Диссертация (1025364), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Таким образом, при движенииБГМ по неровностям, вызывающим высокочастотные возмущения на корпусе,необходимо определить такое усилие в демпфере, чтобы вертикальныеускорения,передаваемыенаподрессоренныйкорпус,оставалисьвпределах 0,5g.При высокочастотном воздействии подрессоренный корпус совершаетвертикальные колебания, а все подвески работают одинаково, то есть вносятпрактически одинаковый вклад в формирование картины ускорений.
Высокаяскорость относительного перемещения опорных катков приводит к передачезначительных ускорений на подрессоренный корпус, так как демпфер,подобранный по условию обеспечения заданной средней скорости движениямашины, не успевает «отрабатывать» входящее воздействие. Для уменьшенияпередаваемыхчерездемпферынаподрессоренныйкорпусускоренийнеобходимо, таким образом, снижать степень демпфирования, в частности,целесообразно отключать демпфирование на средних подвесках.Таким образом, в настоящее время определение сопротивления демпферана прямом ходе производится с учетом того, что демпферы расположены накрайних подвесках.151При определении расчетной характеристики демпфера приоритет отдаютвыбору уровня ограничения усилий (путем открытия предохранительногоклапана), в то время как сопротивление демпфера до ограничения усилияявляется второстепенным, и его сохраняют таким же, как для высокого уровнядемпфирования.
Такое решение обусловлено тем, что при движении БГМ понеровностям, вызывающим высокочастотное воздействие на подрессоренныйкорпус, равно как и при движении в «резонансном» режиме, скоростиотносительного перемещения опорных катков гарантированно выше скорости,при которой происходит ограничение усилия, и характеристика низкого уровнядемпфирования до срабатывания предохранительного клапана не влияет наплавность хода БГМ при движении ее в условиях резонанса по продольноугловым и вертикальным колебаниям.На Рис.
4.13, а приведены характеристики демпферов для низкого уровнядемпфирования, подобранных по критерию передачи на подрессоренныйкорпус высокочастотных ускорений не более 0,5g, для БГМ с полной массой34400 кг, оснащенной ПГСП. Для средних подвесок, на которых отсутствуетклапан, при моделировании были использованы характеристики, приведенныена Рис. 4.13, б.Результаты имитационного математического моделирования движенияБГМ по гармоническим неровностям длиной 1 м и высотой 0,05 м со скоростью16 м/с показывают, что ускорения, передаваемые на подрессоренный корпус,составляют 0,56g.
Величина статического хода смещается к значениям порядка0,2 – 0,3 м при выраженном дифференте подрессоренного корпуса на кормумашины порядка 2,460 (около 0,04 радиан) (Рис. 4.14). Это легко объяснитьналичием демпфирования на обратном ходе крайних опорных катков: из-зазначительного сопротивления демпфера задние опорные катки, находясь вдинамическом отрыве, начинают «зависать», а так как центр масс БГМ смещенк корме, то подрессоренный корпус как бы заваливается назад.152абРис. 4.13. Характеристика демпфирующего элементапри низком уровне демпфирования:а –для крайних подвесок; б – для средних подвесок;Rд – сила неупругого сопротивления; fɺ – скорость хода опорного катка;1 – прямой ход; 2 – обратный ходПри наличии дифферента на корму передние подвески разгружаются, азадние, напротив, имеют большие нагрузки, чем в статическом положении.Подобный характер имеют и динамические нагрузки этих подвесок, чтосопровождается снижением вибрационных ускорений, воспринимаемых вносовой части корпуса БГМ, и их ростом в кормовой зоне.Рис.
4.14. Дифферент подрессоренного корпуса:по оси абсцисс – время моделирования, с; по оси ординат – дифферент, рад4.4.3. Определение расчетной характеристики прямого хода демпферапри высоком уровне демпфированияПомимо СП с управляемым демпфированием, несколько уровнейсопротивления демпфера имеют также и многоуровневые СП (так называемые153«фрактальные» СП [62]). Для них сопротивление демпфера на прямом ходепредлагается [62, 94, 95] выбирать таким образом, чтобы выполнялосьсоотношениеciµi = ci+1µi+1,гдеci,µi–коэффициентыжесткостиидемпфирования i-го уровня подрессоривания, ci+1, µi+1 – то же для (i + 1)-гоуровня подрессоривания. Выбор уровня демпфирования для упругого элементанаименьшей жесткости предлагается производить традиционным способом, тоесть таким образом, чтобы ускорения, передаваемые на подрессоренный корпусБГМ при ее движении по профилю дороги, вызывающему низкочастотныевозмущения, не превышали значения в 3,5g.Характеристика демпфирующего элемента на прямом ходе состоит издвух участков (поз.
1 и 3, Рис. 4.2). Сопротивление демпфера на прямом ходе,как показывает А.А. Дмитриев в работе [16], необходимо выбирать такимобразом, чтобы обеспечивался максимальный декремент затухания свободныхколебанийприсохраненииколебательногохарактерадвиженияподрессоренной массы. Кроме этого, в работе [20] автор впервые показывает,что характер колебательного процесса подрессоренного корпуса определяетсясовместным действием упругих и демпфирующих элементов, то естьсовмещенными характеристиками подвески.
В связи с этимвозможноопределение характеристики прямого хода демпфирующего элемента сиспользованием совмещенных характеристик, наиболее целесообразная формакоторых известна.Некоторыми авторами предлагается выбирать сопротивление на прямомходе таким же, как и сопротивление на обратном ходе [26, 27]. Выборположения участка поз.
3 (Рис. 4.2) авторами предлагается производить сиспользованием имитационного математического моделирования движенияБГМпопериодическимнеровностям,соответствующимнаименееблагоприятным условиям движения согласно [20]. Уровень ограничения усилияподбирают максимально возможным таким образом, чтобы ускорения, близкиек 3,5g, достигались в конце хода опорного катка.Впредлагаемомметодеопределениярасчетнойхарактеристики154управляемого демпфирующего элемента выбор сопротивления демпфера такжепроизводится с использованием совмещенных по ходу катка характеристик,однако метод определения наиболее целесообразной для рассматриваемогослучаясовмещеннойхарактеристикиотличаетсяотпредложеннойА.А. Дмитриевым.Первыйшагдляопределенияформысовмещеннойпоходухарактеристики подвески заключается в выборе критерия, определяющегоуровень ограничения усилия в демпфирующем элементе.
Принято считать, чтоводитель в первую очередь должен воспринимать дискомфорт от ускорений,возникающих за счет работы демпфера, так как это будет гарантией возможноболее редких ударов балансиров в ограничители хода и резкого ростапередаваемых на корпус БГМ ускорений. В противном случае возрастает рискразрушенияподвески,еслипредельнонекомфортныедлявосприятияускорения будут возникать из-за ударов балансиров в отбойники.
Кроме этого,колебания, предшествующие удару, не будут восприниматься водителем какнечто опасное и не станут предпосылкой для снижения скорости. Силы же,передаваемые на корпус БГМ при «пробое» подвески, могут достигать 10 – 12статических сил и даже быть выше. Как следствие, ускорения, возникающиепри неконтролируемом и неожиданном «пробое» подвески, могут достигатьзначений в (10 – 15)g и больше. Такие перегрузки, действующие очень малыйотрезок времени (до 60 мкс), сопровождаются сильными болями в областипозвоночникаиголовы[57,58].Вотдельныхслучаяхвозможныкомпрессионные травмы позвоночника, внутренних органов и головного мозга.При действии ускорений в направлении «голова – таз» (Рис. 4.15) спродолжительностью порядка 0,15 – 0,25 с и периодом воздействия около 1 спринято считать, что ускорения порядка (3 – 3,5)g переносятся человеком науровне «довольно неприятных ощущений» [20].Более низкий уровеньускорений, около (2 – 2,5)g, воспринимается как «без замечаний» [58].
При«пробое» подвески ускорения достигают значительно бо́льших значений, и, какбылопоказанораньше,неблагоприятновлияютнасамочувствиеи155работоспособность экипажа. В связи с этим в качестве критерия ограничениясил, действующих в демпфере на прямом ходе, целесообразно принятьзначение ускорений, равное (3 – 3,5)g.Далее, после выбора критерия, позволяющего ограничить усилия вдемпфирующем элементе на прямом ходе, необходимо определить виднаиболее целесообразной совмещенной по ходу характеристики. Так как дляБГМ с высокими показателями энергооснащенности движение по большинствусуществующих трасс будет сопровождаться резонансом по вертикальнымколебаниямсвысокойвероятностью«вылетов»машины,наиболеецелесообразная совмещенная характеристика будет такая, при которойрассеяние энергии колебаний будет максимально возможным во всемдиапазоне ходов опорного катка.
Иными словами, совмещенная по ходухарактеристика подвески должна иметь такой вид, чтобы ускорения,воспринимаемые подрессоренным корпусом при вертикальном падениимашины с заданной высоты, соответствовали выбранному критерию напротяжении практически всего хода подвески. Высота падения при этомдолжнабытьмаксимальновозможной.Примертакойсовмещеннойхарактеристики для БГМ массой 34400 кг, оснащенной ПГСП, представлен наРис. 4.16.Горизонтальный участок совмещенной характеристики в верхней частиграфика свидетельствует о постоянстве суммарной реакции, возникающей вподвеске при прямом ходе катка.
Постоянство суммарной реакции определяеттакже постоянство ускорений, передаваемых на подрессоренный корпус БГМза счет работы СП.Поизвестнымвидамнаиболеецелесообразнойсовмещеннойхарактеристики и характеристики упругого элемента подвески несложнополучить соответствующий этому случаю вид характеристики демпфирующегоэлемента. Однако необходимо учитывать, что на этапе определения расчетнойхарактеристикидемпфирующегохарактеристики неизвестен.элементаточныйвидсовмещенной156Рис.
4.15. Иллюстрация направлений действия перегрузок:(–nz) – «таз – голова»; (+nz) – «голова – таз»; (–nx) – «спина – грудь»;(+nx) – «грудь – спина»; (–ny), (+ny) – «плечо – плечо»Наиболее удобной формой аналитического представления зависимости,позволяющей построить совмещенную характеристику, является уравнениеравновесия, записанное для БГМ при действии на нее силы тяжести.
Еслипредставить БГМ как одномассовую колебательную систему, уравнениеравновесия примет вид:mzɺɺ = Pу + Rд − mg ,(4.16)где m – подрессоренная масса машины, кг;Pу – сила упругого сопротивления, Н;Rд – сила неупругого сопротивления, Н;z̈ – ускорение, воспринимаемое массой, м/с2;g – ускорение свободного падения, м/с2.Выражение(Pу + Pд)определяетформусовмещеннойпоходухарактеристики, и, как видно из уравнения равновесия, является постояннойвеличиной при неизменности воспринимаемого ускорения z̈ .Выражение,определяющеесилусопротивлениядемпфирующегоэлемента в зависимости от скорости вертикального перемещения опорногокатка, с учетом (4.16) имеет вид:157Rд( )µfɺ 2 , при Rд fɺ + Pу ≤ mzɺɺ − mg ;fɺ = mzɺɺ − mg − Pу ,при Rд fɺ + Pу > mzɺɺ − mg ,( )(4.17)( )где µ – коэффициент сопротивления демпфера, Нс2/м2;fɺ – скорость вертикального перемещения опорного катка, м/с.Рис.
4.16. Совмещенная по ходу характеристика подвески:P – суммарная сила; f – ход опорного каткаВерхняястрокав выражении(4.17) описываетвидучастка1характеристики демпфирующего элемента (Рис. 4.2), а нижняя – участка 3.Назначая различные коэффициенты сопротивления µ, можно получитьсемейство характеристик демпфирующего элемента на прямом ходе.Наиболее удобным способом получения характеристики демпфирующегоэлементавэтомслучаеявляетсяиспользованиеимитационногоматематического моделирования падения БГМ с заданной высоты. Высотападения рассчитывается по зависимостиh = ɺɺzf полн g ,(4.18)где h – высота падения, м;fполн – полный ход подвески.Это означает, что для передаваемого на подрессоренный корпусускорения в 3,5g высота падения должна составить 3,5fполн.Для исключения влияния неравномерного распределения массы машиныпо опорным каткам многоопорная БГМ условно приводится к эквивалентной158одноопорнойсистеме.Весэквивалентнойсистемысчитаетсяравнымстатической силе, действующей на опорный каток, и рассчитывается какGэ = ( Gп + ∆Pг ) ( 2nк ) ,где Gп – подрессоренный вес БГМ, Н;∆Pг – составляющая от силы статического натяжения гусеницы, Н.nк – число опорных катков по борту БГМ.Если неравномерность распределения подрессоренных масс велика, истатическая нагрузка на опорные катки различается значительно, необходимопроизводить определение расчетной характеристики демпфирующего элементадля каждой из эквивалентных систем, соответствующих значениям статическихсил.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
