Оценка влияния плавности хода транспортно-технологических машин на безопасность движения в условиях бездорожья

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Безопасность движения транспортно-технологических машин, особенно в условиях бездорожья, в значительной степени зависит от упругодемпфирующих свойств подвески, которые непосредственно влияют на плавность хода и статическую поперечную устойчивость машины на косогоре, обеспечивают возможность длительного движения по неровным дорогам в интервале эксплуатационных скоростей без превышения установленных норм виброускорений, вызывающих неприятные ощущения и быструю утомляемость у водителя, безотрывного движения колеса от дороги, а также «непробоя» подвески. Поэтому для подвески необходимо обеспечить требуемые упругодемпфирующие характеристики путем применения в конструкции пневмогидравлического амортизатора и провести оценку его влияния на безопасность движения в условиях бездорожья.

Цель работы — разработка метода оценки влияния плавности хода транспортно-технологических машин на главные показатели безопасности движения в условиях бездорожья при разработке новых технических решений, направленных на повышение плавности хода.

Методы. Моделирование колебательных процессов масс машины, соединённых между собой упругодемпфирующими связями при неустановившихся и установившихся колебаниях, моделирование влияние жёсткости упругого элемента подвески на статическую поперечную устойчивость машины на косогоре, выполненных в программной среде Mathcad.

Результаты. В результате математического моделирования колебательных процессов масс машины было установлено, что применение предлагаемого амортизатора позволяет в случае проезда единичной неровности высотой 0,08 м при скорости движения машины в 30 км/ч снизить перемещения кузова с 0,070 м до 0,056 м и его ускорения с 3,50 м/с2 до 1,35 м/с2, тем самым достигается полное гашение колебательного процесса масс уже в четвертом периоде, а в случае движения по синусоидальной неровности колебательный процесс в значительной степени стабилизируется, колесо копирует профиль неровности, в результате чего перемещение кузова снижается с 0,045 м до 0,030 м, а ускорение кузова после переходного процесса снижается с 2,2 м/с2 до 0,8 м/с2. Анализ оценки влияния плавности хода на статическую поперечную устойчивость машины показал, что в результате учета упругодемпфирующих характеристик амортизатора и самих пневмошин позволяет повысить угол статической устойчивости по боковому опрокидыванию с 38 до 43 при максимально допустимом угле крена кузова в 8,4.

Заключение. Знание методик оценки влияния плавности хода транспортно-технологических машин на главные показатели безопасности движения в условиях бездорожья позволяют провести анализ эффективности применения предлагаемых технических решений, направленных на повышение плавности хода машины в условиях бездорожья.

Об авторах

Роман Рустамович Букиров

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (СПбГАСУ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: bukirov_r.r.-king@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-9303-3142
SPIN-код: 7768-2713

аспирант кафедры наземных транспортно-технологических машин

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Новиков В.В., Рябов И.М., Чернышов К.В. Виброзащитные свойства подвесок автотранспортных средств. Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. EDN: FRSPKX
  2. Новиков В.В., Чернышов К.В., Поздеев А.В. и др. Комбинированные демпфирующие системы в подвесках автотранспортных средств. Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2024.
  3. Новиков В.В., Чернышов К.В., Поздеев А.В. Расчет систем подрессоривания автотранспортных средств: учебник. Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2024.
  4. Repin S.V., Bukirov R.R., Vasilieva P.V. Study on effects of damping characteristics of base chassis suspension on operational safety of transport and handling machinery // Transportation Research Procedia: 14, Saint Petersburg, 21–24 октября 2020 года. Saint Petersburg, 2020. P. 574–581. doi: 10.1016/j.trpro.2020.10.069 EDN: MTWSYH
  5. Repin S., Bukirov R., Vorontsov I., et al. Improving the movement smoothness of a mobile repair shop for machinery servicing in the Arctic // Transportation Research Procedia, St. Petersburg, 02–04 июня 2021 года. St. Petersburg, 2021. P. 553–561. doi: 10.1016/j.trpro.2021.09.084 EDN: DJBMGB
  6. Букиров Р.Р. Моделирование процессов демпфирования подвески транспортно-технологических средств на базе автомобильных шасси в Арктических условиях эксплуатации. В кн.: Техническое обеспечение доступности арктических регионов: Материалы III Всероссийского научного семинара, Санкт-Петербург, 27 октября 2022 года. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, 2022. С. 57–65. EDN: EAMVYY
  7. Дубровский А.Ф., Абрамов М.И., Сакулин Ю.А. Выбор параметров подвески грузовых автомобилей «Урал» для повышения скорости движения по изношенным грунтовым дорогам // Вестник Оренбургского государственного университета, 2014. № 10(171). С. 66–75. EDN: TPNREB
  8. Репин С.В., Масленников Н.А., Орлов Д.С., и др. Исследование процессов обеспечения плавности хода транспортно-технологических машин на базе шасси грузовых автомобилей в сложных дорожных условиях // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство, 2023. № 23. С. 76–84. doi: 10.26160/2658-3305-2023-23-76-84 EDN: UMNUWF
  9. Раймпель Й. Шасси автомобиля: Амортизаторы, шины и колеса. М.: Машиностроение, 1986.
  10. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. Колебания и плавность хода. М.: Машиностроение, 1972.
  11. Аблаев Р.Р., Черноморец Д.И. Влияние состояния пневматической подвески на устойчивость и управляемость транспортного средства // Международный журнал гуманитарных и естественных наук, 2021. № 4–1(55). С. 10–13. doi: 10.24412/2500-1000-2021-4-1-10-13 EDN: UWEFHA
  12. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2022. EDN: FOWIQZ
  13. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981.
  14. Мишута Д.В., Михайлов В.Г. Влияние конструктивных параметров автомобиля и его подвески на устойчивость и управляемость штабной машины // Вестник Белорусско-Российского университета, 2013. № 3(40). С. 30–36. doi: 10.53078/20778481_2013_3_30 EDN: RRYLSR
  15. Сафиуллин Р.Н., Керимов М.А., Валеев Д.Х. Конструкция, расчёт и эксплуатационные свойства транспортных и транспортно-технологических машин. Санкт-Петербург: Лань, 2022. EDN YIIXXP
  16. Тинт Н.В., Алакин В.М. Исследование влияния крена кузова на поперечную устойчивость грузового фургона при повороте // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2022. № 3(138). С. 106–113. doi: 10.46960/1816-210X_2022_3_106 EDN: SMGIQF
  17. Кривцов С.Н., Кривцова Т. И., Степанов Н.В. Испытания колёсных машин. Молодежный: ИрГАУ, 2020.
  18. Самусенко М.Ф. Конструирование и расчет большегрузных транспортных средств. Конструирование и расчет подвесок. Подвижность и устойчивость. Москва: МАДИ, 1984.
  19. Фомин В.М. Автомобили. Теория эксплуатационных свойств автомобилей. Москва: РУДН, 2008.
  20. Чернышов К.В., Рябов И.М., Новиков В.В., и др. Динамика движения. Регулируемые подвески. Москва; Вологда: Инфа-Инженерия, 2023.
  21. Дербаремдикер А.Д. Гидравлические амортизаторы автомобилей. М.: Машиностроение, 1969.
  22. Патент РФ на полезную модель № 204114 / 07.05.2021. Бюл. № 13. Артемьев В.Н., Репин С.В., Добромиров В.Н., Букиров Р.Р. и др. Пневмогидравлический амортизатор. EDN: BBBIHQ
  23. Сафонов Р.А. Типичные дефекты верхнего дорожного покрытия в России // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура, 2020. Т. 20, № 2. С. 75–84. doi: 10.14529/build200210 EDN: WQYSOM
  24. Taberlet, N., Morris, S.W., McElwaine, J.N. Washboard road: the dynamics of granular ripples formed by rolling wheels. Physical review letters. 2007. Vol. 99(6). doi: 10.1103/PhysRevLett.99.068003
  25. Репин С.В., Добромиров В.Н., Орлов Д.С. Исследование упругой характеристики нового пневмогидравлического амортизатора // Вестник гражданских инженеров, 2019. № 5(76). С. 260–269. doi: 10.23968/1999-5571-2019-16-5-260-269 EDN: KIGLHH
  26. Добромиров В.Н., Гусев Е.П., Карунин М.А., и др. Амортизаторы. Конструкция. Расчёт. Испытания. Москва: МГТУ «МАМИ», 2006.
  27. Репин С.В., Добромиров В.Н., Орлов Д.С. и др. Исследование демпфирующей характеристики нового гидропневматического амортизатора // Вестник гражданских инженеров, 2020. № 2(79). С. 187–194. doi: 10.23968/1999-5571-2020-17-2-187-194 EDN: MYJPDN
  28. Патент РФ на полезную модель № 194004/ 22.11.2019. Бюл. № 33. Репин С.В., Евтюков С.С., Орлов Д.С. Двухтрубный гидропневматический амортизатор. EDN: OTWWNB
  29. Патент РФ на полезную модель № 208894 / 20.01.2022. Бюл. № 2. Репин С.В. Пневмогидравлический амортизатор. EDN: SEPQCX
  30. Патент РФ на полезную модель № 204317/ 19.05.2021. Бюл. № 14. Репин С.В. Однотрубный гидропневматический амортизатор. EDN IBGLNO
  31. Патент РФ на полезную модель № 218675/ 05.06.2023. Бюл. № 16. Букиров Р.Р. Пневмогидравлический амортизатор с выносной пневматической камерой. EDN: QUJXCP
  32. Рубан В.Г., Матва А.М. Решение задач динамики железнодорожных экипажей в пакете Mathcad. Ростов-на-Дону: РГУПС, 2009.
  33. Рыков С.П. Основы теории неупругого сопротивления в пневматических шинах с приложениями. Санкт-Петербург: Лань, 2017. EDN: YTYEGM
  34. Левковский Д.И., Макаров Р.И. Системный подход к исследованию и разработке информационных систем. Владимир: ВлГУ, 2010.
  35. Волков И.В., Рубан В.Г. Сравнительные исследования динамических качеств вариантов экипажной части восьмиосного электровоза. В кн.: Вопросы конструирования и исследования магистральных и промышленных электровозов: сб. научн. тр. Тбилиси, 1990. С. 55–59.
  36. Свидетельство РФ о гос. рег. программы для ЭВМ № 2024614880 / 29.02.2024. Букиров Р.Р. Программа расчёта поперечной статической устойчивости транспортно-технологических машин на косогоре, учитывающая характеристики подвески. EDN: GDPCRR
  37. ГОСТ 31507-2012. Автотранспортные средства. Управляемость и устойчивость. Технические требования. Методы испытаний. Введ. 2013-10-01. М.: Стандартинформ, 2013.
  38. Свидетельство РФ о гос. рег. программы для ЭВМ № 2023683969 / 13.11.2023. Букиров Р.Р. Программа расчета и оценки энергоемкости упругого элемента пневмогидравлического амортизатора с прогрессивной упругой характеристикой. EDN: HIPCSD
  39. ГОСТ 31191.1-2004. Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка её воздействия на человека. Часть 1. Общие требования. Приложение В. Введ. 2018-02-01. М.: Стандартинформ, 2010.
  40. Шеховцов В.В. Подрессоривание кабин колёсных и гусеничных машин. Москва, Вологда: Инфра-инженерия, 2023.
  41. Технические характеристики шины КАМА-УРАЛ 390/95R20. [iternet]. Дата обращения 16.01.2023. Режим доступа: https://www.td-kama.com/ru/tyre_catalog/213476/

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Конструктивные параметры ПГА с дополнительной пневматической камерой по патенту на полезную модель RU № 218675: A — газовая компенсационная полость; B и C — нижняя и верхняя жидкостная полость; D и E — газовая пружина; Sh — общий ход амортизатора; Sd — ход отбоя; Sc и Sst — ход сжатия и статическая деформация; 1 — предохранительный клапан; 2 — регулировочный клапан; 3 — нижний цилиндр; 4 — верхний цилиндр; 5 — дополнительная пневматическая камера; 6 — уплотнительная втулка; 7 — гидравлический поршень; 8 — пневматический поршень; 9 — направляющая (разделительная) втулка; 10 — амортизирующая прокладка; 11 — верхняя крышка амортизатора; 12, 13 — проушины для установки амортизатора; 14 — стопорное кольцо; 15 — шток; 16 — защитный кожух.

Скачать (198KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расчетная схема двухмассовой колебательной системы: a — проезд неровности; b — движение по синусоидальной неровности; M — подрессоренная масса; m — неподрессоренная масса; cs — жесткость газовой пружины амортизатора; ct — жесткость шин; r — демпфирующая способность амортизатора; rt — демпфирующая способность шин; z1, z2 — вертикальное перемещение неподрессоренной и подрессоренной массы; Va — направление движения (скорость); q — кинематическое возмущение; S0 — начало неровности; s — рассматриваемый участок пути; l — длина неровности; H — высота неровностей.

Скачать (138KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расчётная схема подрессоривания машины при статической поперечной устойчивости: Rt — средняя колея шин; Rs — расстояние установки амортизаторов в подвеске; hg — высота центра масс; cs — жёсткость упругого элемента амортизатора; ct — жёсткость пневматических шин; M sin(ψ) — поперечная составляющая силы тяжести; ψ — угол крена кузова; β — угол поперечного наклона дороги.

Скачать (91KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты моделирования упругой характеристики ПГА: 1 — сила газовой пружины без дополнительной камеры; 2 — сила газовой пружины с дополнительной камерой; 3 — линия, показывающая положение амортизатора под статической нагрузкой; 4 — касательная линия к статической нагрузке, возникающая в конструкции без дополнительной камеры; 5 — касательная линия к статической нагрузке, возникающая в конструкции с дополнительной камерой; Sdr — ход отбоя; Sc — ход сжатия; Sdc — ход подвески, при котором срабатывает буфер отбоя; Sst — статический ход; C1 — угол наклона к касательной линии 4; C2 — угол наклона к касательной линии 5; S1 и S2 — приведенные статические прогибы.

Скачать (97KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Неустановившийся колебательный процесс масс машины по времени t (сек.), полученный в результате проезда единичной неровности: Z1 и Z2 — перемещение неподрессоренной и подрессоренной массы; a — перемещение (ход) масс машины с установленным в подвеску амортизатора, имеющий дополнительную пневмокамеру; b — ускорение подрессоренной массы в случае использовании амортизатора с дополнительной пневмокамерой; c — перемещение (ход) масс машины с установленным в подвеску амортизатора, не имеющего дополнительную пневмокамеру; d — ускорение подрессоренной массы в случае использовании амортизатора без дополнительной пневмокамеры.

Скачать (222KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Характеристика установившихся колебательных процессов масс машины по времени t (сек.), полученные в результате проезда синусоидальной неровности: Z1 и Z2 — перемещение неподрессоренной и подрессоренной массы; a — перемещение (ход) масс автомобиля без дополнительной камеры; b — ускорение кузова без дополнительной камеры; c — перемещение (ход) масс автомобиля с учетом дополнительной камеры; d — ускорение кузова с учетом дополнительной камеры.

Скачать (430KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Влияние жёсткости упругого элемента амортизатора на статическую поперечную устойчивость машины на косогоре: 1 — зависимость при использовании ПГА с дополнительной пневматической камерой; 2 — зависимость при использовании ПГА без дополнительной пневматической камеры.

Скачать (39KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).