Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Новые виды хозяйствования в условиях рыночных отношений в Республике Беларусь предопределили поиск эффективности научно-технических решений в-направлении развития многоосных автомобилей, позволяющих значительно повысить грузоподъемность автомобильного транспорта.
Этому направлению способствуют три важных фактора: во-первых, установленные пределы допустимых нагрузок на колесную ось автомобиля, ограничивающие грузоподъемность двухосных автомобилей; во-вторых, требования повышения грузоподъемности и обеспечения высокой проходимости автомобилей при использовании их на грунтовых дорогах и вне дорог; п-третьих, всевозрастающая потребность народного хозяйства в автомобильных перевозках тяжелых и сверхтяжелых негабаритных грузов, дающих высокий экономический эффект.
Появление многоосных автомобилей позволяет по-новому решить транспортные проблемы в условиях полного бездорожья. Однако многоосные машины имеют ряд конструктивных и эксплуатационных недостатков.
Специальные грузовые автомобили Минского завода колесных тягачей (МЗКТ) ведут свою родословную от первых отечественных «ракетово-зов» - МАЗ-535, МАЗ-537 и МАЗ-543. На базе последнего создано семейство модификаций для народного хозяйства - это и базовое шасси с независимой подвеской всех колес, способное перевозіпь груз 25т., бортовой автомобиль нл укороченном шасси с балансирной подвеской, лесовозный автопоезд в составе тягача и прицепа, а также тягачи для перевозки тяжелых грузов. Модернизация семейства АТС МЗКТ, адаптация их к различным условиям эксплуатации предусматривает применение различного оборудования, кабин, двигателей. Эффективность применения многоопорных полноприводных АТС в сложных условиях эксплуатации в значительной степени определяется эффективностью работы подвески. К сожалению, на практике в ряде случаев подвеска автомобиля даже с оптимально подобранными характеристиками обеспечить требуемую плавность хода, работоспособность экипажа, сохранность оборудования не может; здесь приходится применять вторичное под-рессорнвание, что требует решения ряда задач: совершенствование подвесок, систем вторичного подрессоривания, их взаимосвязь, снижение виброиагру-женности. Целевое их решение заключается в разработке математических моделей, научно обоснованных методик по выбору требований к плавности хода, снижению вибронагруженностн.
Таким образом, совершенствование эксплуатационных свойств многоопорных машин при улучшении качеств систем подрессоривания является важной научно-технической и народнохозяйственной задачей, что определило актуальность данной работы и целесообразность ее выполнения.
Связь работы с крупными научными программами, темами.
Исследования по теме проводились в период 1980 -1999 г.г. и были связаны с проведением научно-исследовательских работ:
-
Математическое моделирование и оптимальное управление сложными динамическими системами (Республиканская программа фундаментальных исследований института математики Академии наук БССР).
-
Математические методы и моделирование в технико-экономических исследованиях и задачах управления ГБ-93-50.
-
«Разработка-научных основ для создания прогрессивных технологических процессов оборудования и инструмента для машиностроительного производства РБ», ГБ-97-109 Межвузовской программы фундаментальных исследований.
-
Лазерные динамические системы со случайными возмущениями ГБ-81-35.
Цель н задачи исследовании.
Создание теоретико-прикладных основ оценки плавности хода и виб-ронагруженности систем подрессоривания полноприводпых автомобилей. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать многокритериальную стохастическую модель движения многоосного автомобиля на основе системного анализа, математические модели систем подрессоривания, эксплуатационных факторов, воздействующих на автомобиль, связанности крутильных и линейных колебаний;
установить научно-обоснованный выбор количественных и качественных вероятностных оценок показателей плавности хода и внбронагруженно-сти систем подрессоривания;
определить аналитические зависимости эксплуатационных нагрузок-систем подрессоривания при движении;
определить особенности формирования колебаний систем дополнительного подрессоривания (кабины и силовой установки) полноприводного автомобиля, разработать математические модели;
исследовать и разработать экспериментально-статистические модели интенсивности колебаний четырехосного автомобиля;
разработать программное обеспечение, реализующее методы вычисления статистических оценок колебаний систем подрессоривания.
Объект исследовании.
Объектом исследования является четырехосное шасси Минского завода колесных тягачей МАЗ-543 с двумя основными вариантами подвесок.
Научная новизна полученных результагоп.
Определяется рядом новых и оригинальных методических и теоретических разработок к числу которых относятся:
- концепция формирования вибронагруженности многоосного авто
транспортного средства на основе анализа функциональных связей между
элементами елстемы «потенциальные свойства конструкции - режимы экс
плуатации - эксплуатационные свойства - надежность» при оценке качества
подвески;
- математическая модель колебательной системы многоосного АТС, включающие структурные элементы, учитывающие особенности характери-
стик систем подрессорпвання. Па ее основе возможно получение различных вариантов прототипов ЛТС;
математическая модель параметрического возбуждения линейных колебании;
математическая модель, алгоритм и методика оценки качества систем подрессорпвання выполненная на Сазе полного факторного эксперимента.
предложены единичные и обобщенные оценки вибронагруженностп;
оптимизация параметров систем подрессорпвання многоопорных машин и разработка основных этапов по рациональному выбору конструктивных параметров подвески, что обеспечивает сокращение сроков как проектирования новых машин, так и их модификацию.
Практическая (экономическая, социальная) значимості, полученных результатов.
Совокупность выполненных исследовании и теоретических обобщений позволила решит:» практическую задачу по повышению плавности хода, снижению вибронагруженностп, обеспечению высоких эксплуатационных качеств многоопорных машин.
Использование системного анализа на сладил проектирования и доводки позволяет обеспечить повышение качества отдельных узлов подвески многоопорной машины, улучшить технико-экономическую эффективность, эксплуатацию, практически без дополнительных расходов. К ним относятся совершенствование упругих и демпфирующих характеристик подвески пол-поприводных автомобилей, уменьшение вибронагруженностп кабины, определение надежности элементов подвески в случае пробоя последней или отрыва колеса от дороги.
Разработки нашли свое отражение в создании конструкций подвесок базовых автомобилей МЗКТ, а также новых научно-технических решении, -.мнолнемнмх на уровне, публикаций, монографии, договорных работ с іаво-;юм- изготовителем.
Часть теоретических разработок диссертационной работы используются в учебном процессе при проведении научно-исследовательских работ:
Основные положенії:! диссертации, выносимые на защиту
Автор защищает разработку теоретических основ формирования вибропагруженности систем подрессорпвання многоопорных машин, включающих:
математическую модель полноприводного многоосного авіоіранс-поріного средства с полуприцепом;
теоретическое обоснование выбора пространственной модели четырехосного шасси и ее математическое описание;
математическую модель параметрического возбуждения колебаний систем подрессорпвання;
математическую модель и методику определения вибропагруженности систем полрессориванич' кабины и силовой установки;
стохастические методы исследования вибропагруженности на основе полного фткторного эксперимента;
- критерии внбронагруженности колебаний многоопорного шасси.
Личный икладсоискателя
Основные результаты работы получены автором самостоятельно. При выполнении диссертации соискателем разработана общая концепция и методика формирования внбронагруженности многоопорного транспортного средства; представлена математическая модель многоопорного шасси; экспериментально и теоретически изучены колебательные процессы, связи между параметрами системы подрессоривания и основные характеристики возмущений со стороны дорог; разработаны принципы выбора связей между элементами системы; предложены единичные и обобщенные показатели внбронагруженности систем подрессоривания; разработана и предложена математическая модель параметрического возбуждения; исследованы условия вторичного подрессоривания; получены эксперименгалыга-статнстические модели внбронагруженности систем подрессоривания их программное обеспечение.
Апробации результатов работы.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: VIII научно-технической конференции Минского автомобильного завода; «Конструирование, расчет и исследование большегрузных автомобилей» (Минск, 1972); научно-технической конференции « Научно-технический прогресс и повышение эффективности производства автомобильной техники» (Минск, 1974); Республиканской научно-технической конференции «Основные направления научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по выбору рациональных параметров и эксплуатационных качеств АТС» (Минск, 1976); Научно-технической конференции МАЗ «Выпускаемой автомобильной технике -технический уровень и качество» (Минск, 1987); Республиканской научно-технической конференции «Применение вычислительной техники и математических методов в научных и экономических исследованиях» (Киев, 1991); International scientific conference, Differential and integral equations (Samara, 1992); Республиканской научно-практической конференции «Пути повышения качества и технического уровня большегрузных автомобилей» (Минск, 1994); Міжнародная, павукова конференція КПИ (Київ, 1994, 1995,1997); Seventh International Scientific (Kyiv, 1998); Belarus Congress on theoretical and applid mtchanics, MECHANICS - 95, MF.CHANICS - 99.
Опубликованное! ь результатов.
По результатам выполненных исследований опубликовано более 30 работ, в том числе одна монография. Подготовлено в соавторстве 6 научно-технических отчетов, имеющих номер госрегистрации.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, семи глав, общих выводов, библиографии и приложения. Работа изложена на 298 страницах, в том числе 205 страницах машинописного текста, содержит 72 рисунка, 11 таблиц, список литературы из 120 наименований и приложения на 21 странице.