Диссертация (1025364), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Дмитриев отмечает, что, даже для линейныххарактеристик элементов релаксационной СП в случае безотрывного движениякатковмашиныпогрунту,эквивалентныезначенияжесткостныхидиссипативных коэффициентов зависят от частоты внешнего возмущения.Каждый из этих параметров определяется при этом характеристиками покрайней мере двух элементов СП. Такого рода сложность не позволяетпровести полный анализ системы и выявить общие, полезные для практическихрасчетов качества подвески.
В работе [16] А.А. Дмитриев, вместе с тем,отмечает целесообразность выбора коэффициента демпфирования из условияобеспечения максимального декремента затухания свободных колебанийподрессоренной массы. Диапазон соотношения жесткостей упругих элементовприэтомпредлагаетсявыбиратьтаким,чтобыхарактердвиженияподрессоренной массы оставался колебательным. Установка амортизаторовмаксимальной мощности на машину с релаксационной СП, таким образом,позволяет значительно снизить величины амплитуд угловых колебаний корпусана «резонансных» и «зарезонансных» режимах движения машины посравнению с традиционной СП.
При этом наблюдается сохранение вдопускаемыхпределахзначенийвертикальныхускоренийнеровностях при движении машины с максимальной скоростью.намелких37Фрактальным СП к настоящему времени посвящено значительноеколичество работ. В частности, в работах [94, 95] авторы показывают, что вмногоуровневых подвесках каждый упругодемпфирующий элемент «настроен»на свой частотный диапазон, наиболее эффективно работая именно в нем.Произведение же отношения жесткостей соседних по диапазону возмущающихчастотупругихэлементовиобратногоотношениякоэффициентовсопротивления соответствующих им демпферов должно быть постоянным иравным отношению частот, на которые «настроены» данные элементы.
Стоитотметить недостаток такого подхода: фрактальная подвеска, полученная поэтой методике, должна будет иметь бесконечное число фрактальных элементов,подобранных так, чтобы диапазон их работы перекрывал все возможныедиапазоны частот возмущающих воздействий. Очевидно, что это невозможнореализовать практически. Тем не менее, существуют СП, которые можноотнести к фрактальным подвескам. Например, ПГР с двумя ступенямидавления, разработанная в ОКБ-40 ЗАО «ММЗ» (Рис.
1.2), являетсядвухуровневой ПГР фрактального типа.Л.Ф. Жеглов в [24] приводит результаты синтеза релаксационныхпассивных СП, отмечая при этом невозможность создания подвески,удовлетворяющей критериям плавности хода для любых дорожных условий.Инымисловами,авторпоказывает,чторелаксационныеСПсхарактеристиками, близкими к оптимальным, отвечают требованиям только вузком диапазоне условий движения, а при смене режима движения необходимоменять параметры подвески, то есть производить управление СП в реальномвремени.Однако,какпоказалидальнейшиеисследования,возможносуществование СП, не требующей управления. В работе [62] Е.Б.
Сарачпоказывает пути создания фрактальной СП на пассивных элементах,обеспечивающей высокие показатели плавности хода практически во всемдиапазоне частот возмущений, действующих на БТМ.Обзорработпоказал,чтопредлагаемыеметодыопределенияхарактеристик упругих и демпфирующих элементов подвески носят достаточно38общий характер, хотя и позволяют проводить проектировочный расчет кактрадиционных, так и фрактальных СП.
Кроме этого, неуклонно возрастающиепоказатели удельных мощностей современных БТМ, позволяющие обеспечитьболее высокие значения средних скоростей их движения, обуславливаютизменение режимов работы СП.Открытым остается также вопрос орациональном выборе характеристик СП в разрезе теплонагруженности ПГУСП (пневмогидравлических амортизаторов (ПГА) и ПГР). Отсутствует исистематизированныйметодопределенияпараметровупругихидемпфирующих элементов подвески по заданным тактико-техническимтребованиям к разрабатываемому объекту. Исследование таких системаналитическинепредставляетсявозможным,таккакдажепростыенелинейности характеристик приводят к необходимости линеаризации, анаиболее удобный и точный ее метод – метод гармонической линеаризации –требует вычисления достаточно больших рядов, которые, в свою очередь, могутплохо сходиться.
Поэтому единственно возможным практическим методомисследования остается имитационное математическое моделирование подвескикак отдельно, так и в рамках движения БТМ в целом.1.3. Методы определения нагруженности и тепловой напряженностипневмогидравлическихустройствсистемыподрессориваниябыстроходных транспортных машинКак отмечалось ранее, использование ПГУ СП, таких как ПГА и ПГР,позволяет обеспечить высокие показатели плавности хода БТМ. В своюочередь, повышение качества СП позволяет достичь более высоких среднихскоростей движения ТС. Однако компактность конструкции и значительноедемпфирование, необходимое для достижения заданной плавности хода в«резонансном» режиме движения, приводят к серьезному росту силовой итепловой нагруженности устройства. Высокая нагруженность узла не толькосокращает долговечность, но и приводит к нестабильности характеристик,снижая скорость движения машины и комфорт экипажа.
Такие явления влекутзасобойнеобходимостьисследованиянагруженностиитепловой39напряженности ПГУ БТМ.А.О. Никитин, рассматривая напряженность демпфирующего узла СП[46], указывает на снижение тепловых потерь при увеличении эффективностидемпфирования. Вместе с тем, увеличение жесткости подвески, необходимоедля обеспечения больших значений удельной потенциальной энергии СП,влечет за собой повышение рассеиваемых тепловых мощностей и ответныйрост потребного гашения колебаний корпуса.Вработе[20]отмечается,чтосущественноедемпфирование,необходимое для обеспечения высоких показателей плавности хода придвижении машины в «резонансном» режиме, приводит к рассеиваниюзначительной тепловой энергии.
В некоторых случаях тепловыделение идетнастолько интенсивно, что приводит к разрушению устройства. Тепловыемощности, генерирующиеся в амортизаторах, могут в отдельных режимахдвижения достигать значений, сопоставимых с мощностью двигателя. Кромеэтого, А.А. Дмитриев приводит данные экспериментального исследованиямашины весом в 12 тонн, свидетельствующие о трате мощности двигателя нарассеивание энергии в демпфирующих элементах. Приводятся выводы о том,что наиболее эффективной СП будет та, что обеспечивает наивысшиепоказателиплавностидемпфирующемходаэлементе.принаименьшихОцениватьтепловыхтеплонагруженностьпотеряхвамортизатораавторы работы [20] предлагают проводить аналитически с использованиемгармонической линеаризации.
Кроме этого, авторы приводят конкретныерекомендациипоснижениютепловойнапряженностиамортизаторовтрадиционных СП, заключающиеся в следующих позициях: характеристикиамортизаторов на обратном ходе выполнять предельными по «зависанию»катка при движении машины в «резонансных» режимах; жесткость упругихэлементов необходимо выбирать из условия минимально возможной частотыпродольно-угловых колебаний корпуса;динамическийход необходимовыбирать максимально возможный по условиям компоновки и прочностиупругих элементов.40В работе [20] авторами отмечается также, что хорошим способомисследования тепловой напряженности являются стендовые испытания.
Тем неменее, такой метод подходит только для уже изготовленных конструкций, хотягораздо чаще необходима оценка нагруженности изделия на стадии разработки.Вместе с тем, в приведенных работах проводится учет толькотепловыделения, происходящего за счет работы сил вязкого трения, то есть засчет потерь при перетекании жидкости через дроссельные отверстия. Однако вПГУ значительные силы трения могут реализовываться и при трении в зонахуплотнений и направляющих устройств, кроме этого, в отличие отамортизаторов, в ПГУ источником периодического тепловыделения являетсятакже и сжатый газ. Происходящий теплообмен между различными частямиПГУ приводит к постоянным изменениям параметров и физических свойстврабочих тел и металлических конструкций (плотность, вязкость, коэффициентысжимаемости и теплопроводности, теплоемкость и др.), что, в свою очередь,влияет на процессы тепловыделения и теплообмена с окружающей средой.Исследование аналитическими путями тепловой напряженности ПГУ являетсякрайне сложной задачей, а зачастую и невозможной.
Исследовать женагруженность экспериментальными методами возможно только на этапе,когда устройство уже создано. На стадии проектирования экспериментальныеметоды не подходят. Поэтому хорошим способом изучения поведения системподрессоривания является имитационное математическое моделирование.Исследоватьнагруженностьитепловуюнапряженностьпутемматематического моделирования рекомендуют многие авторы. В частности, вработе [74] описан метод исследования теплонагруженности ПГР привоздействии на нее гармонически изменяющегося усилия. Авторы работыпредлагают дифференциальное уравнение, решать которое можно какприближенными методами, так и путем имитационного математическогомоделирования на электронно-вычислительной машине (ЭВМ).
Принятые вмодели допущения о несжимаемости жидкости и неизменности физическихсвойств рабочих тел существенно упрощают расчеты, однако приводят к41неуниверсальности ММ, хотя и демонстрируют достаточную сходимость срезультатами экспериментов. Приведенный метод имеет дополнительно тотнедостаток, что требует индивидуальной корректировки коэффициентов,входящих в дифференциальное уравнение, накладывая тем самым ограничениена границы адекватности ММ и удобство работы с ней.Математическому моделированию в вопросах исследования тепловойнапряженности демпфирующих устройств посвящен и ряд работ зарубежныхавторов.
Так, в работе [88] приводятся ММ амортизатора «Порше». Исследуяработу амортизатора при различных частотах возмущения, авторы приходят квыводу о необходимости учета явления гистерезиса скоростной характеристикиамортизатора при высоких частотах нагружения. Отмечено, что моделиразличаются разной степенью детализации внутреннего устройства демпфера,при этом наибольшую сходимость с результатами эксперимента показываютболее сложные модели, хотя они требуют наибольшего времени расчета.К. Ли в работе [93] приводит результаты математического моделированияоднотрубного амортизатора с дисковым клапаном. Описанная им модельустройства, учитывающая нагрев и кавитацию жидкости, дает высокуюсогласованность с результатами эксперимента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
