Стельмащук Валерій Віталійович. Поліпшення показників керованості та стійкості триланкових автопоїздів

Краткое описание

Стельмащук Валерій Віталійович. Поліпшення показників керованості та стійкості триланкових автопоїздів: дис... канд. техн. наук: 05.22.02 / Національний транспортний ун-т. - К., 2005
Стельмащук В.В. Покращання показників керованості та стійкості три ланкових автопоїздів. — Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.22.02 — Автомобілі та трактори. — Національний транспортний університет, Київ, 2005.
НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Стельмащук Валерій Віталійович
УДК 629.113
ПОКРАЩАННЯ ПОКАЗНИКІВ КЕРОВАНОСТІ ТА
СТІЙКОСТІ ТРИЛАНКОВИХ АВТОПОЇЗДІВ
Спеціальність 05.22.02 — Автомобілі та трактори
Дисертація
на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Науковий керівник доктор техн. наук професор
Сахно В.П.
КИЇВ - 2005

2
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 5
ВСТУП 7
РОЗДІЛ 1 СТАН ПИТАННЯ ТА ЗАДАЧІ ДОСЛІДЖЕННЯ 13
1.1. Компонувальні і масові параметри триланкових автопоїздів 13
1.2. Керованість і стійкість триланкових автопоїздів 22
1.3. Вплив конструктивних і експлуатаційних факторів на показники
маневреності й стійкості триланкових автопоїздів 33
1.4. Задачі дослідження 42
РОЗДІЛ 2 МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПЛОСКОПАРАЛЕЛЬНОГО
РУХУ ТРИЛАНКОВОГО АВТОПОЇЗДА 44
2.1. Основні припущення при побудові математичної моделі
автопоїзда 44
2.2 Диференціальні рівняння руху триланкового автопоїзда 61
2.4. Висновки по розділу 69
РОЗДІЛ 3 ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ І ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ФАКТОРІВ НА ПОКАЗНИКИ СТІЙКОСТІ РУХУ ТРИЛАНКОВОГО АВТОПОЇЗДА 70
3

.1. Вихідні положення для дослідження прямолінійного і колового
руху триланкового автопоїзда 70
3.2. Чисельно-аналітичний метод знаходження критичної швидкості руху триланкового автопоїзда 73
3

.3 Керованість і стійкість триланкового автопоїзда в усталених
режимах руху 86
3.4 Керованість і стійкість триланкового автопоїзда в неусталених режимах руху 95
3.5. Висновки по розділу
104
РОЗДІЛ 4 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ТРИ¬ЛАНКОВОГО АВТОПОЇЗДА 107
4.1. Мета і задачі експериментальних досліджень 107
4.2. Об’єкт експериментального дослідження 107
4.3. Вимірювальна та реєструюча аппаратура 108
4.4 Програма дорожніх випробувань триланкового сідельно-
причіпного автопоїзда 121
4.5 Методика проведень випробувань 122

3
4.6 Методика опрацювання й аналізу результатів експериментальних
досліджень 127
4.7 Висновки по розділу 136
ВИСНОВКИ 137
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 140
ДОДАТОК А 155

Список литературы

ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ
1. Одним з перспективних шляхів підвищення продуктивності АТЗ є застосування багатоланкових автопоїздів, яким поряд з очевидними перевагами присутні і ряд недоліків, обумовлених збільшенням повної маси, габаритної довжини і числа ланок. Зважаючи на те, що автомобілі-тягачі, що випускаються в дійсний час промисловістю, і причіпний склад не призначені для експлуатації у складі триланкових автопоїздів, актуальними є задачі правильного вибору складу і технічних параметрів таких АТЗ, удосконалення конструкції причіпних ланок, а також окремих вузлів і агрегатів.
2. Розроблена математична модель триланкового автопоїзда. Показано, що відмінності у конструкціях триланкових автопоїздів у більшості випадків визначаються відмінностями у конструкції причіпних ланок, оскільки конструкція автомобілів-тягачів залишається незмінною. З урахуванням цього триланковий автопоїзд представлений двома веденими модульними ланками.
За модульної побудови автопоїзда кожна несуча система напівпричепа або причепа спирається на свій возик, причому між ними існує шарнірний зв’язок, а керованими є колеса або осі напівпричепа і причепа. Отримана для такої побудови система рівнянь дозволяє досліджувати поведінку триланкового автопоїзда як у стаціонарних, так і нестаціонарних рухах, а також визначати критичну швидкість автопоїзда.
3. Розроблена методика розрахунку критичної швидкості руху триланкового автопоїзда, визначені критичні швидкості руху триланкових автопоїздів різних компонувальних схем. Показано, що менші значення критичної швидкості мають місце для сідельно-причіпного (40,95 м/с) і причіпного-причіпного автопоїзда (38,05 м/с). Проте при значно менших швидкостях руху (V*=34,6 м/с та V*=26,8 м/с відповідно для сідельно- причіпного і причіпного-причіпного автопоїзда) у додатню напівплощину переходить пара комплексно-спряжених коренів А/7,8, що означає появу коливальної нестійкості при русі зі швидкостями v>v*. Поява такого роду нестійкості пов’язана із коливаннями ведених ланок, які призводять до втрати стійкості усієї системи, тобто втрати стійкості руху триланкового автопоїзда.
4. Показано, що стійкість триланкових автопоїздів в основному визначається параметрами причепа. Так, шляхом розв’язку системи диференціальних рівнянь руху причіпного-причіпного автопоїзда було проаналізовано вплив тиску в шинах коліс осей причепа, розташування центра мас причепа і напівпричепа, довжини дишля причепа, зміщення осі поворотного круга, бази причепа і вибрані такі їх значення, за яких критична швидкість руху автопоїзда перевищує його максимальну швидкість за тяговими можливостями.
5. Встановлено, що триланковий сідельно-причіпний автопоїзд володіє надлишковою повороткістю, яка зі збільшенням швидкості руху збільшується. Найбільша схильність до заносу притаманна причепу, для якого характеристика різниці курсових кутів ланок у більшому ступені відрізняється від кінематичних. Разом з тим, для причіпного і причіпного-причіпного автопоїзда

136
характерна недостатня повороткість, тобто за цим показником причіпні триланкові автопоїзди мають перевагу у порівнянні з сідельно-причіпними.
6. Показано, що перехідні процеси в режимі руху "ривок руля" характеризуються істотним перерегулюванням для усіх триланкових автопоїздів, причому величини закидів кутової швидкості збільшуються від ланки до ланки, досягаючи максимальних значень в останнього причепа, для якого відношення максимального поперечного прискорення неусталеного руху до такого ж прискорення усталеного руху складає 25...50%. Час перехідного процесу зі збільшенням бічного прискорення поступово зменшується, причому це зменшення протікає більш інтенсивно для сідельно-причіпного автопоїзда.
7. При моделюванні режиму руху "переставка Sп = 20 м" найгірші показники притаманні причепу сідельно-причіпного автопоїзда, бічне прискорення якого у порівнянні з тягачом збільшується на 25%, а швидкість рискання - на 20%. Проте за обраної швидкості 12 м/с ні керованість, ні стійкість автопоїзда не були порушені. Дещо кращі результати були отримані для причіпного автопоїзда і значно гірші для причіпного-причіпного автопоїзда . Розрахунки показали, що одні і ті ж значення швидкості рискання причіпних ланок і бічного прискорення (з відхиленнями не більшими за 5%) спостерігалися у причіпних автопоїздів за швидкості 16,8 м/с, а для причіпних- причіпних автопоїздів - 8,9 м/с, що свідчить про недостатню керованість цих автопоїздів.
8. При виконанні автопоїздами маневрів “переставка” довжиною 24 м гранична швидкість для причіпного-причіпного автопоїзда обмежувалася виходом другого причепа за допустимі межі смуги руху (3,5 м); для причіпного і сідельно-причіпного автопоїзда— запізнюванням реакції автомобіля-тягача на повороти рульового колеса. При маневрі “поворот” гранична швидкість сідельно-причіпного і причіпного-причіпного автопоїзда обмежувалася величиною бічного прискорення, що перевищувала 4,5 м/с2 для останнього причепа і небезпекою його перекидання; для причіпного автопоїзда — зносом переднього моста автомобіля-тягача.
9. При виконанні маневр ISO сідельно-причіпним автопоїздом було встановлено, що обмежуючим фактором при виконанні цього маневру є порушення стійкості руху автопоїзда. Так, уже на швидкості 60 км/год спостерігався вихід тягача за межі смуги руху, а на швидкості 70 км/год - відрив колеса причепа від опорної поверхні.
10. Дорожні випробування триланкового сідельно-причіпного автопоїзда підтвердили достовірність результатів комп'ютерного моделювання показників керованості і стійкості руху. При однаковому якісному характері експериментальних і аналітичних залежностей максимальні відхилення амплітуд коливань досліджуваних параметрів не перевищували 10%, що підтверджує достатню адекватність розробленої математичної моделі.
11. Результати досліджень прийняті до впровадження АСМАП при створенні зразків триланкових автопоїздів і дослідній їх експлуатації.