Введение к работе
Актуальность темы. Для ускорения разработки и постановки на производство новых поколений высокоэффективных машин на пневмоко-лесном ходу необходимо снабдить конструкторов расчетно-методичес-ким аппаратом, позволяющим с помощью ЭВМ еще на стации проектирования исследовать выходные характеристики будущей машины, согласовывать во всем скоростном диапазоне характеристики шин со свойствами отдельных узлов и машины в целом в динамике, назначать эти свойства соответствующими предъявляемым требованиям и соответственно определять параметры машин.
Такой аппарат нухно разработать для управляемых неразрезных ведомых мостов в сборе с колесами, рулевыми трапециями и подвесками самоходных машин различных типов, т.к. существущие методики расчетного определения параметров этой сложной многопараметрической и многокритериальной системы не позволяют в короткий срок и с малыми затратами добиваться наилучшей, хотя бн одной из выходных характеристик даже при одном значении скорости движения машины. Поэтому параметры мостов, рулевых трапеций и подвесок вынуждены определять путем проведения длительных и дорогих доводочных работ. Тем не менее полной уверенности, что и при этих параметрах моста будут реализованы его потенциальные возможности, нет.
Исходя из этого, в диссертации разрабатываются рекомендации по многокритериальному выбору на ЭВМ таких совокупностей параметров мостов о колесами, рулевых трапеций и подвесок, которые обеспечили бы отсутствие автоколебаний управляемых колес, их достаточную стабилизацию и безопасность движения во всем предполагаемом скоростном диапазоне движения проектируемых машин.
Этот подход позволит существенно сократить сроки и снизить затраты на создание перспективных моделей машин, повысить их качество, а также сравнить существующие конструкции машин с оптимальными и наметить пути их улучшения.
Цель диссертации - разработка, теоретическое и экспериментальное обоснование рекомендаций по выбору на стадии проектирования таких сочетаний конструктивных параметров управляемых неразрезных ведомых мостов с колесами, рулевых трапеции и подвесок, при которых происходит улучшение выходных характеристик пневмоко-лесных малин различных типов во всем скоростном диапазоне двине-
ния и уменьшение износа nam при движении машин на поворотах, практическая реализация результатов.
Общая методология исследования строилась на использовании методов аналитической механики, идентификациии и оптимизации, теории авто\;атического регулирования и программирования для ЭВМ, Экспериментальные работы выполнены на специальной установке. Данные экспериментов обработаны на ЭВМ с помощью методов математической статистики.
Объект исследования.
Управляемые неразрезные ведомые мосты с колесами, рулевыми трапециями, пружинами и демпферами подвески самоходных комбайнов, тракторов, грузовых айтомобилей и других транспортных средств.
Научная новизна.
-
Предложена методика идентификации процесса качения шин в широком диапазоне путевой частоты (0,2...25 рад/м); создана специальная установка для определения динамических характеристик катяцейся шины, на которой получены частотные характеристики силового взаимодействия катящейся шины с дорогой во всем диапазоне путевой частоты при ее боковых и угловых вынужденных колебаниях; сформирован обобщенный критерий оценивания кинеютических и жест-костных характеристик катящейся шины,и получена оценка кинематических и кесткостпых коэффициентов шин в широком диапазоне путевой частоты.
-
Предложена методика многокритериального выбора параметров мостов с колесами, рулевых трапеций и подвесок транспортных средств во всем скоростном диапазоне двиаения машин на основе результатов идентификации процесса качения шин; разработано уточненное математическое описание движения управляемых ведомых колес тракторов "Беларусь"; сформированы два критерия, обеспечивающие запас устойчивости, степень безопасности и эффективность стабилизации при колебательных и апериодических движениях управляемых колес; разработана методика оптимизации параметров моста по критериям колебательных и апериодических движений управляемых колес во всем скоростном диапазоне движения транспортного средства на основе множества Парето.
-
Предложены методики выбора геометрических параметров ру-
левых трапеций различных конструкций транспортных средств с постоянной и регулируемой колеей на основе множества.Парсто.
-
Разработан комплекс проблемно-ориентированных программ, и получены результаты идентификации процесса качения шин, оптимизации параметров мостов с рулевыми трапециями и подвесками.
-
Исследована чувствительность обобщенного критерия оценивания кинематических и жесткостных коэффициентов ши. критериев колебательных и апериодических движений колес, критерия выбора геометрии рулевой трапеции к варьировании значений параметров.
Практическая ценность. Комплекс предложенных методик и программ, доведенных до уровня инженерных расчетов, впервне позволил с помощью ЭВМ на стадии проектирования транспортного средства решить следующие задачи;
1. С помощью методики идентификации процесса качения шин по
лучить в динамике.в широком диапазоне путевей частоты значения их
кинематических и жесткостных характеристик, соответствующих всему
скоростному диапазону движения машины и'всем режимам ее движения
- управляемому движению, вилянию прицепов и автоколебаниям управляемых колес. Эти значения характеристик шин должны использоваться во всех инженерных расчетах динамики транспортного средства.
-
Методика многокритериального выбора параметров моста, рулевой трапеции л подвески на основе результатов идентификации процесса качения шин предоставляет возможность определить такие значения углов развала, схождения, поперечного и продольного пак-лона шкворней, длин цапфы и бачки, моментов инерции колеса и балки, жесткости рулевой трапеции и пружин подвески и т.д., при которых происходит улучшение выходных характеристик во всем скоростном диапазоне движения машины, оценить эффективность применяемых решений, сократить время доводки машины; сравнить существующие конструкции машин с оптимальними и наметить пути улучиеняя транспортного средства.
-
Используя методик/ выбора геометрических параметров рулевых трапеций различных конструкций - утла наклона и длины продольного рычага, длины рулевой сойки и т.д., уменьшить величину проскальзывания пятна контакта пяти при выполнении машинами поворота со средними и, особенно, о малыми радиусами.
Предложена конструкция рулевой трапеции колесного тран-
споргного средства с регулируемой колеей (А.С. й 1303477).
Данный комплекс методик и программ рекомендуется использовать в практике проектных' и научно-исследовательских организаций автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения, а также в учебном процессе вузов для специальности "Автомобили и тракторы".
Реализация результатов работы. Диссертация выполнялась в соответствии с программами работ по госбюджетной тематике ЕПИ и МАШ, республиканской (БССР) научно-технической проблеме 10, республиканской программе фундаментальных исследований (на І99І-І995 гг.) в области технических'и физико-математических наук (шифр: "Автоматизация-2"); в рамках научно-технического содружества с Минским тракторным заводом -(договор № 16/22-481) и с производственным объединением "Гомсельмаш" (договоры № 112-79, И 137-80 и И 1-86.06.103); в соответствии с хозяйственными договорами с ПО "Гомсельмаш" (х/д-1228) и с ПО "МТЗ им.В.И.Ленина" (х/д-1412); по заданию Министерства народного образования БССР (договор ГБ-9І-83). Направленность работы, выбор объектов исследования определялись запросами и рекомендациями указанных организаций. Результаты исследований передавались предприятиям.
В ГСКБ ПО "Гомсельмаш" внедрены: I) методика и программа для ЭВМ параметрической оптимизации рулевых трапеций пневмоколесных самоходных машин и справочник для расчетов рулевой трапеции перспективной модели комбайна "Полесье"; 2) методика и программы для ЭВМ автоматизированного проектирования управляемых неразрезлых мостов в сборе с колесами и рулевыми трапециями различных модификаций комбайна.
По результатам расчетов спроектирована рулевая трапеция комбайна "Полесье". Получен фактический экономический эффект.
Методики экспериментального определения частотных характеристик шины с дорогой на специализированной экспериментальной установке и получения кинематических и яесткостных коэффициентов шин внедрены в учебный процесс БГПА в качестве составной части лабораторного практикума курса "Испытание трактора".
В ГСКБ ПО "МТЗ им.В.И.Ленина" в соответствии с х/д-1412 "Разработка программного комплекса по многокритериальному выбору параметров моста и рулевой трапеции семейства тракторов МГЗ-50/52, МТЗ-80/82, МТЗ~І02, МТЗ-1220 на основе результатов идентификации
процесса качения шин" принята методика и результаты расчета пара-мэтров четырех- и шестизвенной рулевых трапеций тракторов с регулируемой колеей. Разработана на базе трактора МТЗ--80 и изготовлена движущаяся установка для определения частотных характеристик силового взаимодействия колес с дорогой в широком диапазоне путевой частоты.
Апробация работы. Основные положения и материачы диссертации докладывались и обсуждались на Всесоюзных семинарах по вопросом качения эластичного колеса (Москва, МАДИ, 1975-1977 гг.), на межреспубликанской конференции молодых ученых "Комплексная мзханиза-'ция, электрификация и автоматизация сельского производства" (Минск, ЩИИКЭСХ, 1976 г.), на ХХУІ научно-исследовательской конференции профессорско-преподавательского состава МАДИ (Москва, 1979 гг.), на 5-й и 6-й региональных школах-семинарах "Оптимальное проектирование и смежные вопросы" (Ростов-на-Дону, 1982 и 1984 гг.), на научно-практической конференции "Пути повышения технического уровня и надежности кормоубсрочной-техники (конструкция, технология и эксплуатация)" (Гомель, БО "Гомсельмаш", 1986 г.), на республиканских научно-технических конференциях (НТК) "Интенсификация машиностроительного производства на основе использования систем автоматизироьаігаоїХ) производства" (Кишинев, IS83 г.) и "Ошт отраслей машиностроения и научные достижения - производству тракторов и сельхозмашин" (Севастополь, 1989 г.), на П межреспубликанской НТК "Совершенствование средств и методов расчета изделий машиностроения" (Волгоград, 1990 г.), на международной конференции "Колебакия и волны в эколопга, технологических процессах и диагностике" (Минск, 1993 г.), на научных семинарах кафедр "Автоматика и микропроцессоры" и "Автомобили" МАШ (I.focr.Ba, 1984 и 1985 гг.), "Теория вероятностей" БГУ (Минск, 1990 г.), на заседаниях технических советов ГСКБ ПО "БелавтоМАЗа" (Минск, IS88 г.) и ПО "МТЗ им. В.К.Ленина" (Минск, 1988 г., 1990 г.), па НТК профессорско-преподавательского состава БПй (Минск, 1972-1992 гг.).
Работа рассмотрена и одобрена на заседании кафедр "Автоматика и микропроцессоры" МАШ и "Тракторы" БГЇ1А.
Публикации, По теме диссертации имеется 23 печатных работы (в том числе 10 выполнено без соавторов) и авторское свидетельство на изобретение.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, изложения результатов и выводов, приложений и содернит 145 страниц машинописного текста, 4 таблицы, 34 рисунка и фотографии. Список литературы включает 124 наименования.
