Дядченко М.Г., Котиев Г.О., Наумов В.Н. - Основы расчета систем подрессоривания ГМ на ЭВМ (1037719), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Конкретные значения могут составлять, например, соответственно 0,05 м/c и 0,05 рад/с для скоростей и 0,01 м/с2 и 0,01 рад/с2 для ускорений.На рисунке 1.3 приведен пример записи вертикальных колебаний центра массмашины. Анализ колебаний состоит из следующих шагов:Определяется статическое положение корпуса ТМ как последняя точка, рассчитанная в процессе моделирования данной переменной.
Таким путем определяютсязначения вертикальной координаты центра масс zc0 и дифферента корпуса в положении статического равновесия ϕ0.После определения положения равновесия становится возможным выделить размахи колебаний и вычислить их период. Для этого определяется время от моментадостижения одного экстремума до другого, лежащего по другую сторону положения равновесия (рис 1.3). Для повышения точности результата усредняются данные по всем экстремумам, отраженным в записи колебаний. Удвоенное время одного размаха колебаний представляет собой период соответствующих колебаний вертикальных или угловых – Tz и Tϕ соответственно.6Для определения интенсивности затухания колебаний измеряются отклонения координат от положения статического равновесия в точках экстремумов, определенных в предыдущем шаге (рис 1.3).
Интенсивность затухания вычисляется подвум соседним экстремумам с амплитудами A1 и A2 соответственно, как:2 A1 ν = 2 .A Относительная потенциальная энергия подвески может быть вычислена независимо от моделирования и анализа колебаний корпуса ТМ по формуле:N K f•λ=2∑ ∫ PУi (f)dfi =1 0, гдеm0gPУi(f) - зависимость упругой силы в рессоре i-го катка от относительного ходакатка fi;NK - число катков по борту;m0 - масса подрессоренного корпуса;g - ускорение свободного падения.zcA1A2zc0T’Т/2zcначt0Рис 1.31.2 Скоростные характеристики гусеничной машины.Этап исследования вынужденных колебаний корпуса ГМ дает наиболее общую иполную информацию, позволяющую судить о качестве системы подрессоривания.Данный этап, особенно получение скоростных характеристик подвески, сопряженс наибольшими затратами машинного времени.
К характеристикам, оцениваемымна этапе исследования вынужденных колебаний, относятся:- вид скоростных характеристик и конкретные значения высот периодическихнеровностей, преодолеваемых ТМ без достижения на месте механика-водителяпредельных вертикальных ускорений ускорений (например, 3,5g, где g - ускорение свободного падения) и "пробоев" подвески;7- амплитудно-частотные характеристики колебаний корпуса;- амплитудно-частотная характеристика по ускорениям "тряски" (высокочастотным вертикальным ускорениям).Скоростная характеристика - это зависимость высоты неровности, преодолеваемой ГМ без достижения контрольного параметра, от скорости машины при движении по периодическим (гармоническим) неровностям.Обычно строятся характеристики по «пробою» подвески (достижение катком ограничителя хода) и вертикальным ускорениям 3,5g на месте механика-водителя надлинах неровностей 0,5L÷4L, где L - база машины (длина опорной поверхности).Кроме того, на этом этапе определяется амплитудно-частотная характеристика повертикальным ускорениям «тряски» на месте механика-водителя на периодических неровностях малой длины.Для построения скоростных характеристик по «пробою» и ускорениям 3,5g наместе водителя моделируется движение ТМ по периодическим неровностям гармонического профиля.
Первоначально машина находится на горизонтальной поверхности. Все обобщенные координаты имеют значения, соответствующие положению статического равновесия. Далее моделируется съезд ТМ на неровностигармонического профиля таким образом, что первоначально она преодолеваетвпадину профиля, и прохождение пути, достаточного для того, чтобы параметрыколебаний установились (обычно 5÷8 неровностей).
В процессе моделированияотслеживается значение вертикальных ускорений на месте механика-водителя исравнивается с контрольным значением.Для нахождения точек скоростных характеристик следует использовать метод половинного деления, состоящий в данном случае в следующем (рис. 1.4):1. Задается скорость, для которой рассчитывается точка скоростной характеристики;2. Выбирается начальное приближение, то есть две высоты неровности, при одной изHA=L/2A=LA=2LHвHсрH0Hн0V0Рис.
1.4V8которых контрольный параметр достигается, а при другой - нет. Правильный выборначального приближения гарантирует сходимость метода половинного деления;3. Моделирование прохождения трассы с высотой неровности, взятой как среднеев промежутке между двумя начальными приближениями. Если при этом был достигнут контрольный параметр, то в среднюю точку переносится верхнее приближение, иначе - нижнее. Таким образом, интервал сужается вдвое;4. Процесс продолжается до достижения желаемой точности.Этот алгоритм изображен в виде блок-схемы на рисунке 1.5.Амплитудно-частотная характеристика по ускорениям тряски рассчитывается длянескольких значений скоростей при длине неровности, примерно равной расстоянию между катками машины и высоте неровностей, равной 0,05 м.В соответствии с требованиями к подвескам современных транспортных машинзначения показателей плавности хода должны составлять:- ускорения «тряски»: 0,5g ÷ 0,7g;- минимальная проходная высота неровности по «пробою» и «3,5g»— 0,20 м.Характеристики, полученные на этом этапе, дают достаточное, хотя и не полноепредставление о качестве ходовой системы.
Более подробную и достоверную информацию о ней дает 3-ий этап.1.3 Моделирование движения ГМ по трассам с профилем, полученным на основе статистических характеристик трасс.Как правило, неровности трасс моделируются одним из двух способов:1. Как случайный процесс, реализация которого рассчитывается на основе корреляционной функции высот неровностей дорог;2. Как гармонический профиль, генерируемый по функциям распределения высот,длин и числа волн неровностей для наезженных трасс.Профиль трассы в этом случае представляет собой реализацию случайного процесса. Моделируется прохождение машиной участка дороги длиной 500-1000 м сопределением для дальнейшей обработки таких характеристик, как ускорения наместе механика-водителя, усилия в шинах, амортизаторах и упругих элементах,скорости и ускорения катков относительно корпуса и др.
В процессе моделирования поступательная скорость ТМ остается постоянной. Длина трассы выбираетсяиз условия, что она достаточно полно представляет данный случайный процесс.Изучение данных, полученных в результате моделирования, позволит не толькооценить «плавность хода» машины, но и сделать выводы об особенностях конструкции и спрогнозировать нагруженность элементов подвески. Так, наличие ненулевых вертикальных сил от грунта на направляющем или ведущем колесе свидетельствует о том, что при движении имело место их "утыкание" в неровностигрунта и, возможно, необходимо изменение геометрии ходовой части.
Записиусилий в амортизаторах и рессорах дают исходные данные для расчетов этих элементов на долговечность.Оцениваемые выходные параметры:1. среднеквадратические ускорения на месте механика-водителя;2. частота пробоев, если скорость задана, или средняя скорость.Среднеквадратические ускорения на месте механика-водителя и частота «пробоев» служат оценочным параметром плавности хода. Расчетная зависимость:9НачалоHн=0;V0; ε; HвВ точке Hв достигнутконтрольный параметр?нетдадаHн|HHвB –- HH| < εнетHср = (Hв + Hн)/2даВ точке Hср достигнутконтрольный параметр?нетHн = HсрHв = HсрРезультат:H0 = (Hн+Hв)/2КонецРис.2.31.5РисHн=Hв;Hв=2Hв10&z&CK1T 2&z& dt , где=T0 ∫00T0 - время наблюдения, с;&z& - текущее значение ускорения на участке.В качестве предельно допустимых принимаются среднеквадратические вертикальные ускорения 0,7g.На этом этапе возможен выход на оценку тепловой нагруженности амортизаторови долговечности узлов подвески.2.
Математическая модель2.1 Основные допущения.Исходя из совокупности поставленных задач по определению «плавности» хода,которые должны быть решены математическим моделированием на ЭВМ, сформулируем требования, которым должна удовлетворять модель движения ТМ потрассе:- модель должна отражать совместную динамику корпуса и ходовой части;- в модели должен быть учтен неудерживающий характер связей, наложенных наТМ;- результатами моделирования должны быть силовые и кинематические параметры движения машины;- модель должна быть как можно более универсальной в отношении ТМ с различными конструктивными параметрами, а также в отношении характера дорожных условий;- для практической реализации математической модели должны использоватьсянаиболее эффективные вычислительные методы.При математическом описании динамики прямолинейного движения ТМ принятыследующие допущения:1.
дорожные условия одинаковы под обеими гусеницами, профиль трассы недеформируемый, кусочно-линейный;2. система симметрична относительно продольной оси, проходящей через центртяжести корпуса машины;3. корпус недеформируем;4. трение в шарнирах, подшипниках пренебрежимо мало;5. величина проекции скорости центра масс машины на горизонтальную ось постоянна;6. гусеница представлена упругой невесомой нитью, натяжение которой на всехучастках одинаково.Принятые допущения позволяют рассматривать движение машины в вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести корпуса ТМ.Исходным данными для моделирования являются инерционные, кинематическиеи силовые параметры машины, а также дорожные условия, а именно:- масса ТМ;- момент инерции относительно продольной оси, проходящей через центр тяжести;11- геометрические параметры ходовой части (координаты катков относительноцентра тяжести корпуса машины, координаты ведущих и направляющих колеси т.д.);- силовые характеристики индивидуальных подвесок катков (колес), как функции ходов и скоростей перемещения катков относительно корпуса;- характеристики изменения радиальных сил деформаций бандажей катков(шин), как функция изменения радиусов контакта катков с поверхностью;- функция кусочно-линейного профиля трассы в вертикальной плоскости, заданная координатами точек.При этом следует отметить, что массы неподрессоренных элементов ходовой части приведены к оси катков, а подвеска считается "свечной" (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
