CC BY
25
стационарную. При этом возникают колебания системы «колесо-опорная поверхность», обусловленные её свойствами накапливать полную механическую энергию с последующим расходованием на формирование опорной поверхности.
1
1 1
|||| 11
; |Г
I 1 1
| I 1 I 1 II
.3!-1-!_!_-1-1-1_!-1-
О ЭО 100 150 200 250 300 330
Г
Рисунок 5 - Характеристика полной механической энергии системы «колесо-опорная
поверхность» Выводы
Характеристики (амплитудно-частотные и фазочастотные) формирования опорной поверхности определяется геометрическими соотношениями опорно-приводного вала и обода
колеса, а также силами трения, возникающими при трансформации связи.
Литература
1. Сергеев А.И., Чёрный И.В. Математическая модель формирования опорной поверхности движения колесом перекатывающегося типа. Известия МГТУ" МАМИ " № 2 (6), 2008. с. 74-78.
2. Сергеев А.И., Шарипов В.М. Транспортное средство. Патент РФ № 2245259. Опубл. 27.01.2005. Бюл.№ 33.
3. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М., 1977, 872 с.
4. Сергеев А.И. Определение общей характеристики формирования опорной поверхности движения и обоснование конструктивного исполнения движителя перекатывающегося типа. // Колёсные и гусеничные машины. Межвузовский сборник научных трудов. Вып.1. - М.: МГТУ «МАМИ», с. 334-357.
5. Сергеев А.И. Влияние ведущего режима качения колеса на формирование опорной поверхности движения. Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. - М., МГТУ «МАМИ», № 1(11), 2011.
Анализ фондирования опорной поверхности заднеприводным колёсным шасси 4><2 с упругой схемой подведения силового потока
к.т.н. доц. Сергеев А.И.
Университет машиностроения (495) 223 05 23 доб. 1527, 1гак\'с атсти.гн Аннотация. Рассмотрен процесс формирования опорной поверхности колёсным шасси 4x2 с упругой схемой подведения силового потока. Разработана методика расчёта тягово-сцепных свойств, амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик движения системы «колесо-опорная поверхность». Получена передаточная функция, устанавливающая связь выходных и входных параметров, позволяющая спроектировать измерительно-информационную бортовую систему транспортного средства с определением её параметров (зоны нечувствительности измерительного комплекса по параметрам движения ТС, диапазоны измерений и характеристики датчиков и приборов и др.).
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. Ключевые слива: колёсное шасси, опорная поверхность, силовой поток, измерительно-информационная система, амплитудно-частотная характеристика, фазо-частотная характеристика
Движение шасси (4x2) осуществляется с помощью крутящего момента, подводимого на задние колёса [1]. Передние колёса, являясь не приводными, через раму нагружают задние продольной силой Рщ, равной силе сопротивления движению Р^ . Это вызывает буксование
задних колес, а неприводные передние под действием толкающего усилия со стороны задних колёс перекатываются со скольжением (рисунки 1 и 2).
Рисунок 1 - Расчётная схема формирования опорной поверхности колесным шасси
(4x2) с приводом на задний мост
Скольжение (юз) передних колёс обусловлено положительным смещением мгновенного центра давления (точки М) вперёд по ходу движения шасси и соответствующей величиной угла трения ф1 (рисунок 1). Причём, как следует из графика (рисунок 2), с увеличением вертикальной нагрузки действительный путь колеса резко возрастает и, как показывают экспериментальные исследования [2], траектория деформации поверхности движения описывается уравнением укороченной циклоиды [3]:
х = г-(ф-А^тср), у = г-(1-А,-созф), (1)
где: X < 1.
_______________..—
5/ $2
боо ш ш т
Рисунок 2 - Зависимость изменения пути колес (Л) от нормальной нагрузки (С) колесного шасси с приводом на задние колёса (4x2)
Определим тягово-сцепные свойства плоского движения колёс шасси 4x2 по методике расчёта, приведенной ниже.
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.
Общая сила сопротивления движению колёс шасси определяется из уравнения (2):
Рг,=ук-Ь-(Н1+Н2)\ 1 2
• для колёс переднего моста - = — • к ■ Ь • Н1 ,
2
• для колёс заднего моста - Р^2 = Р^ — .
Коэффициент скольжения (юза) передних колёс шасси определяется по формуле (3):
- 2пГ
I к
(2)
о =
271 г.
•100%.
Коэффициент буксования задних колёс шасси определяется по формуле (4):
?ттг - ^
5 = 2 -100%.
2тг гК
Путь передних колёс шасси за один оборот рассчитываем по формуле (5):
^ =2пгк + гк-
V
БН! ф1 — 1
У
Путь задних колёс шасси за один оборот рассчитываем по формуле(б):
52=2ТГ гк-Гк-
V
— 8Шф2 -1
У
(3)
(4)
(5)
(6)
В этом случае углы трения передних колёс ф1 и задних колёс ф2 определяются по формулам (7):
Р Р
Ч>1 = 2 • агая^, ф2 = 2 • аг
Коэффициент полезного действия для задних колёс шасси 4x2 равен:
Л = (1-/МЮ0-5).
Графическая интерпретация тягово-сцепных свойств представлена на рисунке 3.
т] 5
(7)
(8)
/о
50
25
/о
75
да
25
ол
0.3
й.2
Им
50
/ ^Иг Л А
"к /
/ 8
м
0,15
ООО
0.05
1000
йН
Рисунок 3 - Зависимость крутящего момента (М), глубины колеи (Нк), коэффициентов сопротивления качению буксования (<5) скольжения (г) и КПД (77) от нормальной нагрузки (С) шасси с (4x2) с приводом на задние колёса
Качественная оценка движения системы «колесо-опорная поверхность» для шасси с приводом на задние колёса может быть представлена амплитудно-частотными и фазо-частотными характеристиками, определяемыми по уравнениям (9) и (10):
1
1-у2)2 + 4-£,2 - у2
К -8
Ф = -аШё д (10)
сж - о
Анализ амплитудно-частотных характеристик показывает, что с увеличением относительной частоты у = 5/ю0 амплитуда системы «колесо-опорная поверхность» возрастает.
К
При этом коэффициент Е =-, д , определяющий степень успокоения системы, убы-
вает и при стремлении его к нулю возможен амплитудно-частотный резонанс. В этом случае возможен отрыв колес шасси от опорной поверхности.
На рисунке 4 представлена графическая интерпретация фазо-частотных характеристик (ФЧХ) передних и задних колёс, устанавливающих зависимость сдвига фаз между векторами входной и выходной величин, которые в рассматриваемом случае определяет характеристику смещения системы «колесо-опорная поверхность».
и
Рисунок 4 - Амплитудно-частотная характеристика формирования опорной поверхности в ведущем режиме движения колеса
Для создания бортового измерительно-информационного комплекса должна быть известна передаточная функция, устанавливающая связь между выходными и входными параметрами формирования опорной поверхности и их производными.
Рисунок 5 - Структурная схема явления формирования опорной поверхности колесом в
ведомом режиме
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.
Составим структурную схему формирования опорной поверхности для ведомого режима движения колеса (рисунок 5).
Применительно к схеме (рисунок 5) за выходную величину примем смещение Я
(скольжение) системы, а за входную величину - противодействующую скоростную силу , или силу сопротивления движению колеса, равную по модулю и направлению продольной силе Рпр, приложенной к оси колеса, которая зависит от реакции Р опорной поверхности, равной [4]:
И
1
32х2 (z-b + pf + 2 + 2
(z-b + pf \6x4 -p(z-b) \6x2(z-b + pf +1
+ 1
x2 + p2Jx2 +(z-b)
(11)
16 x2(z-b + pf +
(z-b + pf\6x4 -p(z-b) \6x2(z-b + pf +\
■sjx2 + p2 Jx2 +(z-bf
+ 1
R =
-4 рх( z-b + р) + х i 4х -b(z-b + р ) + *)
lx2 + p2 V lx2+(z-b2)
i +
(12)
+
x2 + p2
4х2( z-b+р) 1- z + b
А /х2+| ь) 2
k.
Составим уравнение действующих сил формирования опорной поверхности колесом в
соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.
Р =F +F +F ПЗ)
пр у д и' \l-JJ
где: F - упругая сила, возникающая при деформации грунта (при переупаковке частиц грунта);
1'л - демпфирующая сила, возникающая при выдавливании связанной влаги и газовоздушной смеси;
Fa - инерционная сила, модуль которой определяется инерционными массами подвижной системы.
Упругая сила определяется величиной смещения системы:
Fy = c.M-s, (14)
где: б'ж - приведенная линейная жёсткость системы, [Н л/], учитывающая действие всех упругих сил и определяемая из условия равенства работы совершаемой упругой силой F на элементарном линейном перемещении ds из уравнения:
n т
г=1 7=1
где: П - количество элементарных упругих сил;
т - количество элементарных упругих моментов.
dsi dip
Для установившегося режима качения -= const,-= const, и, следовательно,
ds ds
приведенная линейная жёсткость будет равна:
ч ds у
7=1
Демпфирующая сила зависит от скорости деформации поверхности движения, которая может быть представлена уравнением вида:
Г-К =к
(15)
где: - приведенный коэффициент демпфирования, равный:
*. = I*.
¿=1
¿/у
Инерционная сила пропорциональна ускорению системы:
(16)
где: т - приведенная масса движущейся системы.
Из совместного решения уравнений (13), (14), (15) и (16) получим общее дифференциальное уравнение движения системы «колесо-опорная поверхность»:
Т ■ т • + т • £ + {ка + Т ■ сж) ■ я + сж = Т ■ Рс + ^, (17)
откуда ее передаточная функция имеет вид:
Т-р + 1
(18)
РС(Р) Т ■ т ■ РЪ + т • Р2 + (К + Т • Сж) ■ Р + Сж '
где: р - оператор преобразования Лапласа;
Т - постоянная времени, сек.
Таким образом, зная передаточную функцию, можно спроектировать измерительно-информационную бортовую систему транспортного средства с определением её параметров (зоны нечувствительности измерительного комплекса по параметрам движения ТС, диапазоны измерений и характеристики датчиков и приборов и т.д.).
Литература
1. Сергеев А.И. Влияние ведущего режима качения колеса на формирование опорной поверхности движения. Известия МГТУ «МАМИ». Научный рецензируемый журнал. - М., МГТУ «МАМИ», № 1 (11), 2011.
2. Сергеев А.И. Стенд для определения коэффициента сопротивления качению и тягово-сцепных свойств колесных шасси // Автоматизация и комплексная механизация производственных процессов лесопромышленных предприятий: Сб. научн. тр. / МЛТИ. - М., 1982. - № 142. -с.99-104.
3. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М., 1977г., 872 с.
4. Сергеев А.И., Чёрный И.В. Математическая модель формирования опорной поверхности движения колесом перекатывающегося типа. Известия МГТУ" МАМИ " № 2 (6), 2008. С. 74-78.
Применение электрогидродинамического двигателя на транспортных
средствах
д.т.н. проф. Соковиков В.К.
Университет машиностроения (495)2230523*1444
Аннотация. В статье рассматривается электрогидродинамический двигатель, для работы которого не требуется углеводородное топливо. Работа двигателя основана на электрическом разряде в незамерзающей жидкости, расположенной в надпоршневой полости цилиндра. По данным расчетов кпд такого двигателя мо-
