CC BY
12
ПУТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ ПОДВЕСОК БАЗОВЫХ ШАССА ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Широухов Александр Валерьевич
Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрен анализ параметров подвесок автомобильных базовых шасси пожарно-спасательных автомобилей, влияющих на действующие величины ускорений элементов подвесок и монтируемого оборудования, так же выделены направления совершенствования элементов подвесок с целью минимизации воздействий ускорений во время движения.
ABSTRACT
In the article the analysis of the parameters of the suspensions automobile base chassis fire and rescue vehicles affect current values of the accelerations of the suspension elements and mounted equipment, also highlighted areas of improvement suspension elements to minimize the effects of acceleration during the movement.
Ключевые слова: коэффициенты жесткости, коэффициент демпфирования, прогибы рессор, низкочастотный резонанса, собственная частота, подрессоренные массы, коэффициент апериодичности, вертикальные ускорения.
Keywords: stiffness, damping coefficient, deflections of springs, the low-frequency resonance, natural frequency, the sprung mass, the aperiodicity coefficient, vertical acceleration.
Пожарно-спасательные автомобили (ПСА), применяемые для тушения пожаров на труднодоступных территориях (в том числе лесных массивов), должны иметь высокие подвижность и маневренность, обеспечивать быстрое прибытие к местам работы. Вместе с тем, анализ показывает, что существующие типы ПСА, оборудование которых смонтировано на двухосных и трехосных автомобильных базовых шасси (АБШ), по своим скоростным качествам не всегда удовлетворяют этим требованиям. В частности, анализ показал, что динамические нагрузки, действующие на элементы АБШ ПСА, такие как АЦ-2,5/40 (шасси ЗиЛ 131), АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114) при движении по грунтовым дорогам категории «А» [1], могут
2
превзойти допустимые пределы (25...30 м/с ) уже при скоростях 20.25 км/ч. При этом средние скорости движения на дорогах категории «Б» не будут превышать 10.12 км/ч, а на дорогах категории «В» скорости снижаются до 5.7 км/ч, что не может обеспечить высокую эффективность применения таких ПСА при тушении природных и техногенных пожаров.
В связи с этим, для тушения пожаров на труднодоступных территориях должны создаваться специальные ПСА, имеющие высокие плавность хода, тяговооружен-ность, маневренность, грузоподъемность. Эта задача может быть решена на основе модернизации существующих или разработки новых АБШ. При этом, целесообразно использовать под монтаж оборудования таких ПСА АБШ, выпускаемые промышленностью, и приспособленные для решения этих задач.
Уменьшение динамических нагрузок и, как следствие этого, увеличение скоростей движения ПСА по дорогам низкого качества может быть достигнуто, в первую очередь, за счет совершенствования их динамических систем, систем подвески АБШ и упругого закрепления оборудования ПСА.
Результаты анализа влияния характеристик подвески на максимальные значения АЧХ колебаний элементов подвесок АБШ в областях низкочастотного, высокочастотного резонансов и в межрезонансной областях (рис. 2) позволяют определить пути снижения динамических нагрузок.
Основными характеристиками упругих элементов подвески являются: коэффициенты жесткости рессор С^ СШ f
и шин , коэффициенты демпфирования hp, прогибы
рессор
Весьма большое влияние на величины ускорений Ст>
оказывает жесткость рессор ^ (рис.2а). При уменьшении жесткости СР , а, следовательно, и собственной частоты подрессоренной массы ®, ускорения уменьшаются как в областях резонансов, так и в межрезонансной области (рис.2а). Однако, следует иметь в виду, что при
уменьшении жесткости f
прогиб рессор ст , т.к.: f
J ст
с
р
увеличивается статическии
Mg
c
р
где: g - ускорение свободного падения.
В этом случае при фиксированном полном про-
гибе рессор
будет уменьшаться их динамический
f
прогиб ^ д , а это может привести к «пробоям» упругих элементов и к резкому увеличению ускорений. Опыт проектирования и эксплуатации автомобилей [2] показывает, что конструктивные параметры прогибов упругих элементов подвески могут иметь следующие значения:
f Г {
■>п =0,30.0,40 м; •}ст = Гд =0,15.0,20 м
Собственная частота колебаний подрессоренной массы может быть определена по выражению:
œ =
g
f
J ст
Рисунок 1. Колебательная система, эквивалентная оси (мосту) автомобильного базового шасси.
2с.
где: М - подрессоренная масса
. т
' - коэффициент жесткости шин;
■ неподрессоренные массы;
2к с
ш - коэффициент неупругого сопротивления шин, 2 Р - коэффициент жесткости рессор (упругого элемента)
2к р 2П
р - коэффициент демпфирования амортизатора, 0 - амплитуда вертикальных колебаний
О
амплитуда угловых продольных колебаний.
Анализ показал, что при указанных значениях па- частота подрессоренной массы ПА АЦ-2,5/40 (шасси ЗиЛ
раметров прогибов упругих элементов подвески подрес- ,,, ч т
* * „ ^ " Ас 131), расположенной над передними колесами равна 1
соренной массы АБШ будут находиться в пределе 7...8 =12 Гц (рис 2)
Гц. Для сравнения следует отметить, что собственная . .
Ж (V)-
Рисунок 2. Зависимость максимальных значений АЧХ 2 от характеристик подвески.
[ [
Увеличение полного и динамического д прогибов упругих элементов подвески, возможное уменьшение в связи с этим собственной частоты С и исключение «пробоев» подвески может быть достигнуто при примене-
нии систем подъема корпуса ПСА. При независимой подвеске колес эта система позволяет не только увеличить прогибы упругих элементов, но и обеспечивает увеличение дорожного просвета ПСА, что в свою очередь позволяет значительно повысить проходимость АБШ особенно при движении по дорогам категорий «В», и существенно повышает шансы проезда по пересеченной местности.
■ регрессивно-прогрессивная характеристика упругого
эле мента пер е менного с еч ения
■ характеристика пневматического упругого элемента
Л /
Рисунок 3. Характеристики подвесок
Уменьшение собственной частоты колебаний подрессоренных масс может быть достигнуто также при применении упругих элементов подвески с нелинейными регрессивно-прогрессивными характеристиками (рис.3), которые имеют небольшую жесткость в средней части в области основных рабочих деформаций и резкое возрастание жесткости на крайних участках для недопущения частых «пробоев» подвески.
с
Уменьшение жесткости шин Ш (рис.2б) мало влияет на максимальные ускорения в области низкочастотного резонанса, но приводит к значительному их уменьшению в области высокочастотного резонанса и в межрезонансной области. При этом уменьшается собственная частота колебаний неподрессоренных масс.
Жесткость шин может быть уменьшена за счет применения на колесах АБШ широкопрофильных и арочных шин низкого давления [3], жесткость которых в 1,5-2 раза меньше, чем жесткость штатных шин высокого давления. При этом собственная частота колебаний неподрессорен-ных масс ПСА, например, АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114) уменьшается с 55 Гц до 40.45 Гц.
Кроме того, широкопрофильные шины обеспечивают нивелирование, сглаживание коротких дорожных неровностей, значительно уменьшая их возмущающее действие. Широкопрофильные шины, имея большую площадь контакта с грунтом, повышенное сцепление колес с грунтом, обеспечивают высокую проходимость ПСА на мягких и заболоченных грунтах.
Влияние на максимумы АЧХ демпфирующих характеристик амортизаторов подвески показано на рис.2в.
При этом в качестве характеристики демпфирования колебаний на графике использован коэффициент апериодичности У , который равен [2]:
Кр
У = —
СО
Зависимость ускорений подрессоренных масс от коэффициента апериодичности У имеет сложный характер. При увеличении коэффициента У максимальные ускорения в области низкочастотного резонанса уменьша-
у — 0,6...0,8
ются до , а затем начинают увеличи-
ваться. В области высокочастотного резонанса и в межре-зоннансной области ускорения начинают быстро
у> 0,3...0,4
возрастать при целесообразного
значения
. В связи с этим в качестве можно рекомендовать
у — 0,4...0,5
При собственной частоте колебаний подрессоренных масс С 8 Ц коэффициент демпфирования коле-
Л „Л К — 3,5...4,0 Гц
баний будет равен: г .
Анализ показывает, что при рекомендуемых значениях характеристик подвески средние квадратические отклонения вертикальных ускорений ПСА АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114) при движении по дорогам низкого качества могут быть значительно уменьшены (рис.4).
- штатная подвеска
0=12 1/с; СОг =55 1/с; =3,5 1/с, /, =0,2 м
- рекомендуемая подвеска 6У=8 1/с; 0Г =4О 1/с; Йр
=4 1/с; /.=0,3 м - допускаемые значения
вертикальных ускорений (Т^,,
V, км/ч
Рисунок 4.Зависимости средних квадратических отклонений вертикальных ускорений АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114)
от скорости движения по дорогам категории «Б
При этом максимально-допустимые скорости движения АЦ-5-40 (шасси КамАЗ 43114) могут быть увеличены с 20.25 км/ч до 45.50 км/ч.
Одним из путей развития ПСА является монтаж оборудования на многоосные колесные шасси (МКШ), что позволяет значительно повысить эффективность их применения для тушения природных и техногенных пожаров на труднодоступных территориях.
МКШ, имеющие привод на все колеса, независимую подвеску колес, широкопрофильные или арочные шины с централизованной подкачкой воздуха, системы изменения дорожного просвета позволяет значительно повысить проходимость ПСА при движении по дорогам низкого качества, а также вне дорог по лесистой и заболоченной местности. При этом ПСА будет иметь достаточно высокую маневренность при наличии рулевого привода на все колеса.
Большая грузоподъемность и удлиненная рама МКШ позволяют монтировать на них цистерны большего объема.
Динамические нагрузки, действующие на ПСА, смонтированные на МКШ при движении по грунтовым дорогам, в 1,5-2 раза меньше, чем на двух и трехопорные колесных шасси. При этом скорости движения таких шасси по дорогам низкого качества достигают 60.70 км/ч. Это объясняется тем, что у МКШ упругие элементы подвески распределены вдоль подрессоренной рамы, широкопрофильные шины низкого давления имеют жесткость меньшую, чем шины высокого давления. При этом общая приведенная жесткость системы подвески уменьшается, что приводит к уменьшению собственных частот
(Ог 0 соа 0
вертикальных и угловых колебаний (рис.1)
подрессоренных масс до 7,5.. ,8,5Гц при значениях коэффициента апериодичности . Значительное влияние на ускорения подрессоренных масс оказывает размещение колес МКШ по длине рамы корпуса. Для МКШ с колесной формулой 8х8 возможны три основных схемы размещения колес: равномерная (1-1-1-1), сближены четыре передних и задних колеса (2-2), сближены четыре средние колеса (1 -2-1). С точки зрения сни
жения динамических нагрузок наиболее целесообразна схема 1-2-1, т.к. в этом случае снижается угловая жесткость, уменьшаются угловые ускорения, что приводит к снижению вертикальных ускорений передней и задней частей корпуса ПСА.
Таким образом, среди всего спектра направлений совершенствования элементов подвесок АБШ ПСА, необходимо выделить следующие решения, направленные на обеспечение минимизации действующих значений ускорений при движении и как следствие увеличение скорости передвижения ПСА:
- конструктивное уменьшение жесткости упругих элементов подвески, как дальнейшее направление -использование упругих элементов с нелинейными регрессивно-прогрессивными характеристиками или регулируемыми характеристиками, что позволит создать ПСА с изменяемым клиренсом;
- применение демпфирующих элементов с регулируемыми характеристиками (изменяемым коэффициентом демпфирования);
- создание автоматических комплексов управления характеристиками элементов подвески в зависимости от качества дорожного покрытия, скорости движения, степени загрузки ПСА и т.д.;
- применение шин низкого давления для АБШ ПСА, использование которых предполагается в местностях с низким качеством дорожного покрытия либо без такового;
- использование в качестве базы для монтирования оборудования ПСА многоосные колесные шасси.
Список литературы
1. Государственный стандарт РФ ГОСТ Р 50597-93 "Автомобильные дороги и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения".
2. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. М.: Машиностроение, 1972.-355 с.
3. Грачев Е.В. и др., Некоторые пути снижения динамических нагрузок оборудования при транспортировке. Сб. «Исследования и испытания вооружения». №1, 1969.
ПОВЫШЕНИЕ УРОВНЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В УСЛОВИЯХ ТОО «АКТЮБИНСКОГО ЗАВОДА ФЕРРОСПЛАВОВ» НА ОСНОВЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОХРАНОЙ ТРУДА
Имангазин Марат Кыдырбаевич
Канд.техн.наук, доцент Казахско-Русского Международного Университета г.Актобе, Республика Казахстан
Шурина Айгерим Нагметжановна
Магистрант Казахско-Русского Международного Университета г.Актобе, Республика Казахстан
АННОТАЦИЯ
В статье обобщен и использован опыт работы по управлению охраной труда на ведущих предприятиях Казахстана, таких как ТОО «Тенгизшевройл» (ТШО) и Актюбинский завод ферросплавов (АЗФ). Создание системы управления охраной труда на основе опыта компании Тенгизшевройл в качестве эталона, чтобы существенно улучшить профилактику производственного травматизма и профессиональной заболеваемости на АЗФ и встроить управление охраной труда в виде подсистемы в единую интегрированную систему управления качества, охраны окружающей среды и охраны труда.
Более того, наличие стандартизированной системы управления охраной труда позволяет оценивать ее путем сравнения с «эталоном», заложенным в требования того или иного устанавливающего эту систему. Возможность такой оценки открывает возможность проведения оценки соответствия системы.
