автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Метод оценки конструкции внедорожных автомобилей по величине разрушающего воздействия на грунт

КОРКИН Сергей Николаевич

МЕТОД ОЦЕНКИ КОНСТРУКЦИИ ВНЕДОРОЖНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПО ВЕЛИЧИНЕ РАЗРУШАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГРУНТ

Специальность: 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003470805

Москва-2009

003470805

КОРКИН Сергей Николаевич

МЕТОД ОЦЕНКИ КОНСТРУКЦИИ ВНЕДОРОЖНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПО ВЕЛИЧИНЕ РАЗРУШАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГРУНТ

Специальность: 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена на кафедре «Автомобили» Московского государст! ного ТРхнического университета «МАМИ» и в ОАО «Инновационная фи «НАМИ-Сервис».

Научный руководитель:

доктор технических наук, професс Шухман С.Б.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, професс Добромиров В.Н.

кандидат технических наук, доцент Вержбицкий А.Н.

Ведущее предприятие:

АМО ЗИЛ

Защита диссертации состоится 0.6 июня в 14-00 на заседании диссе ционного совета при Московском государственном техническом универси «МАМИ» по адресу:

107023, г. Москва, ул. Б. Семеновская. 38.МГТУ «МАМИ», ауд. Б-304.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библио университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенные п тью организации, просим направлять в указанный выше адрес.

Автореферат размещен на сайте www.mami.ru

Автореферат разослан 20 мая 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук, профессор Ю.С. Щетш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Создание полноприводных внедорожных машин обусловлено потребностями многих отраслей народного хозяйства. До недавнего времени развитие конструкции полноприводных внедорожных машин происходило только в направлении повышения проходимости. При их проектировании оценивались параметры взаимодействия движителя с опорной поверхностью с точки зрения снижения сопротивления качению и повышения сцепных качеств. Разрушающее воздействие автомобиля на грунт практически не рассматривалось. Не исследовались конструктивные особенности автомобилей, влияющие на такое воздействие: компоновка, схемы перераспределения потока мощности по ведущим колесам и мостам, сцепные свойства движителей и т.д.

В настоящее время оценка воздействия автомобилей на окружающую среду является одной из основных проблем при проектировании автомобильной техники. Подтверждением актуальности данной проблемы является создание направления в проектировании «Автомобили дружественные окружающей среде» (ЕРУ). Конструкция современного полноприводного автомобиля должна отвечать не только общим требованиям повышения эффективности движения, но и требованиям, направленным на снижение экологического ущерба, наносимого колесными машинами грунту. Поэтому представляется актуальным разработка метода, позволяющего осуществлять выбор конструктивных решений систем силового привода ведущих колес, систем рулевого управления и компоновки автомобиля для достижения минимального разрушающего воздействия движителя на грунт при обеспечении достаточного уровня проходимости. Особую значимость такой подход приобретает при проектировании автомобилей для специализированных отраслей, например, лесоперерабатывающей промышленности, сельского хозяйства, автомобилей для геологоразведочной деятельности, нефте- и газодобывающей отрасли и т.д.

Таким образом, существует и требует своего решения актуальная научная проблема установления научно-обоснованных закономерностей экологического воздействия автомобилей на грунт и разработки основных принципов проектирования внедорожных транспортно-тяговых систем учитывающих эти закономерности.

Целью диссертационной работы является разработка расчетно-экспериментального метода оценки экологических показателей внедорожных автомобилей, позволяющего проводить расчеты влияния основных конструктивных параметров автомобиля на разрушение грунта при обеспечении заданного уровня проходимости.

Объект исследований: полноприводный автомобиль.

Методы исследования, используемые в работе, базируются на основных положениях прикладной механики, теории грунтов, теории автомобиля, методов инженерного эксперимента, математического анализа. В работе нашли применение логический метод, анализ, синтез, математическое и физическое моделирование с использованием аппарата математической статистики.

Научная новизна заключается в следующем:

- разработана математическая модель функционирования подсистемы «колесо - опорная поверхность» при криволинейном движении колесного движителя, позво-

N

ляющая определить величину глубины колеи при последовательных проходах коле в условиях частичного несовпадения колей колес автомобиля;

- получены аналитические уравнения для определения величины у тире! и колеи с учетом сдвига грунта в повороте для различных случаев расположения п< люса поворота автомобиля;

- уточнена аналитическая зависимость для показателя разрушающего возд« ствия полноприводного автомобиля на грунт (Кпче) при повороте, на основе которог разработана расчетная методика определения разрушающего воздействия полн приводного автомобиля на грунт;

- разработана экспериментальная методика оценки изменения параметров о новных свойств грунта при последовательных проходах в условии частичного н совпадения колей колес автомобиля.

Эти результаты выносятся на защиту.

Квалификационная формула работы: проведенные автором диссертади исследования обеспечивают решение ^актуальной научной задачи, имеющей важно научно-практическое значение, направленное на повышение экологических показ телей полноприводных внедорожных автомобилей. Теоретические и практически решения, полученные в ходе проведенного исследования, позволяют создавать по ноприводные внедорожные автомобили, которые обеспечивают снижение уровн воздействия на грунт при сохранении высоких значений параметров проходимост а также положены в основу методик проведения испытаний полноприводных авт мобилей.

Достоверность результатов проведенных исследований подтверждается об емными расчетно-экспериментальными исследованиями с соблюдением достато' ной для инженерных расчетов точности и сходимости экспериментальных и теор тических результатов. При проведении экспериментальных исследований использ валась аттестованная и поверенная современная электронная контрольн измерительная, регистрирующая и обрабатывающая аппаратура с применением с временных методов автоматизированной обработки данных.

Практическая ценность.

- результаты проведенной научно-исследовательской работы позволяют пр нимать конструктивные решения при создании новых полноприводных автомоб лей, обеспечивающие повышение экологических параметров взаимодействия авто мобилей с грунтом при заданном уровне проходимости;

- создана расчетная программа для ЭВМ, позволяющая исследовать влияни конструктивных параметров автомобиля и колесного движителя на экологически показатели при движении по грунтам;

- уточнена экспериментальная методика определения параметров грунта п колее в условии частичного несовпадения колей автомобиля при проведении испь таний.

Реализация основных результатов исследования осуществлена:

- в конструкции полноприводного автомобиля 6x6 с гидрообъемным силовы приводом колес «Гидроход-49061»;

- в НИР «Бальзамин» и «Кочегар» при изготовлении макетных образцов мн гоосных шасси с электротрансмиссией и всеколесным рулевым управлением, вь полненных НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана по Гособоронзаказу;

- в разработанном руководящем документе РД-37.083-003-2005 «Определение параметров фунта и их изменения по проходам при проведении испытаний колесной машины на деформируемом грунте»;

- в учебном процессе кафедры «Автомобили» им. Е.А.Чудакова МГТУ «МА-

МИ».

Апробация работы. Материалы диссертации в различное время были рассмотрены и обсуждены:

- на 49 конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», посвященная 140-летию МГТУ «МАМИ», Москва, 2005 г.

- на конференции-семинаре ААИ «Значение технических регламентов в решении проблем создания и эксплуатации автомобилей в условиях Сибири и Крайнего Севера», посвященной 75-летию СИБАДИ, Сургут, 2005г.;

- 4-ом международном автомобильном научном форуме «Научные, конструктивные и технологические достижения», ФГУП НАМИ, Москва, 2006 г.;

- на научно-технической конференции «Проектирование колёсных машин», посвященной 70-летию кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006

г.;

- на 58 конференции ААИ «Автомобиль и окружающая среда» НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ» , 2007 г.;

- на 3-ем Белорусском конгрессе «Механика-2007», Минск , 2007 г.;

- на 65-й конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», проведенная в рамках международного научного симпозиума «Автотракторостроение - 2009», МГТУ «МАМИ», Москва, 2009г.;

- на постоянно действующих научных семинарах ОАО «Инновационная фирма «НАМИ-Сервис».

Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 9 печатных трудах автора, в том числе 2 Патентах РФ и одном Свидетельстве о регистрации программы расчета разрушающего воздействия автомобиля на грунт.

Структура н объем работы: диссертация состоит из введения, четырех основных глав, общих выводов к работе, списка использованных источников в количестве 108 трудов и 2 приложений. Работа содержит 226 страниц машинописного текста, включая 43 таблицы и 98 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен анализ работ, посвященных вопросу взаимодействия колесного движителя автомобиля с грунтом, в том числе при движении в повороте.

Рассмотрены работы известных научных школ: МГТУ «МАМИ», МГТУ им. Баумана, НАМИ, НАТИ, НИИИ-21, Нижегородского ГТУ, МГИУ, Белорусской научной школы и др.

Проблемами теории автомобиля, связанными с взаимодействием полноприводных колесных транспортных средств с фунтом, в том числе в повороте, занима-

лись отечественные ученые: Агейкин Я.С., Аксенов П.В., Антонов ДА., Барахтан JI.B., Бахмутов C.B., Белоусов Б.Н., Беляков В.В., Бочаров Н.Ф., Ванцевич В. Вержбицкий А.Н., Вольская Н.С., Высоцкий М.С., Добромиров В.Н., Елисеев А. Котиев О.Г., Кутьков Г.М., Ларин В.В., Наумов В.Н., Петрушов В.А., Пирковск Ю.В., Платонов В.Ф., Плиев И.А., Полунгян A.A., Смирнов Г.А., Фаробин Я. Чистов М.П., Шарипов В.М., Шухман С.Б., Яценко H.H. и зарубежные ученые: Б кер М.Г., Дж.Вонг, F.Armstrong, D.L.Margolis, Willis и др.

Исследования, направленные на снижение разрушающего воздействия дви телей на грунт нашли отражение в работах отечественных ученых Бабкова В. Ксеневича И.П., Матюка Н.С., Переладова A.C., Полетаева А.Ф., Пупонина А. Русанова В.А., Соловьева В.И. и других.

Важнейшей и актуальной научной задачей в этой проблеме является устан ление закономерностей влияния конструктивных особенностей внедорожных ав мобилей на экологические показатели взаимодействия колесных движителей с формируемым грунтом и разработка, на основе этих закономерностей расчет экспериментального метода определения степени разрушающего воздействия в дорожных автомобилей на грунт, который позволяет проводить сравнительные р четы влияния основных конструктивных особенностей автомобиля на разрушен грунта и на другие эксплуатационные свойства автомобилей, в том числе на про димость.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформулиро ны следующие основные научно-технические задачи, вытекающие из современно состояния научной проблемы:

1. Проведение исследований с целью получения теоретически обоснованн аналитических зависимостей для оценки параметров колееобразования и величи уширения колеи при различном расположении полюса поворота в процессе кри линейного движения полноприводного автомобиля по деформируемому грунту.

2. Разработка расчетно-экспериментального метода оценки разрушающе воздействия колесного движителя автомобиля на грунт в общем случае движен автомобиля.

3. Определение наиболее рациональных компоновочных решений располо> ния осей по базе автомобиля и схемы рулевого привода колес, обеспечивающ снижение уровня разрушающего воздействия автомобиля на грунт с учетом наз чения и предполагаемых условий его эксплуатации.

4. Разработка экспериментальной методики оценки изменения параметров новных свойств грунта при последовательных проходах в условии частичного совпадения колей колес автомобиля.

5. Экспериментальное подтверждение представленных теоретических пол жений и получение экспериментальных данных для решения аналитических зав симостей, представленных в работе.

Во второй главе представлены математические зависимости, необходим для оценки экологических показателей расчетно-экспериментальным методом. П этом исследования построены из следующих соображений. Для создания метод сравнительной оценки экологических параметров при движении автомобилей деформируемым грунтам, важно определить параметры, которые характериз; разрушение грунта. По оценкам специалистов к таковым относятся размеры (глуб

на и ширина) колеи и уплотнение грунта. Поэтому в главе сделан упор на разработку теоретических зависимостей для определения данных параметров, которые достаточно просто можно было бы использовать в расчетно-экспериментальном методе. При разработке подобных зависимостей использовались положения теории качения одиночного колеса Пирковского Ю.В., Чистова М.П. и Шухмана С.Б. В исследованиях принята общеизвестная закономерность деформирования грунта:

д=с-(н-ну, (1)

где: q- удельное сопротивление грунта вдавливанию; (H-h) - глубина погружения рассматриваемой площадки в грунт; сир- деформационные параметры грунта.

Применительно к решаемой задаче использована зависимость, которая позволяет описать линию контакта деформируемого колеса с грунтом с учетом влияния вертикальной нагрузки на колесо и давления воздуха в шине. На основе экспериментальных исследований была получена эмпирическая зависимость для определения ширины шины в зависимости от давления воздуха в ней, которую можно описать степенной функцией вида:

вк=т-р\, (2)

где: тип- коэффициент пропорциональности и показатель степени, зависящие от основных характеристик шин; pw - величина давления воздуха в шине, например, для шины размерностью 16.00-20 модели И-159 зависимость ширины шины в функции давления воздуха в ней будет выглядеть как: Bt =44,6■ ри0,,ы'.

При определении параметров колеи после прохода колеса в условии несовпадения колей приняты следующие основные допущения:

- рассматривается равномерное качение колеса по ровному горизонтальному участку грунта со скоростью около 1 м/с;

- грунт однороден, имеет одинаковые физико-механические свойства;

- зона контакта колеса с грунтом состоит из плоского и криволинейного участков, причем радиус кривизны колеса на этом участке постоянен и равен радиусу колеса вне зоны контакта с грунтом, который принимается равным радиусу колеса в свободном состоянии г0\

- боковые поверхности колеса ограничим плоскостями по максимальной ширине шины;

- в пределах прямолинейной зоны контакта колеса с грунтом распределение давлений принимается постоянным.

Нагрузочная характеристика колеса может быть выражена известной зависимостью:

0к=ся-2яг (3)

где: Gk- нагрузка на колесо; сш- жесткость шины; гш- прогиб шины.

Аналитическое выражение для глубины колеи с учетом принятых допущений будет иметь вид:

Н = . (4)

Это выражение устанавливает связь между прогибом шины гш и глубиной колеи Н при качении колеса по деформируемому грунту. Зная величины жесткости и прогиба шины на твердой опорной поверхности при фиксированной нормальной на-

грузке, по выражению (4) можно определить глубину образуемой колеи при качен по деформируемому грунту.

При погружении колеса в грунт нормальная нагрузка на колесо уравновеш вается суммой элементарных реакций грунта по длине контакта колеса. Вертик; ное усилие, действующее на колесо элементарной ширины йВк в плоской зоне ко такта равно:

вк

Тогда суммарная вертикальная нагрузка, действующая на колесо, будет выр жаться зависимостью:

1+

2-ц г„

~Т"й

17 + ^-

Н

н

(

Данная зависимость устанавливает связь между приложенной к колесу верт кальной нагрузкой, величиной прогиба шины и глубиной образуемой колеи при к чении эластичного колеса по деформируемому грунту.

При криволинейном движении автомобиля глубина колеи, образуемая п последующих проходах колеса, зависит от многих факторов и параметров, в то числе, от степени несовпадения следов. Для решения этой задачи в работе рассмо рена физическая картина образования колеи при качении колеса по участкам неу лотненного грунта и уплотненного грунта от предыдущих проходов колес автом биля. Возможные варианты формирования колеи при криволинейном движении а томобиля представлены на рис.1. В зависимости от конструктивных особенносте автомобиля, параметров его движения, типа движителя и распределения массы п мостам, после прохода автомобиля колея может формироваться с меньшей глубино (рис.1,а), с большей глубиной (рис. 1,6) или равной глубиной, колеи от колес предь дущего моста.

В общем виде суммарная вертикальная реакция грунта при последовательны проходах колеса в условии несовпадения колей составляет:

" (

ЕП1+.

щ-н,_, ( з н,)

Здесь индекс «г» относится к рассматриваемому проходу колеса, а индекс « ]■» - к предыдущему проходу.

а) б)

Рис.1. Схема повторного прохода колеса при несовпадении колеи.

Интерес представляет рассмотрение случая, например, при движении автомобиля 4x4 , когда нагрузка на первый и второй мост одинаковы, а изменяется только величина несовпадения колеи АЬ. Очевидно, что, когда АЬ=0, глубина колеи Н2 при втором проходе равна глубине колеи Я/ при первом проходе. По мере увеличения несовпадения колеи ДЪ величина возрастает, достигая максимума при совмещении следов. В этом случае вертикальная реакция грунта на элементарном участке колеса при гш=0 выразится как:

=с-йВк- ^Ьгц-Н? •(#,-#,)

'-т- (9)

Физический процесс увеличения глубины колеи при повторном проходе колеса можно описать следующим образом. Вследствие меньшего заглубления колеса в грунт, чем при первом проходе, сокращается длина криволинейного участка контакта, сопровождающаяся уменьшением доли общей нагрузки, воспринимаемой этой зоной, т.е. увеличением нагрузки, приходящейся на плоский участок контакта. Это, в свою очередь, вызывает увеличение прогиба шины и соответствующее увеличение длины плоского участка контакта. Изменение конфигурации зоны контакта вызывает изменение давлений со стороны грунта до тех пор, пока оба этих процесса не придут к динамическому равновесию.

При заданной нагрузке на колесо (7* и коэффициенту несовпадения х=ДЫВк имеем:

х-вк

\(Ш2+ | Щ . (10)

о о

Для оценки адекватности полученных зависимостей величину глубины колеи, рассчитанной по известной зависимости Ю.В.Пирковского и по зависимости (10) для случая прямолинейного движения автомобиля Гидроход-49061 по свежевспа-ханной суглинистой пахоте (с=0,27; /¿=0,75) сравнили с экспериментальными данными. Величина давления воздуха в шинах р14,=0,15МПа. Результаты сравнительных расчетов величины глубины колеи с экспериментальными данными представлены на рис. 2.

Анализ данных, приведенных на рис.3, позволяет заключить, что для ориентировочной оценки глубины колеи Нх при частичном несовпадении следов можно воспользоваться следующей зависимостью:

Нг=Н0 + {Нд-Н,) х , (И)

где Нх - глубина колеи при частичном несовпадении следов; Н„- глубина колеи при Х = 0\ Н,- глубина колеи при % = I ■

Существенный интерес представляет уширение колеи при повороте автомобиля и связанный с этим процесс разрушения грунта в горизонтальной плоскости. Экспериментальные материалы, посвященные этой проблеме, отсутствуют. В силу этого, на данном этапе исследования криволинейного качения колеса по фунту в работе принят ряд допущений в отношении характера деформирования грунта и изменения его плотности. Полагаем, что перемещение частиц фунта, взаимодействующих с боковыми поверхностями колеса, происходит только в боковом направле-

нии, т.е. считаем, что перемещения частиц такте боковых поверхностей с грунтом не сутствует.

грунта под действием сил трения в ко происходит, а выдавливание грунта о

0,14

£ 0.12 3

а х

о,1

г

0,08

„-----,

/ / ^ /X

1 2 3

Номер прохода

данные по зависимости (10) — "данные по зависимости Ю.В.Пирковского * экспериментальные данные

Рис.2. Изменение величины глубины колеи при последовательных проходах колес автомобиля Гидроход-49061 по колее. Грунт - свежевспаханный суглинок (с=0.27; ц=0.75).

0 0,25 0,5 0,75 1

Коэффициент несовпадения колеи

- - автомобиль УРАЛ-4320

— » — - автомобиль Гидроход-49061

Рис. 3. Изменение величины глубин колеи в зависимости от коэффициен несовпадения колеи.

Принимаем, что для зоны бокового деформирования грунта характерно за хание напряжений сжатия по мере удаления от боковины колеса, и на поверхност грунта она распространяется на расстояние ц от боковой поверхности колеса. В личина этого расстояния зависит как от глубины погружения рассматриваемого учя

стка боковины А, , так и от угла внутреннего трения грунта <р0: и, = .

'8%

Считаем, что деформирование грунта со срезанным верхним пластом в верт кальном направлении подчиняется тем же закономерностям, что и грунта с ненар шенной структурой, а величина давлений на боковую поверхность колеса пропор циональна деформации грунта в боковом направлении. Кроме того, будем исходит из предположения, что изменение плотности грунта при его деформировании про порционально напряжениям. Основное внимание уделено процессу формообразова ния боковых поверхностей следа эластичным колесом с условно плоскими неде формирующимися боковыми поверхностями. Полагаем, что даже при подобных уп рощениях реальных процессов результаты проведенного анализа будут способство вать приближению к выявлению закономерностей, проявляющихся при криволи нейном движении колеса по грунту. При анализе процесса криволинейного двилсе ния колеса по грунту полагаем грунт сплошной однородной пластичной средой горизонтальной поверхностью. Угловую податливость колеса не учитываем. Таки образом, полагаем, что угол увода колеса создается за счет боковой деформаци грунта. Траекторию центра колеса О в плане принимаем в виде окружности радиу сом (рис.4). Проекцию центра поворота колеса Оч на его среднюю плоскость (по люс поворота Р) полагаем отстоящим (в плане) от центра колеса на величину е, ко торую считаем положительной, когда полюс поворота находится впереди центра ко

леса. Плоская зона контакта колеса с грунтом представляет собой прямоугольник efgh.

Сечение колеса на уровне поверхности грунта, тоже представляющее собой прямоугольник, обозначим как abed. Вертикальные плоскости, перпендикулярные средней плоскости колеса, одна из которых проходит через центр колеса О, а другая

- через центр поворота Оч, обозначим малыми буквами соответственно о и р. В работе процесс формообразования следа колеса при криволинейном движении рассмотрен в зависимости от расположения полюса поворота Р по отношению к центру колеса О:

- случай А - позади центра колеса О и за пределами прямоугольника abed;

- случай Б - позади центра колеса О в пределах прямоугольника abed;

- случай В - впереди центра колеса О в пределах прямоугольника abed;

- случай Г - впереди центра колеса О и за пределами прямоугольника abed.

Rj

1 Лг

Ro

Рис.5 Поперечное сечение следа колеса.

Рис.4 Схема образования следа колеса при рас- Рис.б Расчетная схема разрушающего положении полюса поворота сзади центра колеса и воздействия на грунт при криволинейном за пределами сечения abed (случай А). качении колеса (случай А).

Для всех вариантов расположения полюса поворота Р получены зависимости уширения следа для расчетных случаев. На рис. 4 представлена схема образования следа колеса для случая А. Из схемы видно, что на поверхности грунта след формируют точки а и с сечения abed, а на дне колеи — точки е и g прямоугольника efgh. Наружная по отношению к центру поворота боковая поверхность колеса не участву-

ет в формировании следа. Внутренняя боковая поверхность колеса деформиру грунт по направлению к центру поворота, причем боковая деформация фунта блго к дну следа меньше, чем на поверхности грунта.

Эгаоры боковых деформаций грунта изображены на рис.4 для двух «горизо! тов»: на уровне поверхности грунта и на уровне дна следа. С точки зрения оценк разрушающего воздействия на грунт важно рассмотреть уплотнение грунта в еле колеса. Поперечное сечение следа колеса и эпюра деформаций грунта в следе пре ставлены на рис.5. Расчетная схема для оценки разрушающего воздействия на гру представлена на рис.6.

Глубина следа при криволинейном движении, необходимая для расчета р рушающего воздействия колеса на грунт:

Я„=Я-7--ч. (1

где Нзт - условная глубина колеи при равномерном распределении эпюр боковы деформаций (рис.5); Н - глубина колеи при реальном распределении эпюр боковы деформаций (рис.4); Вк- ширина колеса.

Ширина зоны деформации составит:

и = (13

*" 2 2-tg<¡>0

Таким образом, для указанных выше случаев расположения полюса поворот относительно центра колеса, получены зависимости, характеризующие кинематик колееобразования с учетом деформации колеи в боковом направлении при поворот автомобиля. На основании полученных зависимостей можно осуществлять сравни тельную оценку величины разрушающего воздействия (глубины и ширины колеи колесного движителя на грунт в общем случае движения автомобиля, а также н стадии его проектирования. Для решения полученных зависимостей разработан программная реализация.

В третьей главе рассмотрено криволинейное движение автомобиля и разра ботан критерий, позволяющий уже на стадии проектирования количественно оце нить с экологической точки зрения различные схемы рулевого управления, схем расположения осей по базе автомобиля, схемы трансмиссий, распределение масс по осям и др.

В качестве критерия оценки принят коэффициент разрушающего воздействи колесного движителя на почву (Кте), учитывающий влияние как уплотнения грунт в вертикальном направлении, так и сдвиг и вынос части грунта вследствие буксова ния движителей, т.е.:

Km.=f(K„;KJ , (14

где Кн - составляющая коэффициента, зависящая от глубины прокладываемой ко лесным движителем автомобиля колеи (Н)\

Ks - составляющая коэффициента, характеризующая разрушающее воздействие о буксования движителей (s).

K^l-^cAÍ,)', (15

где cMi.fi- коэффициенты, характеризующие деформационные свойства грунта; Ah¡ и /? - корреляционный коэффициент и показатель степени, полученные в резуль тате анализа влияния глубины, образуемой колесом колеи на последующее развита

основных видов дерновых покровов среднеевропейской части РФ и ряда сельскохозяйственных культур. По результатам обработки массива экспериментальных данных, накопленных специалистами в области сельского хозяйства, диапазон изменения принят Л/ -8,5 10"9... 2,5 10"8, м2/Н;/?- 2,7...3,2. А/,2 - величина, численно равная глубине колеи, м.

Кк.=], при s<s0

К

= 1-

при SB<S<Sn,

(16)

-О'

= 0 , при 5 > Я,,;

где - принятое условное пороговое значение буксования движителя, превышение которого ведет к существенному увеличению показателя К„че\ ям - величина буксования движителя, соответствующая 100%-му срезу слоев грунта грунтозацепами.

Таким образом, пороговое значение буксования величина з0 может быть выбрана в качестве целевой функции в адаптивной системе автоматического управления привода ведущих колес. Для определения величины Ктв как функции двух составляющих - уплотняющего воздействия на грунт и разрушающего эффекта вследствие буксования колеса использована логика максимально возможного ущерба в формулировке «снижение репродуктивных возможностей грунта» после воздействия на неё движителем автомобиля. Тогда для каждого из колес автомобиля:

Кта=1-КнК, , или (17)

к„.„ = Л/ * (с * Aló )" . ПРИ * - s„

, при s(,<s < 5 „

K„.„ = ¡, при s>sM

(18)

При криволинейном движении автомобиля в зависимости от радиуса поворота происходит увеличение ширины суммарной колеи, движитель уплотняет и сдвигает грунт дополнительно в боковом направлении, увеличивая разрушающее воздействие.

б В

Рис. 7. Схемы поворота 3-х осных автомобилей: а - автомобиль с управляемыми колесами передней оси; б - автомобиль с управляемыми колесами передней и задней осей; в - автомобиль с управляемыми колесами передней и средней осей.

На рис. 7 представлен поворот с одинаковым радиусом трехосных автомоби лей с различными схемами рулевого управления и расположения осей по базе. Пр этом суммарный след после прохода автомобилей имеет различную ширину колеи различным уровнем уплотнения грунта, что указывает на разную величину разру шающего воздействия автомобилей на грунт.

При повороте автомобиля колея имеет различные характерные участки взаи модействия движителя с грунтом (рис.8):

- участок/ - однократное уплотнение грунта колесом передней оси;

- участок II — совпадение следов (повторное уплотнение почвы колесоК задней оси части колеи передней оси);

- участок III- однократное уплотнение грунта колесом задней оси;

- участок IV— зона бокового уширения и сдвига грунта.

При оценке последствий воздействия на грунт автомобиля в целом при егс движении на повороте, необходимо учитывать характерные особенности каждого И1 этого участка. Для участков I я III характерно одно значение глубины следа и однс значение буксования колес, т.е. однозначны значения (Н,^,) и (Н2,з2). Для участкг II характерно одно значение глубины следа (Н, + АН) и два значения буксования колес в соответствии с последовательностью воздействия Если рассматривав величину разрушающего воздействия автомобиля на грунт значение имеет толькс абсолютная величина глубины суммарного следа в этом участке, т.е. Н2=(Н, + АН) Поэтому за величину оцениваемого буксования в данном случае следует принимат! наибольшее из двух значений.

Участок IV характеризуется разрушением почвы за счет ее сдвига боковой поверхностью шины при движении по криволинейной траектории. Для участка 1Ъ\ можно принять аналогию полного среза грунта между грунтозацепами по достиже нии соответствующего буксования. Отличие в том, что в данном случае грунт смещается в поперечном движению направлении. В этом случае величина буксования на этом участке принимается равной ¡=100% и соответственно величина Ктв =1.

Рис. 8. Колея после прохода двухосного автомобиля.

В зависимости от особенности схемы рулевого управления величина участка бокового уширения и сдвига грунта может варьироваться в широких пределах. Величина участка уширения вносит существенную поправку в расчет критерия Ктс. Наименьшая ширина суммарного следа за автомобилем образуется при его прямолинейном движении. Данное значение является индивидуальной характеристикой

автомобиля с конкретной ошиновкой и тогда относительную величину коэффициента, учитывающего уширение колеи при повороте автомобиля можно выразить как: 1/2Вмш, где Втш=тах(В,,В2) - максимальная ширина шины. Тогда для всей ширины суммарной колеи Вк=Ви+Вк1 и общее значение разрушающего воздействия на грунт с учетом (18) может быть рассчитано как сумма значений Кта для каждого из участков с однородными свойствами (рис.8). Т.е. показатель оценки разрушающего воздействия на фунт автомобиля в целом будет рассчитываться как:

09)

i-I Jiimax

где Kmí¡ - коэффициент разрушающего воздействия на грунт в í-том участке колеи;

b¡ - ширина доли суммарного следа после прохода автомобиля, для которой неизменно значение (s,);

Полученный показатель Кпт является безразмерным и однозначным, позволяет оценить разрушающее воздействие автомобиля в общем случае движения по деформируемому грунту. Таким образом: Кпчв =0 - отсутствие воздействия; Ктв =1 — воздействие автомобиля на грунт несовместимое с восстановлением нормальных процессов жизнедеятельности в следе в течении как минимум одного года. Кроме того, величину Кте можно использовать как целевую функцию при разработке алгоритмов работы системы автоматического управления регулируемого типа силового привода колес.

Сравнение значений коэффициента Kms, полученного по расчетным и экспериментальным данным, на примере криволинейного движения автомобиля Гидро-ход-49061 по свежевспаханной суглинистой пахоте (с=0,27; ц=,75) представлен на рис.9.

Рис. 9. Разрушающее воздействие автомобиля Гидроход-49061 при движении по свежевспаханной суглинистой пахоте (с=0,27 ц=0,75) в зависимости от радиуса поворота.

При этом получено, что для автомобиля полной массой 12000кг с дифференциальным силовым приводом колес и давлением воздуха в шинах 16.00-20 модели И-159 равным Ри=0,1 МПа, величина показателя Ктв в зависимости от радиуса поворота изменяется более чем на 40 % (рис.9).

Повышение экологических показателей при неизменном уровне опорной прс ходимости для полноприводных автомобилей можно получить за счет изменен! некоторых конструктивных параметров, влияющих на процесс колееобразовани например, расположения осей по базе автомобиля и изменения схемы рулево1 управления.

В зависимости от количества осей с управляемыми колесами, расположен! полюса поворота и радиуса поворота колея формируется различной ширины, с ра: личной величиной бокового уплотнения и уширения, что влияет на уровень разр шающего воздействия на грунт. В табл. 1 и 2 представлены схемы наиболее распр страненных компоновочных решений для трех- и четырехосных автомобилей ра положенные по степени увеличения показателя .

Проведенный анализ результатов влияния схем рулевого управления и расп ложения осей многоосных автомобилей позволяет заключить, что:

- для снижения разрушающего воздействия на грунт при криволинейном дв жении автомобиля расположение осей по базе должно максимально приближаться равномерному;

- применением схемы рулевого управления с управляемыми колесами пере ней и задней осей или всеколесным рулевым управлением можно добиться сниж ния уровня разрушающего воздействия на грунт до 30%, при этом колея после пр хода автомобиля приближается к ширине колеи при прямолинейном движении а томобиля.

В ходе проведения исследований было установлено, что с увеличением давл ния воздуха в шинах величина показателя Кта автомобиля увеличивается. Это пр исходит за счет уменьшения площади контакта колеса с грунтом, а, следовательн увеличения уплотняющего воздействия.

Таблица

Схемы наиболее распространенных компоновочных решений __для трехосных автомобилей. _

№ Схема компоновки Осевая формула Модель автомобиля Величина показателя

при Кпоа=тт при Ялов н50м

1 г------П 1-1-1 ЗИЛ-4972, ЗИЛ-4906 и пр. 0,24 0,17

2 ^рС1 1-2 ГлеЬЬегг ЬТМ-1055, ГлеМегг ЬТС-1055 и пр. 0,25 0,175

3 1-2 Семейства УРАЛ, МАЗ, ЗИЛ, КАМАЗ, КРАЗ, МЗКТ и пр. 0,3 0,2

4 г- Л 2-1 БАЗ-5947, Тай-а-815ТРЬ и пр. 0,34 0,22

* в таблице штриховка обозначает ось с управляемыми колесами.

Таблица 2

Схемы наиболее распространенных компоновочных решений _ для четырехосных автомобилей. _

№ Схема компоновки Осевая формула Модель автомобиля Величина показателя

при RnM=min при R„„.s50

1 S^chU 1-1-1-1 МАЗ- 7908 и пр. 0.3 0.22

2 1-2-1 311Л-135ЛМипр. 0.34 0.24

3 2-2 УРАЛ-532361, МАЗ-7911, МАЗ-7410, M3KT-7930, КЗКТ-7428, TATRA 815-270 S8T и пр. 0.49 0.27

4 (н(П|\> ^ 1-3 КрАЗ-7140 и пр. 0.5 0.34

5 1-1-2 БАЗ-6910, БАЗ-69098, Liebherr S42 SX и пр. 0.65 0.29

С уменьшением радиуса поворота влияние величины давления воздуха в шинах на величину показателя А'„„, уменьшается. Величину А',,,, в этом случае в основном формирует участок колеи с боковым уширением. Это наглядно доказывают результаты расчетов показателя Ктй для криволинейного движения автомобиля УРАЛ-4320 с полной массой и величинами давлений воздуха в шинах соответственно 0,05; 0,1; 0,2; 0,32 МПа по свежевспаханной суглинистой пахоте (с=0,27; //=0,75),

Радиус поворота, м Рис. 10. Изменение показателя Ктв автомобиля УРАЛ-4320 в зависимости от радиуса поворота при различном давлении воздуха в шинах.

Четвертая глава диссертационной работы посвящена экспериментальной проверке разработанных методов оценки конструкции полноприводных автомобилей по критерию Ктв и получению исходных данных для расчета степени разрушающего воздействия внедорожных автомобилей на грунт на эталонном участке. Экспериментальные исследования проводились в период с 2004 по настоящее время

на специальных дорогах и на грунтовом участке НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ» ( Дмитров, Московской области).

В качестве объектов испытаний были выбраны (рис.11): автомобиль Гидр( ход-49061 (6x6), автомобиль ЗИЛ-4972 (6x6) в качестве механического аналога, а томобиль УРАЛ-4320 (6x6), автомобиль НАМИ-1918 «Умка» (4x4) и автомобш «Вектор» (8x8). Последние два использованы в исследованиях в качестве эталона разрушающему воздействию, т.к. оборудованы шинами сверхнизкого давления и в совой нагрузкой на колесо не превышающей 650 кг.

Основным объектом испытаний являлся опытный образец автомобиля 6 Гидроход-49061, оснащенный индивидуальным гидрообъемным силовым приводо колес, который позволяет реализовывать различные схемы силового и кинематич ского привода ведущих колес.

Измерительный комплекс основного объекта испытаний определен по резул1 татам метрологического исследования и включает в себя: четырнадцатиканальны прецизионный магнитограф ТЕАС-ХЯ510 (Япония), шестиканальный усилител НВМ 3073 (Германия), диагностический блок системы управления гидрооб емным силовьм приводом колес, портативный компьютер. Для обработки получе ной информации использовалась система НВМ МвСРкй (Германия) и портативны компьютер со специальным разработанным программным обеспечением «Magn' и^га6>. Система регистрации и обработки данных осуществляла получение инфо мации в реальном масштабе времени.

Комплект датчиков состоял из 6 датчиков давления в гидросистем (ШШШТН 0811500/20, Германия), 6 частотных датчиков для определения угловы скоростей вращения колес(11ЕХ1ШТН НОВ18/12-Ь319, Германия), индуктивног датчика угловой скорости вращения вала ДВС (11ЕХ110ТН ГОШ 8/20-Ь400, Герма ния), двух потенциометрических датчиков положения рулевого колеса и педаш управления подачей топлива в ДВС(ЯЕХ1ЮТН \VSA902-10, Германия), динамоме НВМ Ч2А (Германия). В целом измерительный комплекс обеспечивал заданн; точность измерения по всему тракту (в пределах 2% ошибки измерения).

Рис. 11 Основные объекты испытаний.

Экспериментальные исследования проводились на свежевспаханной суглинистой пахоте двух состояний влажности - 20% и 35%. Эталонный грунтовый участок, выбранный для проведений экспериментальных исследований периодически вспахивался и обрабатывался дисковой бороной. Влажность 20% соответствовала естественному состоянию грунта на момент проведения испытаний. Пашня влажностью 35% обеспечивалась за счет искусственного увлажнения грунта. Влажность грунта определялась весовым методом по методике РГАУ-МСХА им. К.А.Тимирязева.

При проведении экспериментов исследовалось изменение параметров грунта, в частности, твердости грунта по ширине колеи при частичном несовпадении (рис. 12-13).

Рис. 12. Глубина колеи при несовпадении Рис. 13. Определение параметров грунта при

следов автомобиля Гидроход-49061. помощи пенетрометра ПГ-1.

Определение деформационных параметров грунта основывалось на измерении сопротивления грунта пенетрации. Для этих целей применялся стандартный прибор - Пенетрометр Грунтовой модели ПГ-1. Количество точек измерения составляло не менее 4-6 замеров в каждом участке по всей ширине колеи. По величине пенетрации определялись: твердость грунта (д, МПа), модуль упругости грунта (Еу, МПа) и параметры сцепления грунта (Со и <ро). Величины параметров грунта си/1, используемые выражениях теоретической части работы получались путем пересчета по известной зависимости Винклера-Герстнера-Бернштейна.

Для основного объекта испытаний при прямолинейном движении было выполнено 11 заездов. Заезды отличались типом силового привода колес (дифференциальный, блокированный, регулируемый).

Для исследования экологических показателей взаимодействия для автомобиля Гидроход-49061 при криволинейном движении были выполнены заезды для 5 радиусов поворота. Кроме того, все заезды для основного объекта испытаний для каждого угла поворота рулевого колеса делились по принципу регулирования силового привода колес следующим образом: дифференциальный, блокированный, регулируемый силовой привод колес по бортам автомобиля. При регулируемом силовом приводе колес сохраняется блокированная связь между мостами автомобиля, а между колесами вводится рассогласование передаточных отношений, исходя из радиуса поворота автомобиля, с сохранением общего передаточного отношения моста.

При движении автомобиля с регулируемым типом силового привода колес образуется меньшая глубина колеи и сводится к минимуму величина буксования ко-

лес. Поэтому при движении автомобиля с таким типом привода величина показате; К„ча минимальна. Блокированный тип привода при криволинейном движении наиб лее способствует интенсивному буксованию колес внутреннего борта по отнош нию к повороту и скольжению колес наружного борта. Этот процесс вызывает на больший рост значений Ктв. Для того, чтобы оценить взаимосвязь влияния измен ния конструкции внедорожных автомобилей на величину разрушающего воздейс вия и показатели проходимости в единой системе координат проведены сравнител ные расчетно-экспериментальные исследования. Согласно ГОСТ РВ 52048-03 одн из основных характеристик опорной проходимости автомобиля является величш наибольшей удельной силы тяги на крюке К.Глш в различных грунтовых условия которая рассчитывается по формуле:

(2

р

V — к-ами Тлшх ~ ■

гДе Кшш - развиваемая автомобилем наибольшая сила тяги на крюке; - сила веса автомобиля.

На рис. 14 приведены результаты влияния типа силового привода колес авт мобиля на показатель опорной проходимости КТиах и показатель разрушающего во действия на почву Кпче. Расчет произведен для автомобиля с колесной формулой 6 Гидроход-49061 полной массой 11980 кг. Условия движения - свежевспаханная с линистая пахота (с=0,27; //=0,75). На приведенных данных отчетливо проявляет влияние приоритетности предназначения автомобиля. Если автомобиль - армейск го назначения, то превалирует показатель проходимости, т.е. КТмах и «экологие" можно поступиться. Если же он предназначен для работы в лесном, сельском хозя стве или для использования в качестве массового вседорожного полноприводно автомобиля или коммерческого предназначения, то весомость показателя Кпчв ва нее.

Кп

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

1

<лчв блок. К 1/ Гмах регул. \

\ ( >-

"V + \ ^ У

У у — —

""" ♦ — ^ " "

* КТмих 6ЛОК. 1 Кпч» регул.

0,2

0,18

0,16

0,14

0,12 0,1 0,08 0,06 0,04

Ктмах

10 15 20

Радиус поворота, м

25

30

Рис. 14 Сравнение показателей Кт, и КТша для различного типа силового привода коле автомобиля Гидроход-49061 в зависимости от радиуса поворота.

В результате проведения экспериментальных исследований подтверждено, чт для повышения экологических показателей внедорожных автомобилей следует п

вышать количество осей с управляемыми колесами, рост числа которых уменьшает ширину колеи после прохода автомобиля. Например, при повороте автомобилей ЗИЛ-4972 (с формулой управляемости 1-0-1) и УРАЛ-4320 (с формулой управляемости 1-00) с одинаковым радиусом поворота и с дифференциальным типом силового привода колес ширина суммарной колеи после прохода автомобиля ЗИЛ-4972 на 40% меньше, чем после прохода УРАЛ-4320.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель функционирования подсистемы «колесо - опорная поверхность» при криволинейном движении колесного движителя, основная новизна которой заключается в том, что позволяет определить величину глубины колеи при последовательных проходах колес в условиях частичного несовпадения колей автомобиля.

2. Получены аналитические зависимости для определения величины уширения колеи при криволинейном движении автомобиля при различных расположениях полюса поворота относительно мгновенного центра поворота. По полученным выражениям составлена расчетная программа для ЭВМ расчета величины уширения многоосных автомобилей.

3. Для оценки разрушающего воздействия полноприводного автомобиля на грунт в работе уточнен показатель Кте, физический смысл которого определяется как его взаимосвязь со снижением репродуктивных возможностей почвы по сравнению с ее естественным природным состоянием при отсутствии на нее всяческого механического воздействия. Таким образом: Кпчв =0 - отсутствие воздействия; Ктв =1 —воздействие автомобиля на грунт несовместимое с восстановлением нормальных процессов жизнедеятельности в следе в течении как минимум одного года. Полученный показатель Ктв является безразмерным и однозначным, позволяет оценить разрушающее воздействие автомобиля в общем случае движения по деформируемому грунту, в том числе криволинейном движении.

4. Разработана методика определения разрушающего воздействия колесного движителя на грунт в общем случае движения полноприводных автомобилей с учетом несовпадения колей, которая может быть использована при сравнительной оценке экологической безопасности автомобиля на стадии проектирования и в процессе испытаний. Данная методика применена при разработке экспериментального образца автомобиля 6x6 с гидрообъемным силовым приводом колес в ОАО «Инновационная Фирма «НАМИ-Сервис», а также при разработке макетных образцов с электротрансмиссией и всеколесным управлением НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана в НИР «Бальзамин» и «Кочегар», выполненных по Гособоронзаказу.

5. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что на величину разрушающего воздействия автомобиля на грунт влияет не только величина уплотнения грунта движителем и степень его буксования, но и суммарная ширина колеи. При криволинейном движении увеличивается площадь взаимодействия автомобиля с грунтом. Доказано, что в зависимости от расположения осей по базе автомобиля, особенности конструкции рулевого управления и способа передачи мощности к ведущим колесам, автомобиль формирует колею различной ширины и глубины, и в зависимости от радиуса поворота формирует различную величину бокового уплотнения грунта и уширения следа.

6. На основе результатов исследований с использованием показателя разр шающего воздействия автомобиля на грунт Кпчв обоснованы рациональные схем рулевого управления, обеспечивающие снижение разрушающего воздействия дв жителя на грунт на стадии проектирования автомобилей. Так, теоретические и эк периментальные исследования позволили установить, что увеличение числа осе автомобиля с управляемыми колесами обеспечивает снижение разрушающего во действия. Для автомобилей с колесной формулой 6x6 применение схемы РУ управляемыми колесами передних и задних осей или всеколесное РУ, позволя снизить разрушающее воздействие движителя на грунт при криволинейном движ нии автомобиля на 10...40% (в зависимости радиуса поворота). Для автомобилей колесной формулой 8x8 с всеколесным РУ разрушающее воздействие на 10...30° ниже, чем для остальных схем РУ, рассмотренных в работе.

7. Определено оптимальное расположение осей по базе многоосного автомобг ля, обеспечивающее снижение степени разрушающего воздействия движителя н грунт. Так, результаты сравнительно/о "расчета, подтвержденные экспериментал ными исследованиями, по влиянию расположения осей по базе автомобилей с к лесной формулой 6x6 на величину параметра Кпчд показывают, что минимальны уровнем разрушающего воздействия на грунт обладает автомобиль, сконструир ванный по схеме с равномерным расположением осей по базе, например, по схем автомобиля ЗИЛ-4972 и его аналогов. Это связано с тем, что полюс поворота прох дит через среднюю ось автомобиля, тем самым, обеспечивая минимальную сумма ную ширину образуемой колеи. Это положение увязывается с требованиями сп циалистов в области сельскохозяйственной мобильной техники. Ими установлен что, для уменьшения нарушения нормального естественного хода физических биологических процессов в следе и прилегающей зоне, более благоприятно увел чение глубины колеи, чем разрушение, сопровождающееся увеличением ширин следа, т.к. основное разрушение почвы происходит при первом проходе колеса.

8. Результаты исследований по уровню разрушающего воздействия полнопр водных автомобилей на грунт позволяют заключить, что при одинаковом радиус поворота рассматриваемые компоновочные схемы расположения осей по базе схемы рулевого управления по увеличению показателя Ктв можно ранжировать еле дующим образом:

а) для трехосных автомобилей:

- схема с равномерным расположением осей и управляемыми колесами передней задней осей (или с всеколесным рулевым управлением);

- схема со сближенными средней и задней осями и всеколесньм рулевым управле нием;

- схема с управляемыми колесами передней оси и задней тележкой с неуправляе мыми колесами;

- схема с управляемыми колесами сближенных передней и средней осей и задне осью с неуправляемыми колесами.

б) для четырехосных автомобилей:

- схема с равномерным расположением осей и всеколесным рулевым управлением

- схема со сближенными второй и третьей осями с неуправляемыми колесами передней и задней осями с управляемыми колесами;

- схема с передней тележкой с управляемыми колесами и задней тележкой с неуправляемыми колесами;

- схема с разнесенными первой и второй осями с управляемыми колесами и задней тележкой с неуправляемыми колесами;

- схема с передней осью с управляемыми колесами и задней тележкой с неуправляемыми колесами.

9. Применение регулируемого силового привода колес автомобиля по сравнению с дифференциальным и блокированным позволяет снизить буксование движителя при повороте автомобиля, уменьшая при этом разрушающее воздействие автомобиля на грунт на 14-25% (в зависимости от радиуса поворота).

10.Экспериментальные исследования показали, что со снижением давления воздуха в шинах величина показателя К„,,в автомобиля уменьшается. Например, при снижении давления воздуха в шинах с номинального до 0,05МПа величина показателя Ктв снизилась на 6 - 32% (в зависимости от радиуса поворота). С уменьшением радиуса поворота влияние величины давления воздуха в шинах на величину показателя Киы заметно падает. Величину Ктв в этом случае в основном формирует боковое уширение колеи, т.е. радиус поворота и схема рулевого управления.

11.По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработана методика оценки изменения параметров грунта по колее в условиях частичного несовпадения колес многоосного автомобиля в процессе испытаний, которая положена в основу руководящего документа РД-37.083-003-2005 «Определение параметров грунта и их изменения по проходам при проведении испытаний колесной машины на деформируемом грунте».

Основные положения диссертации отражены в следующих печатных работах:

1. Маляревич В.Э., Эйдман A.A., Коркин С.Н. Методы построения экспериментальных исследований автомобилей с гидрообъемными трансмиссиями, Сборник докладов научно-технической конференции ТГУ, Тольятти, 2005, 29-32с.

2. Шухман С.Б., Переладов A.C., Коркин С.Н. Научные основы формирования экологических нормативов вредного воздействия полноприводного автомобиля на почву, ААИ №5(34), Москва, 2005,48-49 с.

3. Коркин С.Н. Оценка вредного воздействия на грунт полноприводного автомобиля при криволинейном движении, Сборник трудов конференции отделения спецтехники и конверсии Академии проблем качества РФ, Москва, 2006,97-100 с.

4. Переладов A.C., Коркин С.Н. Влияние конструктивных параметров автомобиля на вредное воздействие на грунт, материалы международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана , Москва, 2006, 171-178 с.

5. Бахмутов C.B., Шухман С.Б., Коркин С.Н., Малкин М.А. Принципы автоматического управления гибкой трансмиссией полноприводного АТС, «Автомобильная промышленность» в №2 2007 , 14-17 с.

6. Переладов A.C., Коркин С.Н. Особенности оценки разрушающего воздействия на грунт полноприводного автомобиля, Известия МГТУ «МАМИ», №1(5), Москва, 2008, 91-96 с.

7. Патент РФ на изобретение №2277647 2004г «Гидрообъемный привод самоходной машины», (в соавторстве).

8. Патент РФ на изобретение №2280796 2005г. «Гидрообъемная трансмиссия управляемой фрикционной муфтой привода насосной станции» (в соавторстве).

9. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ 2007610548 2006г. «Расчетная программа оценки воздействия на почву Kgr.exe» соавторстве).

КОРКИН СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

«МЕТОД ОЦЕНКИ КОНСТРУКЦИИ ВНЕДОРОЖНЫХ АВТОМОБ ЛЕЙ ПО ВЕЛИЧИНЕ РАЗРУШАЮЩЕГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ГРУНТ»

Подписано в печать /З о^ ов Заказ Тираж 100

Бумага типографская Формат 60x90/16

МГТУ «МАМИ», Москва, 107023, Б. Семеновская ул., 38

СОДЕРЖАНИЕ '

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

1Л. Общие положения.

1.2. Основные термины и определения принятые в работе.

1.3. Взаимодействие колесного движителя транспортных средств с деформируемым основанием.

1.3.1. Основные методы оценки механических свойств грунта.

1.3.2. Качение колеса по деформируемому грунту .7.г.тг.гт.гг.' "

1.3.3. Изменение параметров грунта при последовательных проходах колес автомобиля по колее.

1.3.4. Криволинейное качение колеса.

1.4. Оценка разрушающего воздействия движителя на грунт.

ВЫВОДЫ к главе 1. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ КОЛЕИ ПРИ ПРЯМОЛИНЕЙНОМ И КРИВОЛИНЕЙНОМ ДВИЖЕНИИ АВТОМОБИЛЯ

ПО ДЕФОРМИРУЕМОМУ ГРУНТУ.

2.1. Определение глубины колеи при прямолинейном качении колеса

2.2. Определение глубины колеи при повторном прохождении колеса в условиях частичного или полного перекрытия следов.

2.3. Криволинейное качение колеса по грунту.

ВЫВОДЫ к главе 2.

ГЛАВА 3. РАЗРУШАЮЩЕЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ АВТОМОБИЛЯ

НА ГРУНТ.

3.1. Общие положения.

3.2. Метод оценки разрушающего воздействия автомобиля на грунт.

3.3. Влияние компоновочных особенностей транспортных средств на степень разрушения грунта.

3.3.1. Влияние компоновочных особенностей трехосных автомобилей на степень разрушения грунта.

3.3.2. Влияние компоновочных особенностей четырехосных автомобилей на степень разрушения грунта.

3.4. Влияние величины давления воздуха в шинах на разрушающее воздействие автомобилей при криволинейном движении.

ВЫВОДЫ к главе 3.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ КОНСТРУКЦИИ ПОЛНОПРИВОДНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ ПО ПОКАЗАТЕЛЮ Ктв.

4.1. Общие положения.

4.2. Объекты исследования.

4.3. Подготовка объектов к проведению экспериментальных исследований.

4.4. Результаты метрологического исследования.

4.5. Выбор испытательного оборудования и программного обеспечения для проведения экспериментальных исследований.

4.5.1. Набор датчиков.

4.5.2. Система сбора и записи полученной от датчиков информации.

4.5.3. Обработка данных в процессе экспериментальных исследований.

4.6. Методика и оборудование для определения параметров грунта и проведения экспериментальных исследований разрушающего воздействия автомобиля на грунт.

4.7. Основные результаты экспериментальных исследований.

4.7.1. Прямолинейное движение.

4.7.2. Криволинейное движение.

4.8. Оценка сходимости результатов теоретических и экспериментальных исследований.

4.9. Основные технические требования к конструкции полно приводных автомобилей по показателю Кпчв.

4.10. Предложения по направлению дальнейших работ.

ВЫВОДЫ к главе 4.

В настоящее время проблема экологического воздействия автомобилей на окружающую среду доминирует при проектировании автомобильной техники. В рамках международного сотрудничества создано и работает направление проектирования «Автомобили дружественные окружающей среде» (EFV).

Потребности многочисленных отраслей экономики страны привели к созданию целого класса автомобилей - полноприводных внедорожных машин, предназначенных5 для работы на местности. Долгие годы развитие их конструкции осуществлялось в направлении повышения показателей проходимости и эффективности применения. Поэтому в основном рассматривались параметры взаимодействия движителя с опорной поверхностью с точки зрения снижения сопротивления качению и повышения его сцепных качеств. Экологическая составляющая этого процесса, т.е. разрушающее воздействие автомобиля на грунт практически не рассматривалась, как не исследовались и конструктивные показатели автомобилей, влияющие на этот процесс: компоновка, схемы перераспределения потока мощности по ведущим колесам и мостам, сцепные свойства движителей и т.д.

Конструкция современного полноприводного автомобиля должна отвечать не только общим требованиям повышения эффективности движения, но и требованиям, направленным на снижение экологического ущерба, наносимого колесными машинами грунту. Поэтому на основании теоретических и экспериментальных исследований необходимо разработать метод, позволяющий осуществить выбор конструктивных решений систем силового привода ведущих колес, систем рулевого управления и компоновки автомобиля с целью снижения разрушающего воздействия движителя на грунт при обеспечении достаточного уровня проходимости.

Особенно это необходимо учитывать при проектировании автомобилей для специализированных отраслей, например, лесоперерабатывающей промышленности, сельского хозяйства, автомобилей для геологоразведочной деятельности, нефте- газодобывающей отрасли и т.д.

Таким образом, существует и требует своего решения актуальная научная проблема установления научно-обоснованных закономерностей экологического воздействия автомобилей на окружающую среду и с этой точки зрения разработки основных принципов проектирования внедорожных транспортно-тяговых систем.

Важнейшей и актуальной научной задачей в этой проблеме является установление закономерностей влияния конструкционных особенностей внедорожных автомобилей на экологические показатели взаимодействия колесных движителей с деформируемым грунтом и разработка на основе этих закономерностей расчетно-экспериментального метода определения степени разрушающего воздействия внедорожных автомобилей на грунт, который позволяет проводить сравнительные расчеты влияния основных конструктивных особенностей автомобиля на разрушение грунта и на другие потребительские свойства автомобилей, в том числе на проходимость. До настоящего времени подобные исследования недостаточно освящены в научно-технической литературе.

Вышеизложенное определяет актуальность данного исследования.

Проблемами теории автомобиля, связанными с взаимодействием полноприводных колесных транспортных средств с грунтом, в том числе в повороте, занимались отечественные ученые: Агейкин Я.С., Аксенов П.В., Антонов Д.А., Барахтанов JT.B., Бахмутов С.В., Белоусов Б.Н., Беляков В.В., Бочаров Н.Ф., Ванцевич В.В., Вержбицкий А.Н., Вольская Н.С., Высоцкий М.С., Добромиров В.Н., Елисеев А.Н., Котиев О.Г., Кутьков Г.М., Ларин В.В., Наумов В.Н., Петрушов В.А., Пирковский Ю.В., Платонов В.Ф., Плиев И.А., Полунгян А.А., Смирнов Г.А., Фаробин Я.Е., Чистов М.П., Шарипов В.М., Шухман С.Б., Яценко Н.Н. и зарубежные ученые: М.Г. Беккер, Дж.Вонг, F.Armstrong, D.L.Margolis, Willis и др.

Работы, направленные на снижение разрушающего воздействия движителей на грунт нашли отражение в работах отечественных ученых Бабкова В.Ф., Ксеневича И.П., Матюка Н.С., Переладова А.С., Полетаева А.Ф., Пупонина А.И., Русанова В.А., Соловьева В.И. и других.

Целью диссертационной работы является разработка расчетно-экспериментального метода оценки экологических показателей внедорожных автомобилей, позволяющего проводить расчеты влияния основных конструктивных параметров автомобиля на разрушение грунта при обеспечении заданного уровня проходимости.

Объектом исследований является полноприводной автомобиль.

Для достижения поставленной цели в диссертационной работе сформулированы следующие основные научно-технические задачи, вытекающие из современного состояния научной проблемы:

1. Проведение исследований с целью получения теоретически обоснованных аналитических зависимостей для оценки параметров колееобразования и величины уширения колеи при различном расположении полюса поворота в процессе криволинейного движения полноприводного автомобиля по деформируемому грунту.

2. Разработка расчетно-экспериментального метода оценки разрушающего воздействия колесного движителя автомобиля на грунт в общем случае движения автомобиля.

3. Определение наиболее рациональных компоновочных решений расположения осей по базе автомобиля и схемы рулевого привода колес, обеспечивающих снижение уровня разрушающего воздействия автомобиля на грунт с учетом назначения и предполагаемых условий его эксплуатации.

4. Разработка экспериментальной методики оценки изменения параметров основных свойств фунта при последовательных проходах в условии частичного несовпадения колей колес автомобиля.

5. Экспериментальное подтверждение представленных теоретических положений и получение экспериментальных данных для решения аналитических зависимостей, представленных в работе.

Методы исследования, используемые в работе, базируются на основных положениях прикладной механики, теории грунтов, теории автомобиля, методов инженерного эксперимента, математического анализа. В работе нашли применение логический метод, анализ, синтез, математическое и физическое моделирование с использованием аппарата математической статистики.

Научная новизна полученных результатов при решении вышеуказанной научной задачи заключается в следующем:

- разработана математическая модель функционирования подсистемы «колесо - опорная поверхность» при криволинейном движении колесного движителя, позволяющая определить величину глубины колеи при последовательных проходах колес в условиях частичного несовпадения колей колес автомобиля;

- получены аналитические уравнения для определения величины уширения колеи с учетом сдвига грунта в повороте для различных случаев расположения полюса поворота автомобиля; уточнена зависимость для оценки показателя разрушающего воздействия полноприводного автомобиля на грунт (\Кпчв) при повороте, на основе которого разработана расчетная методика определения разрушающего воздействия полноприводного автомобиля на грунт;

- разработана экспериментальная методика оценки изменения параметров основных свойств грунта при последовательных проходах в условии частичного несовпадения колей колес автомобиля.

Эти результаты выносятся на защиту.

В первой главе изложены состояние вопроса, обоснование решаемой научной задачи, а также проведен анализ работ, посвященных вопросу взаимодействия колесного движителя автомобиля с грунтом, в том числе при движении в повороте. Рассмотрены работы известных научных школ: МГТУ

МАМИ», МГТУ им. Баумана, НАМИ, НАТИ, 21 НИИИ МО РФ, Нижегородского ГТУ, МГИУ, Белорусской научной школы и др.

По результатам анализа выполненных работ в диссертации выдвинута гипотеза о том, что существует оптимальное соотношение конструктивных особенностей транспортных средств, обеспечивающих минимальное разрушающее воздействие колесного движителя па грунт, а все многообразие параметров существующих грунтов различного состояния можно учесть соответствующей адаптивной системой автоматического управления качения колеса.

Во второй главе представлены математические зависимости, необходимые для оценки экологического ущерба расчетно-экспериментальным методом. При этом исследования построены из следующих соображений. Для создания методики сравнительной оценки экологического ущерба, наносимого автомобилем опорной поверхности, важно определить параметры грунта, которые характеризуют его разрушение и время восстановления. По оценкам специалистов к таковым относятся размеры (глубина и ширина) колеи и уплотнение грунта. Поэтому в главе сделан упор на разработку теоретических зависимостей данных параметров разрушения грунта, которые достаточно просто можно было бы использовать в расчетно-экспериментальном методе.

В третьей главе рассмотрено криволинейное движение автомобиля и разработан критерий, позволяющий уже на стадии проектирования количественно оценить с экологической точки зрения различные схемы рулевого управления, схемы расположения осей по базе автомобиля, схемы трансмиссий, распределение массы по осям и др.

В качестве критерия оценки принят коэффициент разрушающего воздействия колесного движителя на почву (KmJ, учитывающий влияние как уплотнения грунта в вертикальном направлении, так и сдвиг и вынос части грунта вследствие буксования движителей.

Четвертая глава диссертационной работы посвящена экспериментальной проверке разработанных методов оценки конструкции полноприводных автомобилей по критерию Кпчв и получению исходных данных для расчета степени разрушающего воздействия внедорожных автомобилей на грунт на эталонном участке. Экспериментальные исследования проведедены в период с 2004 по настоящее время на специальных дорогах и на грунтовом участке НИЦИАМТ ФГУП «РТАМИ» (г. Дмитров, Московской области).

В качестве объектов испытаний были выбраны: автомобиль Гидроход-49061 (бхб), автомобиль ЗИЛ-4972 (6x6), автомобиль УРАЛ-4320 (6x6), автомобиль на шинах сверхнизкого давления НАМИ-1918 «Умка» (4x4), автомобиль на шинах сверхнизкого давления «Вектор» (8x8). Основным объектом испытаний являлся опытный образец автомобиля 6x6 «Гидроход-49061», оснащенный индивидуальным гидрообъемным силовым приводом колес, который позволяет реализовывать различные схемы силового и кинематического привода ведущих колес. Автомобили НАМИ-1918 «Умка» и «Вектор» использованы в исследованиях в качестве эталона.

Заключением диссертации являются общие выводы и рекомендации по работе, а также основные направления дальнейших исследований.

Основные результаты работы реализованы в следующих направлениях:

- в конструкции полноприводного автомобиля 6x6 с гидрообъемным силовым приводом колес «Гидроход-49061»;

- в НИР «Бальзамин» и «Кочегар» при изготовлении макетных образцов многоосных шасси с электротрансмиссией и всеколесным рулевым управлением, выполненных НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана по Гособоронзаказу; в разработанном руководящем документе РД-37.083-003-2005 «Определение параметров грунта и их изменения по проходам при проведении испытаний колесной машины на деформируемом грунте»;

- в учебном процессе кафедры «Автомобили» им. Е.А.Чудакова МГТУ «МАМИ».

Материалы диссертации в различное время были рассмотрены и обсуждены:

- на 49 конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», посвященная 140-летию МГТУ «МАМИ», Москва, 2005 г.

- на конференции-семинаре ААИ «Значение технических регламентов в решении проблем создания и эксплуатации автомобилей в условиях Сибири и Крайнего Севера», посвященной 75-летию СИБАДИ, Сургут, 2005г.;

4-ом международном автомобильном научном форуме «Научные, конструктивные и технологические достижения», ФГУП НАМИ, Москва, 2006 г.;

- на научно-технической конференции «Проектирование колёсных машин», посвящённой 70-летию кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006 г.;

- на 58 конференции ААИ «Автомобиль и окружающая среда» НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ» , 2007 г.;

- на 3-ем Белорусском конгрессе «Механика-2007», Минск , 2007 г.;

- на 65-й конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», проведенная в рамках международного научного симпозиума «Автотракторостроение - 2009», МГТУ «МАМИ», Москва, 2009г.;

- на постоянно действующих научных семинарах ОАО «Инновационная фирма «НАМИ-Сервис».

Основные результаты диссертационной работы изложены в 9 печатных трудах автора, а также в 2 Патентах РФ и одном Свидетельстве о регистрации программы расчета разрушающего воздействия автомобиля на грунт.

Диссертация состоит из введения, четырех основных глав, общих выводов к работе, списка использованных источников в количестве 108 трудов и 2 приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель функционирования подсистемы «колесо - опорная поверхность» при криволинейном движении колесного движителя, основная новизна которой заключается в том, что позволяет определить величину глубины колеи при последовательных проходах колес в условиях частичного несовпадения колей автомобиля.

2. Получены аналитические зависимости для определения величины уширения колеи при криволинейном движении автомобиля при различных расположениях полюса поворота относительно мгновенного центра поворота. По полученным выражениям составлена расчетная программа для ЭВМ расчета величины уширения многоосных автомобилей.

3. Для оценки разрушающего воздействия полноприводного автомобиля на грунт в работе уточнен показатель Кпчв, физический смысл которого определяется как его взаимосвязь со снижением репродуктивных возможностей почвы по сравнению с ее естественным природным состоянием при отсутствии на нее всяческого механического воздействия. Таким образом: Ктв =0 — отсутствие воздействия; Кпчв =1 —воздействие автомобиля на грунт несовместимое с восстановлением нормальных процессов жизнедеятельности в следе в течении как минимум одного года. Полученный показатель Кт( является безразмерным и однозначным, позволяет оценить разрушающее воздействие автомобиля в общем случае движения по деформируемому грунту, в том числе криволинейном движении.

4. Разработана методика определения разрушающего воздействия колесного движителя на грунт в общем случае движения полноприводных автомобилей с учетом несовпадения колей, которая может быть использована при сравнительной оценке экологической безопасности автомобиля на стадии проектирования и в процессе испытаний. Данная методика применена при разработке экспериментального образца автомобиля 6x6 с гидрообъемным силовым приводом колес в ОАО «Инновационная Фирма «НАМИ-Сервис», а также при разработке макетных образцов с электротрансмиссией и всеколесным управлением НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана в НИР «Бальзамин» и «Кочегар», выполненных по Гособоронзаказу.

5. Теоретическими и экспериментальными исследованиями установлено, что на величину разрушающего воздействия автомобиля на грунт влияет не только величина уплотнения грунта движителем и степень его буксования, но и суммарная ширина колеи. При криволинейном движении увеличивается площадь взаимодействия автомобиля с грунтом. Доказано, что в зависимости от расположения осей по базе автомобиля, особенности конструкции рулевого управления и способа передачи мощности к ведущим колесам, автомобиль формирует колею различной ширины и глубины, и в зависимости от радиуса поворота формирует различную величину бокового уплотнения грунта и уширения следа.

6. На основе результатов исследований с использованием показателя разрушающего воздействия автомобиля на грунт Кпчв обоснованы рациональные схемы рулевого управления, обеспечивающие снижение разрушающего воздействия движителя на грунт на стадии проектирования автомобилей. Так, теоретические и экспериментальные исследования позволили установить, что увеличение числа осей автомобиля с управляемыми колесами обеспечивает снижение разрушающего воздействия. Для автомобилей с колесной формулой 6x6 применение схемы РУ с управляемыми колесами передних и задних осей или всеколесное РУ, позволяет снизить разрушающее воздействие движителя на грунт при криволинейном движении автомобиля на 10.40% (в зависимости радиуса поворота). Для автомобилей с колесной формулой 8x8 с всеколесным РУ разрушающее воздействие на 10.30% ниже, чем для остальных схем РУ, рассмотренных в работе.

7. Определено оптимальное расположение осей по базе многоосного автомобиля, обеспечивающее снижение степени разрушающего воздействия движителя на грунт. Так, результаты сравнительного расчета, подтвержденные экспериментальными исследованиями, по влиянию расположения осей по базе автомобилей с колесной формулой 6x6 на величину параметра Ктв показывают, что минимальным уровнем разрушающего воздействия на грунт обладает автомобиль, сконструированный по схеме с равномерным расположением осей по базе, например, по схеме автомобиля ЗИЛ-4972 и его аналогов. Это связано с тем, что полюс поворота проходит через среднюю ось автомобиля, тем самым, обеспечивая минимальную суммарную ширину образуемой колеи. Это положение увязывается с требованиями специалистов в области сельскохозяйственной мобильной техники. Ими установлено, что, для уменьшения нарушения нормального естественного хода физических и биологических процессов в следе и прилегающей зоне, более благоприятно увеличение глубины колеи, чем разрушение, сопровождающееся увеличением ширины следа, т.к. основное разрушение почвы происходит при первом проходе колеса.

8. Результаты исследований по уровню разрушающего воздействия полноприводных автомобилей на грунт позволяют заключить', что при одинаковом радиусе поворота рассматриваемые компоновочные схемы расположения осей по базе и схемы рулевого управления по увеличению показателя Кпчв можно ранжировать следующим образом: а) для трехосных автомобилей:

- схема с равномерным расположением осей и управляемыми колесами передней и задней осей (или с всеколесным рулевым управлением);

- схема со сближенными средней и задней осями и всеколесным рулевым управлением;

- схема с управляемыми колесами передней оси и задней тележкой с неуправляемыми колесами;

- схема с управляемыми колесами сближенных передней и средней осей и задней осью с неуправляемыми колесами. б) для четырехосных автомобилей:

- схема с равномерным расположением осей и всеколесным рулевым управлением;

- схема со сближенными второй и третьей осями с неуправляемыми колесами и передней и задней осями с управляемыми колесами;

- схема с передней тележкой с управляемыми колесами и задней тележкой с неуправляемыми колесами;

- схема с разнесенными первой и второй осями с управляемыми колесами и задней тележкой с неуправляемыми колесами;

- схема с передней осью с управляемыми колесами и задней тележкой с неуправляемыми колесами.

9. Применение регулируемого силового привода колес автомобиля по сравнению с дифференциальным и блокированным позволяет снизить буксование движителя при повороте автомобиля, уменьшая при этом разрушающее воздействие автомобиля на грунт на 14-25% (в зависимости от радиуса поворота).

10.Экспериментальные исследования показали, что со снижением давления воздуха в шинах величина показателя Ктв автомобиля уменьшается. Например, при снижении давления воздуха в шинах с номинального до 0,05МПа величина показателя Ктв снизилась на 6 — 32% (в зависимости от радиуса поворота). С уменьшением радиуса поворота влияние величины давления воздуха в шинах на величину показателя Кпчв заметно падает. Величину Кте в этом случае в основном формирует боковое уширение колеи, т.е. радиус поворота и схема рулевого управления.

11.По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработана методика оценки изменения параметров грунта по колее в условиях частичного несовпадения колес многоосного автомобиля в процессе испытаний, которая положена в основу руководящего документа РД-37.083-003-2005 «Определение параметров грунта и их изменения по проходам при проведении испытаний колесной машины на деформируемом грунте».

1. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей-М: Машиностроение, 1981.-232с.

2. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1989. — 280 с.

3. Аксенов П.В., Белоусов Б.Н. Методика оценки совершенства схем трансмиссии многоосных автомобилей//Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение, 1997.- №2.- 62-67 е.

4. Альгии В.Б. Динамика, надежность и ресурсное проектирование трансмиссий мобильных машин. — Мн.: Навука i тэхшка, 1995. 256 с.

5. Антонов А.С. Комплексные силовые передачи: Теория силового потока и расчет передающих систем. JL: Машиностроение, 1983 - 496 с.

6. Антонов Д. А. Расчет устойчивости движения многоосных автомобилей. -М. : Машиностроение, 1984. -168 с.

7. Антонов Д.А., Беспалов С.И., Лазаренко В.П. и др. Теория движения боевых колесных машин/ М: Изд. Министерства обороны, 1993. - 385с.

8. Бабков В. Ф., Бируля А. К., Сиденко В. Н. Проходимость колесных машин по грунту. М.: Автотрансиздат, 1959. -189с.

9. Баловнев В. И. Методы физического моделирования рабочих процессов дорожно-строительных машин. М.: Машиностроение, 1974. - 232 с.

10. Ю.Барахтанов JI.B., Беляков В.В., Кравец В.Н. Проходимость автомобиля. — Нижний Новгород, 1996;

11. П.Бахмутов С.В. и др. «Многокритериальная оптимизация как важный инструмент для создания и совершенствования автомобиля», Труды конгресса FISITA, Париж №F98T232, 1998г.

12. Бахмутов С.В., Безверхий С.Ф. Статистическая обработка результатов и планирование эксперимента при испытаниях автомобиля. Учебное пособие. Московский Государственный Технический Университет МАМИ, 1994.

13. Беккер М.Г. Введение в теорию систем местность — машина. М., 1973.

14. Белоусов Б.Н., Попов С.Д. Колесные транспортные средства особо большой грузоподъемности. Конструкция. Теория. Расчет / Под общей ред. Белоусова Б.Н. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2006. - 728 с.

15. Беляков В.В. Взаимодействие со снежным покровом эластичных движителей специальных транспортных машин: Автореферат дис. д.т.н. 1999. — 32 с.

16. Бируля А.К. К теории качения пневматического колеса по деформируемой поверхности. Труды ХАДИ. 1958. - Вып. 21.

17. Борисевич В.Б. Научные основы моделирования и управления технологическими машинами на грунтах со слабой несущей способностью. Дис. докт. техн. наук: 05.05.03. - Москва, 2006. - 375с.

18. Бочаров Н.Ф., Жеглов Л.Ф., Полунгян А.А. и. др. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. М., Машиностроение, 1992,- 352с,

19. Бочаров Н.Ф., Цитович И.С., Полунгян А.А. Конструирование и расчет колесных машин высокой проходимости. М:, 1983.

20. Ванцевич В.В., Высоцкий М.С., Гилелес Л.Х. Мобильные транспортные машины: взаимодействие со средой функционирования. — Минск: Белорусская навука, 1998.-303 с.

21. Ванцевич В.В., Дубовик Д.А. Оптимизация привода ведущих колес тягача 8x8. Механика-99. Материалы II Белорусского конгресса по теоретической и прикладной механике. Мн. 1999.

22. Ванцевич В.В., Синтез схем привода к ведущим мостам и колёсам многоприводных транспортно-тяговых машин. Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. Минск. 1992.

23. Вирабов Р.В. Об оценке сопротивления качению упругого колеса по жесткому основанию// Известия вузов: Машиностроение. -1967. № 7.

24. Вольская Н.С. Разработка методов расчета опорно-тяговых характеристик колесных машин по заданным дорожно-грунтовым условиям в районах эксплуатации. Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 2008.

25. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств, М., 1982.

26. Высоцкий М.С., Гришкевич А.И., Гилелес JT.X., Выгонный А.Г., Ломако Д.М., Херсонский С.Г. Автмобили: Специализированный подвижной состав: Учеб. Пособие / Мн.: Выш. Шк. , 1989. -240 е.: ил.

27. Гапоненко B.C., Федотов Б.Т. Зависимость уплотнения почвы от нагрузки и скорости перемещения пневматического колеса: На-ЗЗО учн. тр. Укр. с.-х. акад. 1975. - Вып. 148. - с. 17-20.

28. Гриф М.И. Качество, эффективность и основы сертификации машин и услуг. Монография ./ М.: Издательство АСВ, 2004 488 с.

29. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. Мн.: Вышейшая школа, 1986 - 208с.

30. Гуськов В.В. Теория. Тракторы. М., 1988.

31. Добромиров В.Н. Автомобили двойного назначения. Основы теории специальных свойств. М.: Изд-во ООО «МП Глобал - Концепт», 2000 г., - 225 с.

32. Добромиров В.Н. Методы оценки и пути снижения нагруженности трансмиссий автомобилей 8x8 общетранспортного назначения: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, к.т.н. М.: 1989. МАМИ.

33. Дубовик Д.А. Повышение проходимости внедорожной машины посредством рационального привода колес управляемых мостов: Автореферат дис. канд. техн. наук. Минск, 2003.

34. Есеновский Ю.К., Котляренко В.И. Вездеходные транспортные средства для труднодоступной местности. Сб. научн. трудов НАМИ, вып. 226, 2000.

35. Забавников Н. А. и др. Определение коэффициента сопротивления качению жесткого колеса с грунтозацепами при движении по сминаемому грунту. -Тракторы и сельхозмашины N1, 1973. -14-19с.

36. Иларионов В.А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М., Машиностроение, 1970.

37. Карунин A.JL, Гусаков Н.В., Зверев И.Н., Мерзликип П.А., Пешкилев А.Г., Селифонов В.В., Серебряков В.В., Степанов И.С. Конструкция автомобиля. Шасси. Под общей редакцией Карунина A.JL М. 2000.

38. Кошарный Н.Ф. Технико-эксплуатационные свойства автомобилей высокой проходимости. Киев, 1981.

39. Ксеневич И.П. и др. Ходовая система почва-урожай// Ксеневич И.П., Скотников В.А. Ляско М.И.- М.:Агропромиздат, 1985. 302 с.

40. Кузнецова И.В. Данилова В.И. Саморазрыхление различных типов почв под влиянием процессов набухания-усадки// Переуплотнение пахотных почв. -М.: Наука, 1987.-С. 182-194

41. Ларин В.В. Методы прогнозирования и повышения опорной проходимости многоосных колесных машин на местности. Дис. докт. техн. наук: 05.05.03. - Москва, 2007. - 389 с.

42. Летошнев М.Н. Взаимодействие конной повозки и дороги//НКПС М., 1929.

43. Липецкий Н.П. Влияние уплотнения почвы движителями тракторов на агрофизические свойства дерново-подзолистой средне-суглинистой почвы и урожайность полевых культур: Автореф. дис. канд. с.-х. наук.-М., 1982.- 24с.

44. Литвинов А.С Управляемость и устойчивость автомобиля. М.; Машиностроение, 1971. - 416 с.

45. Литвинов А.С, Фаробии Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вызов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

46. Маляревич В.Э., Эйдман А.А., Коркин С.Н. Методы построения экспериментальных исследований автомобилей с гидрообъемными трансмиссиями //

47. Сборник докладов всероссийской научно-технической конференции ТГУ. -Тольятти, 2005, С.29-32.

48. Матюк Н.С. Ресурсосберегающие технологии снижения переуплотнения почв в современных системах земледелия нечерноземной зоны России. Диссертация на соискание ученой степени доктора с/х наук. М., 1999.

49. Наумов В.Н., Батанов А.Ф., Рождественский Ю.Л. Основы теории проходимости транспортных вездеходов. М., Изд.МВТУ им. Н.Э.Баумана, 1988,118с.

50. Нугис Э.Ю. К методике оценки качественного уровня степени механического воздействия мобильных технических средств на почву// Переуплотнение почв и пути его ликвидации. Таллин, 1983, с. 8-13.

51. Острецов А.В., Методы оценки и пути повышения опорной проходимости иеполноприводных грузовых автомобилей. Дисс. на соискание ученой степени к.т.н. Бронницы, Вч 63539, 1988 г. - 201 стр.

52. Певзнер Я.М. Теория устойчивости автомобиля. -М.: Машгиз, 1947. — 156с.

53. Переладов А.С. Метод повышения эффективности полноприводных автомобилей с учетом негативного влияния движителя на грунт: Дис. канд. техн. наук. М, 2004.

54. Петрушов В.А, Шуклин С.А., Московкип В.В. Сопротивление качению автомобилей и автопоездов. М.Машиностроение, 1975.-225с.

55. Петрушов В.А. Современные решения задач прикладной теории качения автомобильного движителя, сформулированных акад. Е.А.Чудаковым // Труды НАМИ Вып. 103.2001.

56. Пирковский Ю.В., Шухман С.Б. Теория движения полноприводного автомобиля (прикладные вопросы оптимизации конструкции шасси). М., 2001.

57. Пирковский Ю.В., Яценко Н.Н. Исследование конструктивной схемы привода к передним мостам автомобилей на их тяговые и экономические каче-.ства//Автомобильная промышленность. 1963. - №1. -с. 15-17.

58. Платонов В.Ф. и др. Оценка проходимости полноприводпых автомобилей// Платонов В.Ф., Чистов М.П., Аксенов А.И.//Автомобильная промышленность. 1980. -№ 3. - с. 10-12.

59. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. 2-е изд., переработ, и доп. -М.: Машиностроение, 1989. - 312 с.

60. Плиев И.А. Выбор параметров четырехгусеничного транспортера с учетом особенностей криволинейного движения: Автореферат дис. канд. техн. наук. -М., 1989. 16 с.

61. Покровский Г.И., Наседкин С.П., Синельников С.И. Исследование сжатия почвы при различных скоростях деформации // Почвоведение. 1938. -№1,-С.59-69

62. Полетаев А.Ф. Основы теории сопротивления качению и тяги жесткого колеса по деформируемому основанию. М. Машиностроение, 1971. - 68 с.

63. Полунгян А.А. и др. Проектирование полноприводных колесных машин: В 2 т. Учеб. для вузов/Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Бочаров Н.Ф., Жеглов

64. Л.Ф. и др.; Под общ. ред. Полунгяна А.А. М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э. Баумана, 1999-2000.

65. Полунгян А.А., Фоминых А.Б., Динамика колесных машин: Учеб. пособие. / Под ред. Полунгяна А.А.-М.:Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 1995-108с.

66. Прочко Е.И. Методы построения систем силовых гидрообъёмных приводов колёс полноприводных автомобилей. Дисс. канд. техн. наук: М., 2006.

67. Разрушающее воздействие полноприводного автомобиля на грунт. Критерии оценки. Методы определения: Методический документ РД37.083.002-2004

68. Рождественский Ю.Л., Наумов В.Н. Математическая модель взаимодействия металлоупругого колеса с уплотняющим грунтом // Труды МВТУ им.Н.Э.Баумана. 1980. №339. С.84-111.

69. Розов Р.А., Шухман С.Б. Установка для оценки параметров грунта при проведении испытаний автомобилей//Конструкции автомобилей. 1983. - № 10.- с.14-17.

70. Русанов В.А. Методы оценки системы движитель — опорное основание. — Сб. науч. тр. ВИМ, 1984, т. 102

71. Русанов В.А. Проблема переуплотнения почв движителями и эффективные пути её решения, М.: ВИМ, 1998.

72. Сапожников П.М. Физические параметры плодородия почв при антропогенных воздействиях. Автореф. дис. д-ра с.-х. наук: 03.00.27, М., 1994. - 48 с.

73. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. — 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1990. — 352 с.

74. Соловьев В.И. К вопросу об определении потерь мощности при качении эластичного колеса / Автомобили и двигатели // Сб. науч. трудов НАМИ. — 2002.-Вып. 230. С.128-137.

75. Соловьев В.И., Шухман С.Б. Условия, обеспечивающие снижение потерь мощности в системе взаимосвязанных колес полноприводных колесных машин // Вестник Машиностроения. М., 2003. - №3.

76. Соловьев В.И., Эйдман А.А. Снижение потерь на сопротивление движению и повышение экологических показателей полноприводного автомобиля за счет регулирования мощности между ведущими колесами//Труды НАМИ. -Выпуск 234. М., 2005. С.32-37.

77. Фаробин Я.Е. Теория поворота транспортных машин. — М.: Машиностроение , 1970,- 175с.

78. Федотов Б.Т. Результаты исследований уплотнения почвы ходовыми устройствами системы машин, применяемой при возделывании картофеля// Научи. тр. Украинской с.-х акад., 1978. Вып. 212. - С. 31-33.

79. Хабатов Р.Ш. «Эксплуатация машинно-тракторного парка», М., 1999.

80. Ходыкин В.Т. Методика исследований влияния движителей трактора МТЗ-50 на уплотнение почвы// Научн. тр. ТСХА, 1976. -Вып. 224. С. 127-134.

81. Цытович Н.А. Механика грунтов (издание 3-е, дополненное). М.: Высшая школа, 1979.

82. Чистов М.П. Исследование сопротивления качению при движении полноприводного автомобиля по деформируемым грунтам: Дисс. на соиск. учен, стен. канд. техн. наук МВТУ им. Баумана. -М.,1971. -534 с.

83. Чистов М.П. Лильбок А.Э., Острецов А.В. Математические модели прямолинейного качения колесных машин по деформируемым грунтам. Научно-техиич.сб., в/ч 63539, №4, 1993.

84. Чистов М.П. Математическое описание качения деформируемого колеса по деформируемому грунту // Известия ВУЗов, Машиностроение, 1986, №4.

85. Чудаков Е.А. Теория автомобиля. М.:Машгиз, 1950. - 341 с.

86. Шарипов В.М. Конструирование и расчет тракторов. — М.: Машиностроение, 2004-592 с.

87. Шухман С. Б., Соловьев В. И., Прочко Е. И. Теория силового привода колес автомобилей высокой проходимости М.: Агробизнесцентр, 2007. — 336с.

88. Шухман С.Б. Исследование и разработка метода повышения эффективности колесных машин за счет рационального типа силового привода: Дисс. д-ра техн. наук. М., 2001.

89. Шухман С.Б., Переладов А.С. Расчет разрушающего воздействия полноприводного автомобиля на грунт // Учеб. Пос. , М.; 2005. — 51 с.

90. Шухман С.Б., Прочко Е. И. Анализ конструкций, расчет и построение силового гидрообъемного привода колес автомобилей высокой проходимости. -М.: Агробизнесцентр, 2006. — 112 с.

91. Эйдман А.А. Повышение проходимости полноприводного автомобиля за счет реализации максимальной силы тяги колесного движителя с помощью гидрообъемного силового привода колес: Дис. канд. техн. наук. — М, 2006.

92. Яценко Н.Н. Метод ускоренных испытаний автомобилей. М.:Машгиз, 1972. -368 с.

93. Яценко Н.Н., Безверхий С.Ф., Шухман С.Б. Перспективы повышения сопоставимости с эксплуатацией и достоверности полигонных испытаний. Труды НАМИ (сб. Полигонные испытания, исследования и совершенствование автомобилей). М., НАМИ, 1984 г., с.33-45.

94. Dalleinne Е. La compaction du sol et ses remedes // Fract. Mach, 347 agr.-1977.-Vol.53, №9.- P. 35-37.

95. Dalleinne E. Mauveises herbes apreschisel // Fermes modernes.-1977, N56.- P. 12-14.

96. Janosi Z., Hanamoto B. The analitical determination of drawbew pull as a function of slip for trached vehicles in deformable soil. Pr. First Int. Conf. on Mechanics of Soil, pp. 707 to 727, Torino

97. Korczewski T. The influence of deformation speed on soil compaction // Lesz. probl. postepov nauk roln.- 1977. N 197.- P. 99-113.

98. Korezewski T. Wpiyvv predcosci przejazdu na zmiany zagesczenia gleby przez kola maszyn rolmiczych // Lesz. probl. postepow nouk roln.-1978. N201.-S. 6974. 348

99. Luth H. J., Wismer R. D. Performance of plane soil cutting blades in sand. Trans. ASAE 14(2) 1971)

100. Robertson L., Erickson A. Soil compaction: symptoms causes remedies // Crops and soil magazine.- Vol 30, N4.-P.I 1-14. 236.SarmaK., Rao Y. Relationship between bulk density and pore-size 349

101. Turnage G. W. Tire selection and Performance Prediction for off-rand wheeled-vehicle operations. Proceedings of the fourth International conference of the international society for terrain vehicle systems, Vol. Stockholm, Sweden, April (1972)

102. Turnage G. W., Freitag D7R7 Effects of cone velocity and size on soil penetration resistance, ASAE Paper No. 69-670, December (1969)