютивибрационныеускорения,передаваемые на подрессоренный корпус. Высокие вибрационные ускорения, всвою очередь, приводят к быстрой утомляемости экипажа и необходимостиснижать скорость движения машины.Точный учет всех действующих в ПГСП сил неупругого сопротивленияпозволяет определить такую расчетную характеристику демпфера, которая147обеспечит наибольшую среднюю скорость движения БГМ.Определение расчетных характеристик демпфирующего элемента вслучае использования управляемого демпфирования определяется такойпоследовательностью действий:− определение расчетной характеристики обратного хода;− определение расчетной характеристики прямого хода при низком уровнедемпфирования;− определение расчетной характеристики прямого хода при высокомуровне демпфирования.Рассмотрим подробнее последовательность действий.4.4.1.Определениерасчетнойхарактеристикиобратногоходадемпфирующего элементаИзвестно, что при проектировании демпфирующего элемента в первуюочередь должны быть выбраны возможности повышения плавности хода засчет сопротивления обратного хода демпферов: демпфер, работающий наобратном ходе подвески, позволяет вывести из СП энергию колебаний,накопленную на прямом ходе, путем преобразования ее в тепловуюэнергию [20].Очевидно, что сопротивление демпфера на обратном ходе должно бытьмаксимально возможным, так как в этом случае при реализации полного ходаподвески преобразование потенциальной энергии деформации упругогоэлемента в тепловую энергию будет наиболее эффективным.В подавляющем большинстве случаев движение БГМ по неровностямсопровождается отрывом опорных катков от грунта, при этом, когда говорят оботрыве катков, подразумевают обычно кинематический и динамический отрыв[20].
Первый возникает в том случае, когда угловые и вертикальные амплитудыподрессоренногокорпусастольвелики,чтополногоходаподвескинедостаточно для их реализации. Такой отрыв неизбежен при движениимашины по профилю дороги, вызывающему низкочастотные возмущения, исам по себе не является чем-то опасным. При кинематическом отрыве катки148находятся в нижнем положении, и ход подвески, доступный для гашенияэнергии колебаний, не сокращается.Динамический отрыв (зависание), в свою очередь, возникает вследствиеработы демпфирующего элемента на обратном ходе, и, в общем случае, опасенс точки зрения плавности хода, так как может привести к «зависанию»опорного катка.
Под «зависанием» катка подразумевается такая ситуация, прикоторой опорный каток, находясь в динамическом отрыве, не успеваетвернуться в нижнее положение к моменту контакта с опорным основанием. Вряде случаев допускается незначительное «зависание» (до 0,02 м), которое неоказывает влияние на плавность хода [20].Таким образом, при определении сопротивления демпфера на обратномходенеобходимосопротивленияучитывать,приведеткчточрезмерно«зависанию»большойопорногокоэффициенткатка,снижениюспособности СП гасить колебания корпуса и, как следствие, к снижениюсредней скорости движения БГМ.В главе 1 приведен обзор методов определения расчетных характеристикдемпфера. Наиболее перспективным на текущий момент является метод,основанный на использовании имитационной ММ движения БГМ понеровностям, разработанной по методике Г.О.
Котиева [34].Первым шагом здесь является определение скорости движения БГМ попериодическим неровностям с длиной неровности, равной двум базам машины,как соответствующей наиболее неблагоприятному режиму движения [20].Скорость движения машины подбирается так, чтобы при ней достигалсярезонанс по продольно-угловым колебаниям:Vрез = 2 Lб Tφ ,где Vрез – скорость движения машины, соответствующая возникновениюрезонанса по продольно-угловым колебаниям корпуса, м/с;Tφ – период продольно-угловых колебаний корпуса, с;Lб – база машины, м.149Далее необходимо назначить высоту «проходной» неровности.
Подробновыбор расчетной высоты неровности рассмотрен в [20, 63]. Затем моделируютдвижение БГМ с заданными скоростью движения, длиной и высотойгармонической периодической неровности.По виду графиков перемещений первого опорного катка (Рис. 4.12,поз. 1), оценивают величину «зависания» (или его отсутствия) опорного катка иподбирают сопротивление демпфирующего элемента на обратном ходе такимобразом, чтобы оно было максимальным, но не приводило к зависанию.На Рис. 4.12 видно, что первый и шестой опорные катки находятся вдинамическом отрыве, сопротивление демпфера на обратном ходе таково,опорные катки находятся на грани «зависания». Увеличение сопротивлениядемпфера не приведет к повышению показателей плавности хода, так каквызовет «зависание» опорных катков.Наиболееудобноподбиратьимитационногоматематическогонеровностямтомвслучае,сопротивлениемоделированиякогдаизвестнадемпферадвижениянекотораяпутемБГМпо«начальная»характеристика демпфера, подобранная каким-либо аналитическим методом[20, 60].
В этом случае, моделируя движение БГМ, характеристику демпфера неподбирают заново, а уточняют, руководствуясь начальным приближением.Рис. 4.12. Пример записи ходов опорных катков:f – ход катка; t – время моделирования1 – 6 – хода катков с первого по шестой, соответственно1504.4.2. Определение расчетной характеристики прямого хода демпферапри низком уровне демпфированияНизкий уровень демпфирования необходим для выполнения критерияплавностиходавысокочастотныепридвижениивозмущенияБГМнапокорпусенеровностям,(таквызывающимназываемыйрежим«тряски») [20]. Такой режим движения возникает при движении по мерзлойпахоте поперек борозд, по брусчатке, замерзшим кочкам и т.д. Частотывоздействия на корпус могут достигать величин в 20 – 25 Гц [20].Исследования различных авторов [57, 58, 84] по способности человекавыдерживать воздействие перегрузок различной амплитуды и частотыпоказывают, что в диапазоне частот возмущающих воздействий от 2 до 25 Гцускорения с уровнем выше 0,5g приводят к быстрой утомляемости иневозможности выполнять поставленные задачи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
