Повышение подвижности двухзвенной гусеничной машины управлением углом складывания секций в вертикальной плоскости во время движения Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

электронное научно-техническое издание

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

_Эл № ФС 77 - 30569. Государственная регистрация №0420900025. ISSN 1994-0408_

Повышение подвижности двухзвенной гусеничной машины управлением углом складывания секций в вертикальной плоскости во время движения

# 01, январь 2010

авторы: Смирнов И. А., Сарач . E., Котиев Г. О.

Первые публикации

Программы и программные системы

Учебные программы

Студенческая

Общие проблемы инженерного образования

Инженер в современной России

Экобионика

Зарубежное образование

История технического прогресса

Будущий инженер

Вне рубрик

Расширеный поиск Подписаться на новости

ПОИСК

Ред. совет Специальности Рецензентам Авторам Архив

са

УДК 629.3.02

МГТУ имени Н.Э. Баумана.

[email protected]

Для решения транспортной проблемы в районах с тяжелыми дорожными условиями (при освоении районов богатых сырьевыми ресурсами, обслуживания газо- и нефтепроводов, линий электропередачи, решении задач, связанных с ликвидацией чрезвычайных ситуаций), как в нашей стране, так и за рубежом все чаще используются сочлененные двухзвенные гусеничные машины (ДГМ) (рис.1), которые обладают рядом свойств, обеспечивающих им преимущество, перед обычными гусеничными машинами (ГМ).

Рис 1. Двухзвенный гусеничный транспортер семейства «Витязь» ДТ-10 П

Большинство этих свойств связано с особым способом поворота ДГМ путем принудительного регулирования направления скоростей элементов движителя, изменением их взаимного положения. Кроме этого, возможность обеспечения высоких тягово -сцепных показателей, лучшие характеристики профильной проходимости за счет принудительного складывания секций в вертикальной плоскости, хорошая приспосабливаемость секций к рельефу местности в поперечной плоскости и, как следствие, более равномерное распределение вертикальных нагрузок по длине опорной поверхности, все это в комплексе позволяет считать ДГМ наилучшим по проходимости среди колесных и одиночных гусеничных транспортных средств.

В настоящее время максимальные скорости отечественных ДГМ, как правило, не превышают 30 - 40 км/ч. Однако вследствие расширения их областей применения наметилась тенденция увеличения скорости движения.

Как известно, максимальная скорость движения ограничивается условиями движения и техническими характеристиками машины. Ограничения, главным образом зависящие от дорожных условий, делятся на две группы: ограничения по силе тяги и, так называемые, прямые ограничения [1]. В связи с тем, что ДГМ, по сравнению с однозвенной ГМ, имеет больший объем корпуса, в котором можно разместить силовую установку необходимой мощности, ряд ограничений первой группы можно не рассматривать. Вторая группа объединяет в себе ограничения скорости, определяемые кинематическими характеристиками трансмиссии, управляемостью и проходимостью машины, а также плавностью хода. Данная статья посвящена вопросам быстроходности ДГМ, связанным с плавностью хода.

В работах, посвященных плавности хода ДГМ авторы отмечают, что их колебательный процесс зависит не только от системы подрессоривания отдельных секций, но и от упругой и демпфирующей связи в узле сочленения. Например, в работах по плавности хода ДГМ, проведенных в ВолгГТУ и в 21НИИИ МО РФ [2, 3], о роли межсекционного демпфирования ДГМ говорится, что по влиянию на колебания по углу складывания секций, межсекционный демпфер работает как бы параллельно с амортизаторами подвесок секций и оказывает значительно большее влияние на плавность хода машины.

С этими выводами нельзя не согласиться. Конечно, межсекционный демпфер удобнее и эффективнее использовать для повышения плавности хода ДГМ, если демпфирования в подвеске недостаточно или амортизаторы просто отсутствуют (транспортеры семейства «Витязь»). Но экспериментальные исследования показывают, что на больших скоростях и длинных неровностях, когда двухзвенная машина входит в резонанс по продольно -угловым колебаниям как одно целое, межсекционное демпфирование малоэффективно.

На рис. 2 представлены скоростные характеристики системы подрессоривания ДГМ по предельным ускорениям 3,5д на месте водителя, полученные с помощью имитационной математической модели. Характеристики соответствуют резонансам по продольно -угловым колебаниям, возникающим на длинах неровностей равным двум расстояниям между центрами тяжести секций (14м, кривые 1, 2, 6) и полной базе машины (11м, кривые 3,

СОБЫТИЯ

Восьмая открытая всероссийская конференция "Преподавание ИТ в России 2010"

17-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2010"

НОВОСТНАЯ ЛЕНТА

4.03.2010

II Всероссийская научно-практическая Интернет-конференция "Педагогические и технические аспекты применения технологий дистанционного обучения в учебном процессе вуза и школы "

6.02.2010

Студенческий командный чемпионат мира по программированию; российские университеты подтвердили лидерство отечественной школы программирования

27.01.2010

Конкурс работ на соискание премий Правительства Российской Федерации 2010 года в области науки и техники

25.01.2010 Программа Десятой международной научно-практической конференции "Новые информационные технологии в образовании

13.01.2010 Ректор МГТУ им. Н.Э. Баумана Игорь Федоров; Ищем тех, кто в детстве не наигрался в машинки

весна

ВХОД

регистрация забыли пароль?

Пресс-релизы

Библиотека

Конференции

4, 5). В этих режимах ДГМ движется как одно целое, и межсекционный демпфер не дает повышение высоты проходной периодической неровности (кривые 5 и 6) в отличии от демпфирования в системе подрессоривания (кривые 1 и 3). Кроме того, отсутствие демпфирования на прямом ходе подвески не позволяет водителю заранее определить опасность возникновения пробоя, и не допустить движения с резонансной скоростью.

0,5 0,45 h,"

—*—-1 —*— -2

0,4 —■— -3

0,35 —■— -4

0,3 0,25 - -■ -5 - --6

\

ол V - /

0,15

0,1

оде

irir

0 1 1 II 1 1 1 1 1 1 ■ 1 1 | 1 ■j

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Рис. 2. Скоростная характеристика ДГМ по 3,5д на месте водителя

1, 2, 6 - длина неровностей 14 м; 3, 4, 5 - длина неровностей 11 м;

1, 3, - демпфирование в системе подрессоривания; 5, 6 - демпфирование в узле сочленения; 2, 4 - без

демпфирования

В [4] предлагается повышать плавность хода ДГМ за счет применения активного гармонического воздействия в узле сочленения. По предлагаемому закону управления, для минимизации амплитуд продольно-угловых колебаний секций, гармоническое воздействие в узле сочленения должно иметь вдвое меньший фазовый сдвиг, чем фазовый сдвиг воздействия на заднюю секцию относительно передней:

Например, если воздействия со стороны дороги на вторую секцию ДГМ отстает от воздействия на первую секцию на половину периода неровности (уу = p), тогда, для минимизации продольно -угловых перемещений секций, гармоническое воздействие в узле сочленения должно отставать от воздействия на первую секцию на четверть периода (уа= p/2).

Полученный закон управления был проверен на имитационной математической модели движения ДГМ. Частота, амплитуда и фаза воздействий на секции ДГМ со стороны грунта, а также параметры воздействия в узле сочленения, определялись непосредственно по высотам и длинам неровностей грунта и скорости машины. Результаты математического моделирования показали, что использование данного алгоритма дает положительный результат, как на линейных, так и на нелинейных моделях, учитывающих нелинейность характеристик системы подрессоривания и неудерживающие связи катков с опорным основанием.

На рис. 3. представлены скоростные характеристики системы подрессоривания ДГМ по предельным ускорениям 3,5g на месте водителя, полученные с помощью имитационного математического моделирования движения машины по неровностям длинной равной двум расстояниям между центрами тяжести секций (14 м). Кривая 2 соответствует движению ДГМ без управления в узле сочленения, а кривая 1 с управлением по закону, предложенному в [4]. Из графиков видно, что при применении данного закона управления углом складывания секций, высота периодических неровностей, преодолеваемых ДГМ возрастает на 30%. Однако с увеличением скорости управление не дает желаемого результата вследствие возникновения «пробоев» подвески - жестких ударов балансиров в ограничители хода, так как при этом продольно-угловые колебания секций существенно отличаются от гармонических. Кроме того, в реальных условиях движения, открытым остается вопрос, как определить частоту, амплитуду и фазу воздействий на секции ДГМ со стороны грунта. Непосредственно эти величины определить невозможно, поэтому возникла задача выработать закон управления эквивалентный полученному закону, но использующий параметры колебаний секций, которые можно измерить.

Выставки Доска объявлений

Архив

Ассоциация технических Университетов Информация о проекте Авторы

Координационный совет

м

0.35

О

О^Е

02

0.1В

И.1

Щ)б

_

Х 2

11

12

13

14

15

1В

17

Рис. 3. Скоростная характеристика ДГМ по ускорению 3,5дна месте механика-водителя при движении по неровностям длинной 14м: 1 - с управлением в узле сочленения; 2 - без управления

В ходе имитационного математического моделирования было выявлено, что, при использовании выше описанного закона управления углом складывания секций ДГМ, шарнир узла сочленения, перемещаясь в вертикальной плоскости, повторяет профиль грунта, находящегося под ним (рис. 4). Поэтому, новый алгоритм управления углом складывания секций должен обеспечить движение ДГМ таким образом, чтобы шарнир узла сочленения также перемещался эквивалентно неровностям, то есть огибал их (рис. 5).

Рис. 4. Траектория центра шарнира (1) и координата грунта под ним (2) при имитационном моделировании движения ДГМ по гармоническому профилю с управлением углом складывания секций

Рис. 5. Схема движения ДГМ Допустим, что углы и ]2 малые углы, тогда хода подвесок опорных катков секций ДГМ:

/и = Zcl ' Уи ' fcmU

fli = ~Zc2 - hWï + Ун + fett

где zcl, гс2 - координаты центров тяжести секций, уц, У2/- координаты грунта под катками секций, ^ц, /ст2/- статические хода подвесок секций.

Координаты центров тяжести секций можно выразить через координаты шарнира:

2с\ + гс2 = - 1ш2р2

тогда хода подвесок секций найдем по формулам:

/и = - Lm - Am + уи + Л-u

fli = ~Zm + LlPl - hfà + Ун + fett

(1)

Рассмотрим вариант, когда количество катков по одному борту секций одинаково и равно п. Просуммируем хода подвесок обоих секций.

Допустим, что и подвески симметричны относительно центра тяжести секций ;

, тогда, учитывая что

Ф2-Ф1 = «,

можно записать:

(2)

Если шарнир узла сочленения будет перемещаться по траектории огибающей неровности, то можно записать

г - у +сти*

, где уш - координата грунта под шарниром.

В случае, если опорное основание ровное и у ДГМ отсутствует дифферент, то есть г -гаш и ] = 0, из (1)

X = V

следует, что с точностью до константы ■* " . Если же основание неровное, для реализации алгоритма, с

точностью до константы будем стремиться к следующему равенству для двух симметричных секций ДГМ:

(3)

то есть усредним высоты неровностей под опорными катками секций.

Тогда, чтобы

, где (из (2) и (3))

Т./и +-ZЁ/«

ешИ

а. =

(4)

а - определяется средним динамическим ходом катков по двум секциям. Ход катка легко можно измерить, так что управлять по этому параметру вполне возможно.

Таким образом, применение данного закона управления углом складывания звеньев позволит достичь высоких показателей плавности хода ДГМ.

Список литературы

1. Савочкин В.А., Дмитриев А.А. Статистическая динамика транспортных и тяговых гусеничных машин. - М.: Машиностроение, 1993. - 320 с.

2. Колмаков В.И., Котельников В.Н. О влиянии угловой упруго-демпфирую-щей связи секции на колебания двухсекционной сочлененной машин.- Рукопись представлена Волгоградским политехническим институтом. Деп. в НИИавтопроме, № Д379. - 14 с.

3. Игнатенко И.Я., Кольцов В.И., Тюренков А.И. Влияние гидроцилиндра вертикального складывания на плавность хода сочлененной гусеничной машины / Научно-технический сборник в/ч 63539. - 1975. - №2. - С. 1217.

4. Котиев Г.О., Сарач Е.Б.. Влияние гармонического воздействия в узле сочленения на плавность хода двухзвенной гусеничной машины / Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Машиностроение» . - 2008. - Спец. выпуск. - С. 136-144.

Публикации с ключевыми словами: система подрессоривания, подвеска, транспортная машина Публикации со словами: система подрессоривания, подвеска, транспортная машина

Тематические рубрики:

» Наука в образовании: Электронное научное издание

Ассоциация технических Университетов Вузы

Информационное агентство

Координационный совет Новости УМО Вузов

^ [email protected] телефон (8499) 263-68-67 Q RSS

STACK GROUP

© 2003-2010 «Наука и образование: электронное научно-техническое издание»