Разработка методов расчета опорно-тяговых характеристик колесных машин по заданным дорожно-грунтовым условиям в районах эксплуатации

Глава 7. Методика расчета средней вероятностной скорости движения колесной машины на маршруте, включающем типичные участки дорог с твердым покрытием, грунтовых дорог и местности [3].

Разработана методика оценки эффективности движения многоосной колесной машины в дорожно-грунтовых условиях заданного региона эксплуатации. Эталонный расчетный маршрут разработан на примере ДГУ, характеризуемых грунтом - суглинок и представлен семью характерными участками.

Характеристика участков. Протяженность участков и дорожно-грунтовые условия каждого участка заданы в вероятностной форме. Методики определения максимально возможной скорости движения на участках разные и зависят от деформативных свойств опорной поверхности и ее неровности. Интегральные функции распределения скоростей F(V), среднеквадратических значений динамического хода подвески h_Дс и вертикальных виброускорений в зависимости от скорости движения для рассматриваемого автомобиля 8х8 на каждом из участков маршрута представлены на рис. 12, а, б, в, г, д, е, ж, з.

а) б)

в) г)

д) е)

Рис. 11.

На участке 1 скорость определяется из уравнения мощностного баланса автомобиля. На остальных шести участках по специальным разработанным методикам. Средняя вероятностная скорость движения на маршруте определена с учетом возможной вариативности характера траектории и типов дорожно-грунтовых условий по формуле (5).

Рис. 12. F(i), F(V), F(W), F(H_Г), F(f) - интегральные функции распределения уклонов, скорости, влажности, толщины мягкого слоя, коэффициента сопротивления качению соответственно; N_k - мощность, потребная для движения.

Таблица 1

проходимость машина грунтовой шасси

Общие выводы и результаты

1. В диссертационной работе на основе выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований осуществлено решение научной проблемы, имеющей важное научно-практическое и народно-хозяйственное значение, связанное с оценкой проходимости многоосных колесных машин при их движении по неоднородным по площади, неровным грунтовым поверхностям с изменяющейся траекторией движения и позволяющей осуществлять выбор основных конструктивных параметров шасси на стадии проектирования с учетом конкретных дорожно-грунтовых условий района эксплуатации.

2. Разработан новый вероятностный метод формирования баз данных по физико-механическим характеристикам грунтов конкретных регионов с помощью агрометеорологических ежегодников, агрогидрологических справочников, почвенных и топографических карт и технических источников информации.

3. Предложен новый метод определения механических характеристик суглинистых грунтов в зависимости от их влажности и плотности.

4. Разработана методика оценки деформации грунта при суммарном действии нормальной, продольной и боковой нагрузок, учитывающая влияние времени их действия и цикличности нагружения. Предложена зависимость изменения плотности грунта от количества нагружений.

5. Разработан метод оценки взаимодействия многоосного колесного движителя с ровным деформируемым грунтом, с использованием универсальной методики оценки взаимодействия колеса с грунтом с учетом скорости движения КМ, изменения инвариант грунта под колесом в зависимости от номера оси.

6. Экспериментально (проведением натурных испытаний в полевых условиях) проверена адекватность расчетных моделей оценки деформативных свойств грунта с помощью физико-механических характеристик совместно с оценкой проходимости полноприводных колесных машин. Разница расчетных и экспериментальных значений для четырех типов КМ по глубине колеи с учетом номера оси не превышает , а по максимально возможной скорости движения .

7. Разработана методика оценки проходимости многоосной колесной машины по неровной грунтовой поверхности, деформативные свойства которой заданы независимыми физико-механическими характеристиками. Эта методика может стать базовой при выборе оптимальных параметров колесной машины для конкретного региона использования.

8. Установлено, что на грунтах с большой толщиной мягкого слоя () в результате действия колебаний машины средние значения глубины колеи и сопротивления качению увеличиваются, при малой толщине () уменьшаются. При одинаковом уровне неровностей значения параметров колебаний машины на мягком грунте меньше чем на твердой поверхности, эта разница существенно зависит от влажности грунта и толщины мягкого слоя.

9. Получены количественные значения влияния конструктивных параметров ТС на параметры взаимодействия колес с грунтом и колебания машины. Наибольшее влияние оказывают: внутреннее давление воздуха в шинах и сопротивление амортизаторов. В рассмотренных примерах при снижении давления в шинах с до суммарная глубина колеи уменьшается на ровной поверхности -с до , а на неровной - с до , что в процентах составляет и соответственно. Относительные виброускорения на передней оси при снижении давления в шинах с до уменьшаются на , при этом относительные деформации шины увеличиваются на , а коэффициент свободной тяги ш увеличивается на .

При увеличении сопротивления амортизаторов с до снижение значений по глубине колеи , коэффициенту сопротивления качению и среднеквадратическим виброускорениям составляет , и соответственно. Меньшее, но заметное влияние на параметры взаимодействия оказывают: жесткость подвески, параметры шины, число осей и схема расстановки осей по базе.

10. Разработана методика, позволяющая на стадии проектирования, проводить оценку статической поворотливости многоосной колесной машины при криволинейном движении на грунте с учетом: типа механической трансмиссии с любыми линейными и нелинейными характеристиками механизмов в узловых точках; затрат энергии на боковой сдвиг шины относительно грунта, на боковое смятие грунта, на трение боковин шины о грунт, на дополнительное увеличение глубины колеи и на боковую деформацию шины.

11. Установлено влияние типа грунта и его физического состояния на показатели эффективности при криволинейном движении многоосной колесной машины МАЗ 543. При снижении плотности от максимального значения на , увеличении глубины на и увеличении влажности на , растет в среднем на , а критерий эффективности при повороте растет на . Эффективность криволинейного движения ниже всего на песке. При снижении плотности песка, на от максимальной, расчетные значения , и растут на , , соответственно.

12. Предложено оценивать эффективность колесной машины в районе предполагаемой эксплуатации с помощью расчетного эталонного маршрута. Разработана соответствующая методика. Участки маршрута с определенной относительной протяженностью подразделяются в зависимости от типа дорожно-грунтовой поверхности, степени неровности, пересеченности, параметров грунта. Каждый участок представляется статистическими характеристиками. Критерием эффективности КМ является средняя вероятностная скорость движения на каждом участке и вероятностная скорость движения на маршруте.

Публикации

1. Вольская Н.С. Оценка проходимости колесной машины при движении по неровной грунтовой поверхности: Монография. - М.: МГИУ, 2007. - 215 с.

2. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Динамика колесной машины при движении по неровной грунтовой поверхности. - М.: МГИУ, 2003. - 124 с.

3. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Приспособленность автомобиля к дороге и его эффективность // Автомобильная промышленность. - 1987. - № 8. - С. 15 - 18.

4. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Особенности движения колесных машин по неровным грунтовым поверхностям // Автомобильная промышленность. - 2004. - № 6. - С. 22 - 24.

5. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Моделирование движения автомобиля по мягким грунтам: проблемы и решения // Автомобильная промышленность. - 2004. - № 10. - С. 24 - 25.

6. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Проблемы представления характеристик грунтов в математических моделях движения колесных машин // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение», 2005. - № 1. - С. 44 - 53.

7. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Параметры ходовой части, проходимость и плавность хода // Автомобильная промышленность. - 2005. - № 9. - С. 20 - 23.

8. Вольская Н.С., Игнатушин А.П. Модель поворота многоосной колесной машины на грунте // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Сер. «Машиностроение», 2005. - № 4 - С. 81 - 91.

9. Вольская Н.С. Вероятностно-статистический метод расчетов проходимости колесных машин // Автомобильная промышленность. - 2006. - № 7. - С. 33 - 35.

10. Дополнительный бесконтактный движитель как средство повышения проходимости колесной машины / Я.С.Агейкин, Н.С. Вольская, А.В. Соловьев и др. // Автомобильная промышленность. - 2008. - № 2. - С. 15 - 16.

11. Вольская Н.С. Влияние грунтовой поверхности и параметров многоосных колесных машин на критерии эффективности при криволинейном движении // Машиностроение и инженерное образование. - М.: МГИУ, 2008. - № 2. - С. 18 - 26.

12. Вольская Н.С., Агейкин Я.С., Ястребов Г.Ю. Оценка деформируемости свойств грунтов при расчете проходимости колесных и гусеничных тракторов // Сборник трудов АПИ. - Барнаул: АПИ, 1989. - С. 106 - 112.

13. Вольская Н.С., Аржанухин Г.В. О дорожном просвете и продольном радиусе проходимости автомобиля // Теория, проектирование и испытание автомобиля. - М.: МАМИ, 1982. - Вып. I. - С. 29 - 35.

14.Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Динамика движения колесной машины по неровным дорогам: учебное пособие. - М.: МГИУ, 2003. - 36 с.

15. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Теория автомобиля. Оценка эксплуатационных свойств автомобиля на компьютере: Учебно-методическое пособие. Гриф УМО. - М.: МГИУ, 2005. - 32 с.

16. Вольская Н.С., Агейкин Я.С., Туранский Б.В. Статика и динамика автомобильного колеса: Учебное пособие. - М.: МГИУ, 2005. - 48 с.

17. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Теория автомобиля: Учебное пособие. Гриф УМО. - М.: МГИУ, 2008. - 320 с.

18. Вольская Н.С. Проблемы моделирования движения колесной машины по деформируемым грунтам // Автомобили. Сборник трудов. Выпуск 237. - М.: Изд. ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2007. - С. 174 - 177.

19. Вольская Н.С., Агейкин Я.С. Выбор основных параметров движителя и трансмиссии автомобилей повышенной и высокой проходимости // Материалы Всесоюзного научно-техн. совещания «Динамика и прочность автомобиля», окт. 1984г. - М.: МАДИ, 1984. - С. 125 - 130.

20. Вольская Н.С. Лучшая приспособленность конструкции автомобиля к конкретным дорожным условиям эксплуатации - путь к повышению его эффективности // Материалы II Всесоюзного научно-техн. совещания «Динамика и прочность автомобиля», окт. 1986г. - М.: МАДИ, 1986. - С. 233 - 239.

21. Вольская Н.С. Методика представления характеристик грунтовых поверхностей для выбора оптимальных параметров движителя // Международный симпозиум «Проектирование колесных машин», посвященный 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана. 21-22 марта 2005 г. Доклады. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - С. 45 - 49.

22. Вольская Н.С. Оценка проходимости колесной машины по грунтовым поверхностям с известными статистическими характеристиками грунта и неровностей // Материалы IV Международной научно-практической конференции «Механизмы внедрения новых направлений науки и технологий в системы образования». - М.: ГОУ МГИУ, 2004. - С. 113 - 118.

23. Вольская Н.С., Чичекин И.В. Методика расчета показателей проходимости колесной машины при движении по неровным грунтовым поверхностям // Международный симпозиум «Проектирование колесных машин», посвященный 175-летию МГТУ им. Н.Э. Баумана. 21-22 марта 2005 г. Доклады. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. - С. 38 - 44.

24. Вольская Н.С., Чичекин И.В. Влияние параметров колес и подвески на проходимость колесных машин при движении по неровным грунтовым поверхностям // сборник научных трудов 64 Научно-методической и научно-исследовательской конференции. - М.: МАДИ (ГТУ), 2006. - С. 35 - 39.

25. Вольская Н.С., Чичекин И.В. Влияние неровности грунта на показатели проходимости колесных машин // Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса». - Екатеринбург: УГТУ, 2008. - С. 48 - 51.

26. Вольская Н.С., Макашев Т.К., Ширяев К.Н. Математическая модель криволинейного движения многоосной колесной машины на грунте // Материалы VI Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса». - Екатеринбург: УГТУ, 2008.- С. 51 - 53.

27. Авторское свидетельство II 98373 А, МКИ G 01 В 5/28. Установка для скоростного определения параметров проходимости естественных грунтовых поверхностей транспортными машинами, (ее варианты) / Вольская Н.С., Агейкин Я.С. (СССР). - № 3789269/29-33; Опубл. 15.12.85, Бюл. № 46. - 2с.: ил.

Размещено на Allbest.ru