Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Колесные и гусеничные машины

Диссертационная работа:

Сарач Евгений Борисович. Разработка научных методов создания комплексной системы подрессоривания высокоподвижных двухзвенных гусеничных машин : автореферат дис. ... доктора технических наук : 05.05.03 / Сарач Евгений Борисович; [Место защиты: Моск. гос. техн. ун-т им. Н.Э. Баумана].- Москва, 2010.- 32 с.: ил. РГБ ОД, 9 10-3/2371

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Развитие современных боевых гусеничных машин (ГМ) идет по пути наращивания огневой мощи и защищенности. Это ведет к неуклонному повышению их массы. При ограничении по допустимому давлению на грунт, конструкторы вынуждены увеличивать опорную поверхность движителя ГМ, которая ограничена габаритами машины и условиями поворотливости.

В этой связи, как в нашей стране, так и за рубежом, ведутся теоретические разработки по применению двухзвенных гусеничных машин (ДГМ), как базы для создания семейства боевых гусеничных машин.

Кроме того, при решении транспортных проблем в районах с тяжелыми дорожными условиями находят широкое применение двухзвенные гусеничные транспортеры, в том числе военного применения.

ДГМ обладают рядом свойств, обеспечивающих им преимущество, перед однозвенными ГМ. 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 транспортным средством среди колесных и гусеничных машин.

Еще один способ снижения пиковых значений давления на грунт - применение ГМ со связанной системой подрессоривания. Под связанными системами подрессоривания понимают такие системы, у которых силы, действующие от катков на подрессореный корпус, имеют между собой явную связь. Применение систем подрессоривания с полной связью упругих элементов по борту машины позволит выравнивать эпюру давления под катками, что приведет к снижению пиковых нагрузок на грунт. Однако машина с такой подвеской становится неустойчива в продольной плоскости, поэтому применение полностью связанной системы подрессоривания на однозвенной машине не представляется возможным. Наличие же связи между секциями ДГМ в продольной плоскости позволяет использовать на них систему подрессоривания с полной связью упругих элементов в пределах одного борта секции, и тем самым еще больше повысить проходимость таких машин на слабонесущих грунтах.

В настоящее время максимальные скорости отечественных ДГМ, как правило, не превышают 30 – 40 км/ч. Известно, что важным оперативным свойством обеспечения живучести боевой ГМ, считается ее высокая подвижность, обеспечиваемая высокими скоростями движения. Не менее жесткие требования предъявляются к быстроходным ГМ, гражданского назначения. Высокая средняя скорость движения – важнейшее потребительское свойство любого современного транспортного средства.

Как известно, скорость движения ограничивается тяговыми свойствами, а также управляемостью и плавностью хода машины. В связи с тем, что ДГМ имеет больший объем корпуса, в котором можно разместить силовую установку, трансмиссию и привода поворота с требуемыми характеристиками, ряд ограничений можно не рассматривать. При неудовлетворительной плавности хода водитель вынужденно снижает скорость машины вследствие перегрузок или утомляемости. Также плавность хода оказывает существенное влияние на работоспособность вооружения, установленного на машине. Таким образом, совершенствование систем подрессоривания ДГМ является актуальной задачей.

Цели и задачи. Целью работы является повышение подвижности ДГМ путем совершенствования систем подрессоривания.

Для достижения намеченной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

Разработаны методы прогнозирования средней скорости прямолинейного движения ДГМ с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания.

Разработаны методы математического моделирования микропрофиля трасс ДГМ.

Разработан метод синтеза многоуровневых систем подрессоривания транспортных машин.

Создана математическая модель прямолинейного движения ДГМ, оснащенной многоуровневой связанной системой подрессоривания.

Разработан закон управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности.

Разработан метод выбора характеристик двухуровневой связанной системы подрессоривания ДГМ.

Проведена оценка эффективности разработанного закон управления углом складывания секций путем сравнительного анализа быстроходности ДГМ с различными системами подрессоривания.

Научная новизна. Создана оригинальная математическая модель прямолинейного движения ДГМ по неровностям, особенностью которой является возможность управления углом складывания ДГМ в вертикальной плоскости и применение многоуровневой, в том числе связанной системы подрессоривания секций. Модель позволяет имитировать поведение машины в статистически заданных условиях эксплуатации, и тем самым значительно сократить сроки проектирования и доводочных испытаний систем подрессоривания высокоподвижных ДГМ.

Разработан и реализован в математической модели новый закон управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности, в основе которого лежит принцип огибания неровностей, позволяющий существенно (на 55%) повысить среднюю скорость движения. Закон использует косвенное определение угла складывания по средним отклонениям ходов катков секций ДГМ от статического положения.

Разработан новый метод синтеза многоуровневых систем подрессоривания транспортных машин, позволяющий обоснованно выбирать характеристики подвесок такого рода. Особенностью метода является выбор числа уровней подвески и соотношения жесткостей соседних уровней исходя из частотного диапазона работы подвески.

Получена новая зависимость для определения средней скорости движения ГМ при ограничениях по системе подрессоривания, особенностью которой является учет гиперболического участка скоростной характеристики. Использование новой зависимости позволяет получить более достоверную оценку средней скорости ГМ (расхождение с экспериментальными данными в среднем снизилось с 23% до 9%), что особенно важно при определении нагруженности и долговечности элементов подвески.

Разработан метод оценки быстроходности ДГМ в статистически заданных дорожных условиях с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания, отличающийся использованием спектральной плотности распределения дисперсий ускорений на месте механика-водителя по частоте внешних возмущений при оценке среднеквадратичных ускорений. Использование данного метода позволяет проводить оценку быстроходности ДГМ на этапе проектирования.

На защиту выносятся основные положения нового научного подхода к проектированию систем подрессоривания высокоподвижных ДГМ:

методы оценки быстроходности ДГМ при прямолинейном движении по неровностям местности с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания;

метод синтеза многоуровневых систем подрессоривания транспортных машин;

математическая модель прямолинейного движения ДГМ по неровностям местности с управлением углом складывания секций в вертикальной плоскости и применением многоуровневых связанных систем подрессоривания;

закон управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и результатов базируется на накопленном опыте теоретических, расчетно-экспериментальных исследований динамики систем «подвеска – корпус ГМ», «секция ДГМ – секция ДГМ», на применении апробированных методов теории случайных процессов, имитационного моделирования, теории линейных систем автоматического регулирования, механики жидкости и газа.

Практическая ценность работы. В результате выполненных исследований для практического использования при проектировании систем подрессоривания высокоподвижных ДГМ разработаны:

комплекс программ для ЭВМ, позволяющий имитировать динамику прямолинейного движения ДГМ по неровностям местности, и, тем самым, сократить сроки проектирования и доводочных испытаний систем подрессоривания;

методы преобразования статистических данных микропрофиля пути, позволяющие решать задачи теории подрессоривания связанные с определением функции быстроходности по скоростным характеристикам, и имитационным моделированием движения ДГМ по реализации случайной функции микропрофиля;

программная реализация метода оценки быстроходности ДГМ при прямолинейном движении по неровностям местности с учетом ограничений, накладываемых системой подрессоривания;

алгоритм управления углом складывания секций ДГМ в вертикальной плоскости при движении по неровностям местности, позволяющий реализовать разработанный закон.

Реализация результатов работы. Материалы диссертационной работы являются основой отчета по научно-исследовательской работе, выполненной в МГТУ им. Н.Э. Баумана и посвященной вопросам исследования перспективных систем подрессоривания для ГМ и ДГМ. Результаты работы внедрены в НИИ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, ФГУ «21 НИИИ МО РФ», ОАО МК «Витязь», ОАО «СКБМ», ФГУП «УКБТМ», УралТансМаш и используются в учебном процессе на кафедре «Многоцелевые гусеничные машины и мобильные роботы» МГТУ им. Н.Э. Баумана и на кафедре «Бронетанкового вооружения и техники» ОА ВС РФ.

Апробация работы и публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 научных работ. Основные положения и результаты диссертационной работы неоднократно заслушивались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры многоцелевых гусеничных машин и мобильных роботов МГТУ им. Н.Э. Баумана и кафедры бронетанкового вооружения и техники ОА ВС РФ, научно-технической конференции молодых специалистов, посвященной 75-летию НАТИ (Москва, 2001г.), 59-ой и 68-й научно-исследовательской конференции МАДИ (ТУ) (Москва, 2001, 2010г.г.), международной научно технической конференции, посвященной 30-летию кафедры строительных и дорожных машин НГТУ (Н.Новгород 2002г.), II межрегиональной научно-технической конференции «Броня – 2004» (Омск 2004г.), на научно-технических совещаниях в организациях ФГУ «21 НИИИ МО РФ», ОАО МК «Витязь», ОАО «СКБМ», ФГУП «УКБТМ», УралТансМаш.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, основных выводов и списка литературы. Работа изложена на 327 листах машинописного текста, содержит 125 рисунков, 33 таблицы. Библиография работы содержит 114 наименований.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net