Диссертация (1025364), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Практика эксплуатацииГМ и многоосных КМ показывает, что при движении по деформируемымгрунтам машины «накатывают» достаточно характерные периодическиенеровности, длина которых зависит от размеров машины и средних скоростейдвижения. Протяженность таких участков может быть достаточно большой.Также известно, что именно такой вид профиля опорной поверхности является47наименее благоприятным с точки зрения плавности хода. В работах [20, 61]авторами приводятся результаты обработки экспериментальных данных пораспределению высот и длин неровностей, встречающихся в средней полосеРоссии (Рис. 1.9).В работе [61] авторами показана возможность получения достаточноэффективной оценки закона распределения высот неровностей на основеметодов теории выбросов стационарных случайных функций.В настоящее время применение находят оба подхода к описаниювнешних условий движения БТМ.
Использование спектральных способовпредставления микропрофиля пути позволяет сравнительно несложнымобразом охватить сразу всю совокупность заданных дорожных условий. Вместес тем, при необходимости определения функции распределения высотнеровностейвзаданныхусловияхдвижениянеобходимоприменениестатистических характеристик микропрофиля.Г.О.
Котиев в [34] использует метод канонических представлений длясинтезапрофиляпрямолинейнойтрассы,применяяприэтомэкспериментальную корреляционную функцию высот неровностей и углапоперечного наклона:z ( x) =a0 ∞+ ∑ ( aK cos ω K x + bK sin ω K x ).21Отдельно Г.О. Котиев предлагает синтезировать «средний» профиль zср=zср(x) иуклон ψ = ψ(x) в поперечной плоскости. Предложенный Г.О. Котиевым методпозволяет моделировать достаточно протяженные прямолинейные трассы БТМдля различных регионов с достаточной для практических расчетов точностью,что дает возможность исследовать поведение БТМ максимально приближеннок реальным рабочим процессам.
Следует отметить, однако, что использованиеканонических представлений вносит методическую ошибку и требуетзначительного объема вычислений для обеспечения заданной сходимости.Важнымаспектомвпредставлениивнешнихусловий,помимопродольного профиля пути, является также и анализ возможности движения по48ограничениям тяговых свойств машины, определяемых совместной работойдвигателя и трансмиссионной установки.
Наиболее простым способом такойоценки является исследование величин сопротивления движению и сцепления сопорной поверхностью.абРис. 1.9. Функция распределения по пути:а – высот неровностей; б – длин неровностей;1 – трассы ГМ; 2 – грунтовые дорогиКоэффициент сопротивления движению fгр отражает затраты мощности,необходимые для движения БТМ по заданному профилю дороги. В случае еслиfгр превысит коэффициент сцепления, движение будет невозможно. Какправило, при рассмотрении задач плавности хода принимают отсутствие связикоэффициента сопротивления движению и скорости перемещения БТМ [61]. Влитературе можно найти средние экспериментальные значения fгр [28, 55, 78],однако это представление не всегда является оправданным.
В.А. Савочкин иА.А. Дмитриевпредлагаютиспользоватьэкспоненциальныйзаконраспределения коэффициента сопротивления движению, основанный наприменении принципа максимума энтропии:()Φ x ( f гр ) = 1 − exp − f гр m ( f гр ) , f гр ≥ 0,при этом необходимо знать математическое ожидание m(fгр) коэффициентасопротивления движению по пути.Многочисленные исследования [28, 78] показывают, что тяговыевозможности машины далеко не всегда можно реализовать в полном объеме,заложенном в возможностях МТУ.
Возможность реализации тягового усилия49на опорной поверхности зависит от коэффициента сцепления ϕгр иопределяется весом машины, то есть, иными словами, максимальное значениесилы тяги и силы сцепления имеет прямое ограничение [55].В общем случае значение коэффициента сцепления может менятьсязначительно, однако для ряда типовых трасс при определенных дорожныхусловиях его изменение незначительно, что дает возможность представить егочерез равномерный закон распределения [61], так как в этих пределахкоэффициент сцепления является случайной функцией пути.1.6.Математическоемоделированиедвижениябыстроходныхтранспортных машинС развитием и широким распространением вычислительной техникибольшуюпопулярностьобрелиметоды,основанныенапримененииматематического моделирования реальных процессов [1, 20, 74, 86, 87], в томчисле имитационного математического моделирования [34, 35, 63].
Реализациятаких методов заключается в представлении поведения БТМ при ее движениипо наперед заданному профилю дороги в виде системы дифференциальныхуравнений с наложенными связями. Имитационная ММ с определеннойточностьюописываетпроцессытак,каконипроисходилибывдействительности.Первые ММ дублировали аналитические методики, то есть представлялитак называемые линейные модели – модели, описывающие динамикуподрессоренного корпуса с помощью линейных дифференциальных уравненийвторого порядка [6, 32, 33, 46, 65], решение которых можно провестианалитически.
«Линейные» ММ имеют ряд допущений. Так, ГМ приводится кмногоопорной КМ, влиянием гусеничного обвода на колебания корпусапренебрегают,адвижениеполагаютравномерным,идущимвдольгоризонтальной оси системы координат, связанной с опорной поверхностью.Движение катков по опорной поверхности полагают безотрывным, то есть насистему наложены исключительно удерживающие связи. Подвеска ГМприводится к свечной, а реальные характеристики упругого и демпфирующего50элементов заменяются эквивалентными линейными характеристиками.Необходимость аналитического решения нелинейных дифференциальныхуравнений привела к развитию различных методов линеаризации, наиболеепростым из которых является «простейший» метод [11, 52]. Этот метод частоиспользуют при исследовании малых колебаний, происходящих вокруг какогото наперед заданного положения. Чаще всего – при исследованиях малыхколебаний подрессоренного корпуса в окрестности статического хода.«Простейший» метод линеаризации основан на допущении, что колебаниясистемы с нелинейными характеристиками происходят по линейному закону.Тогда эквивалентную жесткость системы подбирают таким образом, чтобыприближенное решение удовлетворяло точному в двух точках: в положенииравновесия и в точке максимального отклонения от положения равновесия.Несмотря на очевидную простоту такого метода, использовать его при большихамплитудахколебанийнекорректно.Еслиамплитудыколебанийподрессоренного корпуса велики, целесообразно применение метода прямойлинеаризации, то есть замены нелинейной характеристики упругого элементаналинейную,равнуюпоэнергоемкости[11,52].Характеристикудемпфирующего элемента подвески также линеаризуют, приводя к некоторойусредненной, имеющей одинаковые коэффициенты демпфирования на прямоми обратном ходах, таким образом, чтобы мощность рассеивания энергии былатакая же, как и у исходного нелинейного демпфера.
Такие методылинеаризации и сейчас используются в ММ при исследовании поведениякорпуса машины спектральными методами.А.А. Дмитриев отмечает, однако, что подобного рода линеаризации немогут обеспечить достаточно точного описания реальных процессов, даваявесьма грубое и упрощенное представление о колебаниях корпуса ГМ. Кромеэтого, рассмотрение движения ГМ как системы с только удерживающимисвязяминепозволяетрассмотретьееповедениевнаиболеечастовстречающихся режимах движения, сопровождающихся отрывом катков отопорного основания.
Зачастую полученные при моделировании результаты51имеют настолько серьезное расхождение с экспериментом, что не могут бытьиспользованы даже для оценочных расчетов, а предлагаемые расчетныеметоды, основанные на исследованиях малых колебаний корпуса, не могутудовлетворять потребностям практических задач [20].Для практического применения более точных ММ движения БГМнеобходимо использование аналитических методов линеаризации, дающихменьшие погрешности в широком диапазоне изменения аргумента, то естьперемещения и скорости перемещения опорного катка.
Наиболее удобным изних является метод гармонической линеаризации, с помощью которогосравнительно несложно провести хороший качественный анализ колебанийкорпуса, а полученные решения будут справедливы с точностью до первойгармоники, если ограничиваться первой же гармоникой разложения функций вряд Фурье. «Основным преимуществом аналитических методов исследованиясистем подрессоривания является то, что они позволяют получить ряд важныхпрактических рекомендаций общего характера, справедливых не только дляданной системы подрессоривания, но и для целого класса систем, имеющихопределенные общие свойства» [20].Параллельно с развитием аналитических методов были созданы также иММ движения БТМ по неровностям для исследования с использованиемчисленных методов на ЭВМ.
На первых этапах, однако, дифференциальныеуравнения в ММ использовались такие же, как и в аналитических методах, чтонакладывалодополнительныеограничениянаточностьрешения.Недостаточное развитие вычислительной техники и низкая производительностьрасчетных систем серьезно ограничивали точность расчетов, так как численноеинтегрирование даже простых дифференциальных уравнений требовалозначительных временны́х затрат. Повышать точность введением более сложныхсистем уравнений было тяжело не только и не столько по причине сложностиих выведения, сколько из-за больших временны́х затрат, необходимых дляполучения решения. Тем не менее, в таких моделях уже учитывались какнелинейность характеристик СП, так и наличие неудерживающих связей ГМ с52грунтом, динамика гусеничного обвода и опорных катков [20, 74, 86, 87].Подвеска, однако, вне зависимости от типа приводилась к эквивалентнойсвечной, а перемещение катка принималось строго вертикальным.
Такиеупрощения накладывали ограничения на границы адекватности модели. Вчастности, весьма затруднительно было исследовать влияние гусеничногообвода в области крайних катков, а также воздействие профиля дороги, реакцияот которого направлена не строго вертикально. Результаты выходилинедостоверными. Отдельным недостатком моделей был способ заданияскорости движения машины в виде принудительно приложенной к корпусугоризонтальной связи, не существующей в действительности.Постепенное развитие ЭВМ и повышение их быстродействия позволилисущественно повысить сложность ММ движения ГМ. Исчезла необходимостьсведения кинематики подвески к свечной и появилась возможность учетареальной кинематики. Стал возможен более точный учет влияния гусеничногообвода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
