Диссертация (1025364), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Как правило, делают не более двух групп подвесок, рассчитанных наразные статические силы. Вес эквивалентной системы в этом случаеопределяется какGэ = Pст.i ,где Pст.i – статическая сила, приходящаяся на узел i-й группы подвесок, Н.Реализация имитационной ММ определения расчетной характеристикидемпфирующего элемента СП БГМ, выполненная в программном комплексеMATLAB Simulink, представлена на Рис. 4.17.Овалом на Рис.
4.17 выделен блок, позволяющий выбрать коэффициент µсопротивления демпфера до срабатывания предохранительного клапана.На Рис. 4.18 приведены участки записи передаваемых на корпусускорений в зависимости от значения коэффициента сопротивления µ, а наРис. 4.19 – соответствующие этим случаям синтезированные характеристикидемпфирующего элемента. Резкий рост ускорений (в районе 0,7 с от началамоделирования) в случаях а, б и в (Рис. 4.19) объясняется ударом балансира вотбойник, при этом в случае а демпфирование недостаточное, так какускорения в момент касания балансиром отбойника возрастают до значенийвыше 3,5g.
В случае г касание балансиром отбойника происходит без ростаускорений, однако сопротивление демпфера при этом велико.159Рис. 4.17. Реализация имитационной ММ определения расчетнойхарактеристики демпфераНаиболее целесообразными в данном случае значениями коэффициента µявляются такие, при которых касание балансиром отбойника сопровождаетсяфиксацией ускорений на уровне (2,5 – 3,5)g. Для приведенной в качествепримера БГМ с полной массой 34400 кг это соответствует диапазону(6…10) · 104 Нс2/м2.абвгРис.
4.18. Запись ускорений, передаваемых на подрессоренный корпус БГМ,для различных коэффициентов µ:t – время моделирования; z̈ – передаваемые ускорения, м/с2;а – µ = 5·104 Нс2/м2; б – µ = 6·104 Нс2/м2;в – µ = 8·104 Нс2/м2; г – µ = 30·104 Нс2/м2Алгоритм определения расчетной характеристики демпфера для высокогоуровня демпфирования можно представить в виде блок-схемы (Рис. 4.20).160Рис.
4.19. Варианты синтезированных демпфирующих характеристик:1 – µ = 5·104 Нс2/м2; 2 – µ = 6·104 Нс2/м2;3 – µ = 8·104 Нс2/м2; 4 – µ = 30·104 Нс2/м2;Rд – сила неупругого сопротивления, Н; V – скорость перемещения катка, м/сЗадание желаемых z̈0 и µ0Вычисление hmaxhmax = ɺɺz0 f полн gМодель паденияодномассовой БГМЗадание µ<µ0Определение фактического z̈ прикасании ограничителя ходаЗадание µ>µ0нетz̈≥(z̈0 – 0,5)данетz̈ ≤ z̈0даВывод характеристики демпфераКонецРис. 4.20. Блок-схема определения расчетной характеристикипрямого хода демпфера на высоком уровне демпфирования1614.5. Оценка тепловой нагруженности демпфирующих элементовсистемы подрессориванияРассмотренные методы определения расчетных характеристик упругих идемпфирующих элементов СП хорошо подходят для получения статическиххарактеристик, однако не включают учет тепловой нагруженности СП, в товремя как этот фактор может являться определяющим с точки зренияработоспособности конструкции.Как показывают многочисленные исследования, ПГР современных БГМявляютсяустройствами,имеющимивысокиепоказателитепловойнагруженности.
Тепловая мощность, рассеиваемая демпферами во времядвижения машины по неровностям, может составлять до 10% от мощностисиловой установки, размещенной на машине [20, 60].ПГР при работе прогреваются неравномерно, даже в установившемсярежиме имеет место неравномерное распределения тепла по периметру узла.Наибольшуютепловуюнагруженностьимеютзоныгидроцилиндра,соответствующие поверхностям скольжения уплотнений поршня, а такжеучастки корпуса, где располагаются элементы дроссельной системы, дающиемаксимальный перепад давлений. Пневматические камеры пневмоцилиндров,как правило, нагреваются значительно меньше, а средняя их температура можетбыть ниже пиковой температуры корпуса ПГР на 20 – 30 0С.
Рабочая жидкостьвнутри ПГР, несмотря на развитое турбулентное движение, также прогреваетсянеравномерно, образуя локальные зоны с более высокой температурой посравнению с усредненными показателями.В связи с этим анализ теплонагруженности ПГР на этапе проектированияявляется столь же важным, как и другие аспекты, связанные с разработкойустройства.Стендовые испытания являются наиболее эффективным способомопределения различных параметров ПГР, так как позволяют задаватьвозмущение практически любой формы, амплитуды и частоты. Кроме этого,удобство стендовых испытаний заключается также в возможности исключить162влияние неподрессоренных масс и иных элементов БГМ.
Наиболее тяжелыми сточки зрения теплонагруженности являются гармонические воздействия,возникающие при движении БГМ по накатанным трассам синусоидальногопрофиля (то есть режим резонанса по продольно-угловым и вертикальнымколебаниям), а также при движении по высокочастотному профилю,вызывающему т.н. ускорения «тряски». Математическое моделированиестендовыхиспытанийявляетсяхорошимспособомисследованиянагруженности ПГР и позволяет не прибегать к дорогостоящему изготовлениюединичных экземпляров СП.Результаты, полученные при стендовых испытаниях, имеют менееблагоприятные значения, чем при натурных испытаниях движения машины понеровностям. Это связано с низкой интенсивностью теплоотдачи, однакопозволяет определить максимальные температуры ПГР в различных режимахнагружения.
Имитационное математическое моделирование нагружения ПГРпри движении БГМ по неровностям позволяет устранить недостатокэкспериментальногостендовогоисследования,связанныйснизкойинтенсивностью теплоотвода, путем задания коэффициентов теплоотдачи,соответствующих таковым при движении машины.Такимобразом,алгоритмоценкитеплонагруженностиПГРприимитационном математическом моделировании выглядит следующим образом:1. Определение статических и динамических характеристик упругих идемпфирующих элементов ПГР путем имитационного математическогомоделирования ее нагружения воздействиями различных амплитуд и частот безучета нагрева.2. Нагружение ПГР возмущениями, соответствующими наиболее тяжелымрежимам движения БГМ.3.
Оценка интенсивности нагрева ПГР и определение температурыустановившегося режима.4. Оценка изменения сил упругого и неупругого сопротивления вустановившемся тепловом режиме работы ПГР.1635. Формированиерекомендацийповыборупараметровсистемыохлаждения ПГР.4.6.Путиснижениятепловойнагруженностидемпфирующихэлементов системы подрессориванияСовременные БГМ, имеющие высокие показатели удельных мощностей,оснащены также и СП, позволяющей реализовать высокие средние скоростидвижения. В свою очередь, одним из требований к СП является компактностьузлов.Всовокупностиобаэтихфактораопределяютвысокуютеплонагруженность агрегатов СП.Для снижения теплонагруженности необходимо поступиться каким-либоиз важных свойств СП: либо способностью демпфирующего элемента крассеянию энергии, либо ее удельными массогабаритными показателями.
Какправило, это невозможно. Линейные размеры СП ограничены объемом впроектируемой машине, отведенным под узлы ходовой части машины, аснижение качества СП не позволит обеспечить заданные показатели плавностихода и быстроходности БГМ.Для вновь проектируемых БГМ, а равно для модернизируемыхсуществующихмашинможнопредложитьтривариантаснижениятеплонагруженности, которые можно использовать как по отдельности, так исовместно:1. Применение многоуровневых СП: фрактальных и релаксационных.2. Применение управляемых СП: активных и адаптивных подвесок.3. Применение принудительного охлаждения для СП.Как показывают исследования [26, 27, 62], применение многоуровневыхСП позволяет ограничить мощность тепловыделения в высокочастотномдиапазоневозмущенийзасчетработывэтомдиапазонеуровняподрессоривания высокой жесткости, обладающего низким коэффициентомдемпфирования.
При движении машины по профилю дороги, вызывающемурезонанс по продольно-угловым колебаниям, мощность тепловыделения такжебудет несколько ниже в сравнении с традиционной СП, так как высокое164сопротивление демпфера в уровне низкой жесткости обеспечивает меньшуюамплитуду колебаний корпуса [62].Тем не менее, такой путь снижения теплонагруженности может бытьнедостаточноэффективным,поэтомуможновоспользоватьсяинымиспособами.Разработка адаптивной СП, как правило, с управлением демпфированием,позволитобеспечитьтеплонагруженноститребуемыеСП,показателисопоставимыесплавностипассивнойходаБГМифрактальнойдвухуровневой подвеской [72].Наиболее универсальным способом снижения теплонагруженности СПявляется применение системы принудительного жидкостного охлаждения ПГР.Применение системы охлаждения позволяет снизить температуру ПГР,установленных на крайних подвесках, за счет некоторого нагрева среднихподвесок и интенсификации теплообмена с окружающей средой.
Кроме этого,при низких температурах наружного воздуха применение системы охлажденияс контуром подогрева позволит поднять температуру ПГР до приемлемыхтемператур с целью снижения вязкости жидкости и обеспечения требуемых всоответствии с режимом движения характеристик.При оценке эффективности системы принудительного охлаждения можнопользоваться следующим алгоритмом:1. Определение суммарной мощности тепловыделения во всех ПГР придвижениимашиныпонаименееблагоприятномусточкизрениятеплонагруженности профилю дороги.2. Определение эффективной площади поверхности теплообмена.3. Расчет коэффициентов теплоотдачи для теплообменника.4. Определение температуры установившегося теплового режима путемсравнениямощноститепловыделениясмощностьютеплоотдачитеплообменника.5.
Оценкаэффективностипринудительногоохлажденияпутемимитационного математического моделирования нагружения ПГР с системой165охлаждения в сравнении с ПГР без охлаждения.Проведем оценку теплонагруженности ПГР КМ 6х6, рассмотренной вглаве 3.4.6.1.Оценкатепловойнагруженностипневмогидравлическойрессоры колесной машины 6х6В Таблице 16 представлены различные варианты конструктивногоисполнения систем охлаждения для ПГР КМ 6х6, а в Таблице 17 – параметрынагружения для этой ПГР. Анализ изменения теплонагруженности проводилсяв сравнении с нагруженностью ПГР без принудительного охлаждения путемимитационного математического моделирования. При моделировании тепловаяинерция теплоносителя системы охлаждения не учитывалась, а работатеплообменника была заменена его эквивалентной площадью, приведенной кодной ПГР, и эквивалентным коэффициентом конвективного теплообмена.НаРис.4.21и4.22представленырезультатыимитационногоматематического моделирования для ПГР КМ 6х6, а в Таблице 18 указанычисловые значения температур установившегося режима и степени уменьшениятеплонагруженности.Видно, что увеличение площади теплообмена вкупе с интенсификациейпроцессов теплоотдачи за счет принудительного обдува радиатора влечет засобой значительное снижение теплонагруженности ПГР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
