автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Методика статистической оценки плавности хода роторно-винтовой машины при движении по ледово-снежному опорному основанию

На правах рукописи

^ ц «98

ВОДОПЬЯНОВ ТИМУР ВАЛЕРЬЕВИЧ

МЕТОДИКА СТАТИСТИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ ПЛАВНОСТИ ХОДА РОТОРНО-ВИНТОВОЙ МАШИНЫ ПРИ ДВИЖЕНИИ ПО ЛЕДОВО-СНЕЖНОМУ ОПОРНОМУ ОСНОВАНИЮ.

Специальность 05.05.03 "Колесные и гусеничные машины"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нижний Новгород 1998.

Работа выполнена на кафедре «Строительные и дорожные машины» Нижегородского Государственного Технического университета.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: -доктор технических

наук, профессор Куляшов А.П.

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

д.т.н., профессор Наумов В. Н. к.т.н., профессор Кравец В. Н.

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

ЗАО «Транспорт» г. Нижний Новгород

Защита состоится ^Ч^е^ГуЯ 1998 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета К 063.85.10 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу Нижний Новгород ул. Минина 24, корпус 1, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат разослан "^ус^у-Я ¡998 г

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат технических наук, доцент

Орлов Л.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Важным направлением экономики ременной России является освоение и эксплуатация сырьевых ресурсов эири, Севера и Дальнего Востока. Успешное выполнение поставленных ач требует проведение большого объема работ специальными транспортно-нологическими средствами (TTC) в сложных условиях.

Анализ работоспособности машин в указанных условиях показывает, что юкоторых случаях по сравнению с колесными и гусеничными машинами iee эффективными оказываются специальные транспортно-технологические детва с роторно-винтовым движителем(РВД).

Указанные машины хорошо себя зарекомендовали при выполнении ряда шых народно-хозяйственных задач: разработке льда для защиты опор ггов, гидротехнических сооружений, корпусов судов и драг от сжимающего ¡ствия льда; при прокладке трубопроводов и кабелей в зимнее время; при оительстве ледовых переправ и аэродромов и т. п. Они обеспечивают 'бходимые усилия подачи рабочих органов, удовлетворяют требованиям жзводительности и проходимости.

Одним из недостатков, препятствующих широкому использованию циальных TTC с РВД, является высокий уровень колебаний и, как дствие, низкая долговечность, неблагоприятные условия работы операторов, бенно проявляющиеся при движении по весьма характерным для этих пин трассам движения- ледово-снежной поверхности замерзших водоемов.

Возможным путем уменьшения этих колебаний было бы применение (вески (существующие образцы машин неподрессорены).

Проведение исследований и внедрение в практику методов оценки и ей снижения колебаний РВМ тормозятся из-за недостаточного исследования сс движения как возмущающего воздействия для колебаний. Для кватного описания воздействия ледово-снежных трасс необходимо ¡ользование методов теории вероятности и математической статистики.

Таким образом разработка с вероятностных позиций методики оценки ебаний TTC с РВД и определения путей снижения их уровня при движении наиболее распространенным (ледово-снежной поверхности замерзших оемов) опорным основаниям является актуальной задачей.

Цель работы. Разработка статистического метода оценки колебаний шш с роторно-винтовым движителем и путей снижения их уровня при [жении по ледово-снежным основаниям (поверхности замерзших водоемов).

Научная новизна:

впервые разработана статистическая модель ледово-снежного опорного основания (поверхности замерзших водоемов) как возмущающего воздействия для TTC и с помощью натурных замеров выявлены статистические характеристики реальных трасс;

з

• разработана математическая модель движущейся по ледово-снежным опорным основаниям роторно-винтовой машины с введением упругой связи роторов и корпуса;

• показаны возможности уменьшения влияния собственных колебаний роторно-винтового движителя и колебаний обусловленных погрешностями изготовления и дефектами эксплуатации движителя на общий уровень вибраций роторно-винговой машины, движущейся по ледово-снежным опорным основаниям.

Практическая ценность заключается в реализации разработанных методик и программ при проектировании, создании и модернизации роторно-винтовых машин, предназначенных для выполнения транспортных и технологических операций.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при создании новых и модернизации существующих образцов машин и при разработке перспективных проекгно-конструкгорских решений:

• при создании опытного образца РВМ - Нижне-Вартовск;

• при проектировании опытного образца всесезонного переправочного средства - (НИЛ ССДМ Ниж. Новгород).

Методики, алгоритмы и комплекс программ для ЭВМ используются в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» НГТУ.

Апробация работы. Отдельные этапы и основное содержание работы докладывались на научно- технической конференции «Повышение эффективности работы колесных и гусеничных машин в суровых условиях эксплуатации», Тюмень 1996; международной научно-практической конференции "Развитие транспортно-технологических средств в современных условиях" НГТУ, Нижний Новгород 1997; международной научно-технической конференции «ИНТЕРСТРОЙМЕХ - 98» , Воронеж 1998.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 11 печатных работах.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и 3 приложений, использован 88 литературный источник. Общий объем работы 172с., в том числе основной текст 97с. (приведены 40 рисунков и 3 таблицы), список использованных источников 8 е., приложения -67 с.

На защиту выносятся:

•математическая модель и результаты статистической обработки данных натурных замеров геометрических характеристик ледово-снежного опорного основания;

•математическая модель движения роторно-винтовой машины с подрессоренным корпусом по рассматриваемому классу опорных оснований;

•результаты математического эксперимента и рекомендации по еныпению колебаний роторно-винтовой машины движущейся по ледово-гжному опорному основанию. )ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введение изложены актуальность, цель диссертационной работы, ^шая новизна, практическая ценность, обоснованность и достоверность ¡ультатов, реализация работы, апробация, публикации, структура и объем 5оты, основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен краткий анализ научных работ посвященных ;ледованию возмущающего воздействия трасс движения транспортно-тологических средств, колебаний транспортно-технологических средств с щиционным движителем, движению транспортно-технологических машин с горно-винтовым движителем.

Исследование возмущающего воздействия трасс движения было осмотрено по работам Агеева М.Д., Агеевой Н.Д., Афанасьева В.Л., чатурова A.A., Ершова В.И., Барахтанова Л.В., Пархиловсккого И.Г., взнера Я.М., Тихонова A.A., Шапкина В.А.

По вопросу динамики транспортно-технологических средств с щиционными движителями были рассмотрены работы Афанасьева В.Л., В.Я иловича, В.А. Афанасьева, И.Б. Барского, Ю. Л. Волошина, П.М. Волкова, М. Гайцгори, Ю.В. Гинзбурга, A.A. Дмитриева, Л.Н. Кутина, Г.М. Кутькова, 5. Лурье, Е.Ю. Малиновского, А.П. Парфенова, И.Г. Пархиловского, Я.П. взнера, В.Ф. Платонова, А.Д. Попова, Е.Г. Попова, O.K. Прутчикова, Р.В. генберга, A.A. Силаева, A.A. Тихонова, A.A. Хачатурова, H.H. Яценко.

Исследование движения транспортно-технологических средств с роторно-этовым движителем (TTC с РВД) рассматривалась по работам A.A. живицкого, В.И. Гавага, C.B. Рукавишникова, В.И. Вологдина, В.И. саренкова, Н.Ф. Кошарного, P.A. Хабутдинова, М.М. Танкелевского, А.П. ляшова, А.Ф. Николаева, Ю.П. Адясова, В.Е. Колотилина, Л.С. Левшунова, N.. Шапкина.

В результате проведенного анализа было установлено, что до сих пор не :сматривалось влияние на колебания движущегося TTC с РВД возмущения от ювностей ледово-снежной поверхности замерзших водоемов. Статистические )актеристики этого возмущения не известны. При конструировании чествующих образцов они не учитывались, хотя из практики известно, что 1более жесткие режимы колебаний, возникают при движении роторно-тговых машин именно по этому классу опорных оснований. На основании [несказанного можно сформулировать цель и задачи настоящих ледований.

Целью работы является разработка статистического метода оценки гебаний транспортно-технологических средств с роторно-винтовым

движителем и путей снижения их уровня при движении по ледово-снежным опорным основаниям.

В соответствии с поставленной целью в настоящей работе решались следующие задачи:

-разработать статистическую модель наиболее распространенных ледово-снеговых опорных поверхностей как возмущающего воздействия для транспортно-технологических средств.

-произвести натурные исследования статистических характеристик ледово-снежных трасс (поверхности замерзших водоемов), дающие возможность произвести математическое моделирование движения по ним роторно-винтовых машин и оптимизацию их конструктивных параметров .

- получить расчетные зависимости и разработать на их основе комплекс математических моделей для статистической оценки колебаний РВМ, включающий в себя модель движения РВМ по случайным ледово-снежным трассам, модель колебаний корпуса РВМ с упругой связью роторов и корпуса (подвески), модель колебаний роторно-винтового движителя; модель колебаний вызванных погрешностями изготовления и дефектами эксплуатации роторно-винтового движителя.

-На основе полученных расчетных зависимостей составить программы и методики оценки параметров колебаний роторно-винтовых машин; определить влияние и, следовательно, обоснованно выбрать для снижения уровня колебаний параметры подвески, роторно-винтового движителя, место установки подвески.

Во второй главе в рамках комплексного исследования системы "движитель-среда" представлено описание ледово-снежных трасс как возмущающего воздействия для движущихся по ним транспортно-технологических средств. На основании теоретических положений и наблюдений (замеров) заснеженного бездорожья проведен статистический анализ реализаций случайных функций поверхности ледового основания и высоты неровностей снежного покрова, являющихся возмущающим воздействием для транспортно-технологических средств.

Если сделать допущение о неизменности физико-механических свойств по ходу движения транспортно-технологического средства, то ледово-снежные трассы можно охарактеризовать с помощью двух случайных функций (мы используем их дискретные аналоги) протяженности ординаты ледового основания х(1) и высоты снежного покрова h(l). Взаимосвязь этих функций определяется при помощи функции поверхности снежного покрова у(1)

x(l)=y(l)-h(l), l=Al- п, (1)

где / - координата протяженности, AI- расстояние между дискретными значениями последовательностей (шаг съемки местности).

Ординаты ледовой поверхности и поверхности снега являются случайной, стационарной эргодичной, нормально распределенной функцией, б

которая полностью описывается автокорреляционной функцией или ¡ктром

Rzz = -L-NZmz(n + rny W = , (2)

гг N-m

; zfn)- исходный действительный числовой ряд длиною N, им могут быть ювое основание, высота или поверхность снега х(п), у(п), h(n). л проведен большой объем натурных замеров неровностей ледово-снежных зрных оснований, образовавшихся на поверхности водоемов. Для эеделения ординат ледового основания и высоты снежного покрова юльзовался метод нивелирования. Полученный ряд содержал в себе два 1гаемых- микропрофиль и тренд- сверхдлинные неровности(/>20 т) не иющие на характер движения машины, который необходимо было вычесть, ; как его присутствие сильно затеняет картину реального воздействия (см ;.1), при этом тренд представим многочленом степенью М:

м

2(П)=2 '(n)-2T(n), ZT Ajn ' ^

j= О

; z'(n)- исходный ряд, замеренный на местности, Zrfn) -тренд, Aj -»ффициент многочлена.

Степень многочлена выбирается исходя из геометрии конкретного 1стка по малости критерия е(М)

N М

s{M) = ^yz(n)-YaAJn3\}(^-M-\) (4)

п=\ J=0

Коэффициенты многочленов Aj подбирались наилучшими в смысле года наименьших квадратов.

Далее вычислялись по формулам (2) статистические )актеристики трассы. Корреляционные функции основания и поверхности :га аппроксимировались выражением

Р\ (w) = ^(O)f; 4 exp(-aJkm) cosfiJkm (5, a)

k=\

а корреляционные функции высоты снега выражением

Р»0") = ехр{-ут2) + ^Акк exp(-a>)coSy5>](5, б)

/ы

В последних двух выражениях о4 ,/? \ ,Р \ А >Анк ,АГ ,у~

ффициенты аппроксимации, j=x, у - переменный индекс обозначения )реляционных функций ледового основания и поверхности снега, к - число гаемых аппроксимирующей функции.

Таким образом были определены дисперсии опорного основания, длины ¡обладающих неровностей и средние величины отклонений от них.

V"ce consequence

•target consequence

3 4

frequency rad/m

v i

2 Э 4 5

frequency rad/m

исходный ряд 179.62 ряд без тренда 22.47 тренд 157.15

Дисперсии (см2): исходный ряд 988.81 ряд без тренда 42.95 тренд 945.84

Рис. 1. Типовые спектральные плотности ледового основания (source consequence- исходный ряд, target consequence- ряд без тренда, -trend-тренд).

Проведенные исследования позволили классифицировать рассматриваемый класс трасс в соответствии с особенностями их возмущающего воздействия на движущееся TTC: ровный лед-геометрические характеристики неровностей ограничивают тяговые свойства TTC и не влияют на плавность хода; малокоробленный лед-включает в себя участки, при движении по которым скорость TTC ограничена уровнем максимально допустимых ускорений; сильно коробленный лед- включает в себя участки при работе на которых скорость движения TTC резко ограничена уровнем ускорений корпуса- поля торошения- к данной группе относятся участки, на которых работа TTC происходит на минимальных устойчивых скоростях.

Кроме того на характер трассы влияет высота снежного покрова. Можно различить: непринципиально тонкий снежный покров (толщина снега меньше высоты винтовой лопасти роторно-винтового движителя); деформируемый до основания снежный покров средней толщины, смягчающий воздействие роторно-винтового движителя со льдом; толстый снежный покров. TTC движется по снегу не проминая его до основания, взаимодействия движителя со льдом не происходит.

Полученные данные послужили основой для математического эксперимента для определения оптимальных параметров подвески РВМ.

В третьей главе рассмотрено транспортно- технологическое средство с роторно-винтовым движителем как колебательная система. Изложена кинематика движения по реализациям ледового и снежного опорного основания; описаны математические модели роторно-винтовой машины с введением упругой связи корпуса и роторов (ротор рассматривается как

данамическая система, входом которой является возмущающее воздействие юровностей трассы, выходом - собственное перемещение; подвеска усматривается как динамическая система, возмущаемая случайным ¡еремещением роторов, на выходе - перемещение корпуса. При этом, учитывая :равнительную ровность трасс и скорости движения, а также исходя из практики жсплуатации РВМ, продольные и поперечные колебания корпуса не вчитывались- рассматривалась плоская задача с равномерно-поступательным (вижением.

Также были рассмотрены собственные колебания роторно-винтового деижителя (найдены их собственные частоты); колебания обусловленные югрешностями изготовления и монтажа роторно-винтового движителя (найдено 'словие резонанса с колебаниями от неровностей трассы).

При рассмотрении кинематики движения по ледовому основанию сделаем >яд допущений: взаимодействие со льдом происходит как с твердым »снованием; ротор рассматривается как отрезок прямой, форма передней части гс учитывается; ротор и корпус движутся как единое целое; машина проходит по >еализациям стационарной случайной функции, поэтому отсутствуют геровности в виде вертикальных стенок, рвов и т.д. Положение машины >ассчитываем по данным об ординатах основания, поэтому интервал времени, серез который определяется положение машины равен А1=Л1/^ , А1 -шаг амера профиля основания, V- скорость поступательного движения машины. Толожение машины описываем в каждый отдельный момент времени. При этом голагаем, что из данного положения РВМ за достаточно малый интервал ¡ременн может а) совершить параллельное перемещение вперед; б) совершить шоско -параллельное перемещение с поворотом против часовой стрелки; в) свершить плоско- параллельное перемещение с поворотом по часовой стрелке частный случай -вращательное движение). Отсюда все многообразие юложений машины может быть описано комбинацией конечного числа этапов (вижения.

При движении по деформируемому основанию роторно-винтовая тшина будет перемещаться по некоему профилю, отличному от профилей вдового основания и поверхности снега. Каждая ордината этого профиля 2к !удет больше ординаты основания х к на толщину сдеформированного снега Лгк Ю, 2к= хк+Лгк Агк= ук-г]к, где ^-ордината поверхности снежного покрова, т]к -лубина погружения РВМ. Если известны Лгк (или г]к) для всех к точек участка, о можно получить реализацию ординат гк, по которой, в первом приближении ¡удет двигаться РВМ, и рассчитать координаты машины

При нахождении величин Лгк приняты следующие допущения и сложения: скорость деформации ротором снежного покрова не учитывается; ормальная реакция снега воспринимается только базовым цилиндром .вижителя без учета винтовой лопасти; для описания зависимости давления в ижней точки ротора ц0 от деформации снега т) использовано полуэмпирическое ыражение

Яо =УЛ-

,(6)

Рис. 2. Схема к расчету кинематики движения РВМ по деформируемому основанию

'"'Оч/ХЯ-кО

где у3 -коэффициент начальной жесткости снега, характеризующий удельное сопротивление деформации в начальной стадии, при напряжениях и деформации близких к нулю; В- диаметр ротора; а- постоянная определяющаяся на основе эксперимента; р , -плотность снега; й- коэффициент определяющий характер изменения кривой в зависимости от высоты снежного покрова Н.

Можно найти реакцию снега на к-й элемент цилиндра радиуса Яр и длиной 4 с углом погружения в снег 2 а к (глубина погружения в снег на длине цилиндра считается постоянной) (см. рис. 2)

(?к=дко 4 Яр(ак+^1паксозак) . (7) Отсюда можно найти суммарные реакцию и момент снега на ротор

Для отыскания величин ^использовался метод итераций. На каждом шаге движения машины по реализации заснеженного бездорожья находились наиболее близкие к ротору точки ледового основания / и ]. Очевидно, что в остальных точках под ротором погружение распределяется по линейному закону. Условие равновесия ротора на снегу запишется

(¿-Ор=0 &М-0.50рЬр=0, (9)

где йр-сила тяжести ротора, £р-длина ротора, ¿-знак логического сложения.

Если реакция снега равна силе тяжести ротора, а реактивный момент со стороны снега равен моменту силы тяжести, то ротор дальше в снег погружаться не будет, и выбранные значения ?/„ ту являются истинными, в противном случае увеличиваем значения ?/„ ту. до тех пор, пока условия (9) не выполнятся.

Если снежный покров во всех точках профиля деформируется полностью (малая высота снежного покрова), то методика расчета положений машины переходит в методику расчета движения машины по ледовому основанию.

ю

ч

Ул 5' ^ V, \ /

и

<1 ' 1 1

V. %

[с. 3. Схема подрессоривания роторно-винтовой машины.

Колебания машины с РВД возникают вследствие вертикальных и угловых ремещений роторов при движении по неровностям основания. При этом змущающие силы от роторов через подвеску передаются на корпус РВМ, горый совершает вынужденные вертикальные и продольноугловые колебания. :ема подрессоренного корпуса РВМ показана на рис. 3.

Продольно угловые колебания корпуса РВМ можно описать используя фференциальное уравнение вращательного момента движения корпуса машины носительно оси качания роторов- О

ф + 2-г-ф + 82<р = Р(х{1),у(1),р,\) (10)

2 г =

к ■ I

п

Л

вК-1у +С-Ьи

Л

г: >'(/), р, V) -случайная функция возмущения на входе системы

двески, полученная численно при анализе движении машины с параметрами р

реализациям опорной поверхности х(1), уф со скоростью V, по ппеизложенной методике.

Решение этого уравнения дает относительное угловое перемещение ср кже относительную угловую скорость ф. Численное дифференцирование

следней и углового перемещения роторов /Зр даст возможность получить солютные угловую скорость и ускорения корпуса

7к=Рр+Ф,?к=Рр+Ф (11)

Собственная частота относительных угловых колебаний корпуса

соп =

4Л2

(12, а)

1я увеличения плавности хода желательно, чтобы собственная частота нструкций не совпадала с преобладающими частотами возмущения и, чтобы а находилась вне диапазона наихудших с физиологической точки зрения лебаний.

п

Из анализа зависимости а>о=(Оо (с, к , LJ видно, что увеличение жесткости подвески с и уменьшение сопротивления амортизатора, к приводят к росту собственной частоты конструкции. Влияние места установки подвески на собственную частоту колебаний корпуса неоднозначно имеется максимум частоты при значении

Ln*=(2cJ0)0í к'1 (12, б)

Выразив относительное вертикальное перемещение роторов и корпуса через относительное угловое перемещение и подставив полученные выражения в (10) можно доказать, что взаимные угловые и вертикальные колебания имеют одинаковую собственную частоту. Поэтому дуля частотного анализа передаточной функции достаточно использовать один вид колебаний.

Исходя из общей геометрии задачи (рис. 3) можно найти выражения для ускорения центра тяжести корпуса

Yrkr = Y?T +Вфр +Щ +Cjk +С#к, (13)

А =(/? +l¡f5 sm^-arctgk^ =-(¡¡+qf5.oos(Pp-arvtgljl

h n

C\ = -{$ +l2Hf5 • sm(;/k + arctg~),C2 = ($ +l2Hf 5 ■ соsfo

где Y11 цт - вертикальное перемещение центра тяжести роторов.

При известных координатах центра тяжести и угла наклона можно рассчитать координаты любой точки машины.

В четвертой главе на основе компьютерного модельного анализа была произведена оценка возможности применения и эффективности подвески на РВМ; выявлено влияние характеристик возмущающего воздействия ледово-снежных трасс, скорости движения машины, на уровень колебаний роторно-винтовой машины; показана методика выбора рациональных конструктивных параметров машины и условий движения для достижения минимального уровня колебаний.

В математической модели применены параметры роторно-винтовой машины ГПИ-06, что связано с возможностью проверки предложенной модели по имеющимся экспериментальным данным. В то же время, предложенная методика и комплект программного обеспечения позволяет провести анализ любой другой РВМ.

Сравнение результатов натурного (проводимого с неподрессоренной РВМ ГПИ-06) и математического эксперимента показало, что предложенная математическая модель кинематики движения РВМ по ледово-снежному основанию достаточно адекватна (относительное среднеквадратическое отклонение данных составило 28.6%).

В качестве критерия оценки плавности хода было выбрано среднее ггическое значением вертикальных ускорений аВу, измеряемым в долях от :ния свободного падения g, В соответствии с нормами для специальных юртеров суммарные предельные уровни средних квадратических значений :ний: для обеспечения производительности выполняемых работ <тПутах=Ь.2^, зопасности здоровью человека ^"""=0.51^.

dispertion of foundation cm"2

l. Зависимость среднеквадратичных ускорений корпуса РВМ от птелыгой высоты снежного покрова для различных групп оснований.

Влияние высоты снежного покрова на уровень колебаний корпуса вполне начно. На рисунке 4 показаны зависимости средних квадратических значений аний машины ГПИ-06 в зависимости от относительной средней высоты снега »азличных типов ледового основания. На графике явно видны три типа одействия опорного основания с движителем, при этом зависимость уровня аний от толщины снежного покрова значительно больше, чем от дисперсии это основания.

Было проведено исследование влияния параметров подвески на уровень аний подрессоренного корпуса РВМ. На рис. 5 представлены данные енные по результатам математического эксперимента с машиной на трассах дробленного льда со средним (смягчающим) значением высоты снежного ва. Эти зависимости строились при движении машины: по участку, ладающие частоты возмущения которого совпадали с собственными шрующие возмущения); по участку, спектр возмущения которого имел шй набор частот, ни одна из которых не совпадала с собственной юнирующее возмущение). Если частота возмущения совпадает с собственной гой, то амплитуда

колебания подрессоренного корпуса превышает амплитуду колебаний неподресоренного.

При нерезонирующем возмущении влияние жесткости подвески на ускорения и перемещения противоположное. Особенно это заметно начиная со скорости 2 м/с. Увеличение жесткости ведет к росту среднеквадратичных значений ускорения. Перемещения, наоборот, с ростом жесткости уменьшаются. При нерезонирующем возмущении "мягкая" подвеска предпочтительнее везде, если не допускать движения с резонирующими скоростями. Для вертикальных ускорений существует оптимальное сопротивление амортизатора(см. Рис. 5).

Кроме параметров подвески на уровень колебаний корпуса было соотношение подрессоренной и неподрессоренной масс, которое изменяет динамику переваливания машины через неровности.

Рис. 5. Зависимость среднеквадраческих ускорений корпуса РВМ от параметров подвески.

Оценивая плавность хода неподрессоренной РВМ ГПИ-06 можно отметить: необходимая производительность работ машины будет обеспечиваться: на малокоробленном льду со средними значениями снежного покрова до скорости 1.5 м/с, на сильнокоробленном льду до 1 м/с, на полях торошения производительность работы машины будет ниже требуемой из-за увеличенного уровня колебаний; начиная со скорости 2.5 м/с на малокоробленном льду со скорости 2 м/с на сильнокоробленном льду уровень колебаний будет угрожать здоровью оператора.

Применение подвески на РВМ ГПИ-06 обеспечит производительность выполняемых работ во всем диапазоне скоростей и позволяет исключить опасное влияние колебаний на здоровье оператора.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. При анализе, проведенных к настоящему периоду исследований, посвященных динамике роторно-винтовых машин, выяснено, что возмущающее воздействие неровностей поверхности замерзших водоемов (ледово-снежных трасс движения) не изучено. В то же время, этот класс

)рных оснований является наиболее распространенным для TTC с РВД в .нее время, характер его воздействия во многом должен определять [структивные параметры РВМ.

2. В процессе постановки задачи исследования разработана ссификация колебаний транспортно-технологических машин с роторно-гговым движителем, что позволило выявить первоочередные задачи и тематизировать направления исследований их динамических процессов.

3. В рамках системного подхода к изучению динамики роторно-гговых машин разработана статистическая модель ледово-снежных трасс окения как возмущающего воздействия для транспортно-технологических дств; предложена математическая модель ледово-снежных трасс как чайной я-мерной функции.

4. Разработаны математическая модель, алгоритмы и программы для чета статистических характеристик ледово-снежных трасс работы нспортно-технологических средств с роторно-винтовым движителем.

6. Проведен значительный объем работ по натурным замерам ледово-говых трасс и выявлению их статистических характеристик и юсификации. Полученные данные использованы при проведении гематического эксперимента и позволяют получить подвески роторно-гговых машин с оптимальными параметрами.

7. Разработан комплекс математических моделей и программ для тистического расчета на ЭВМ колебаний роторно-винтовых машин, который аочает в себя: модель кинематики движения роторно-винговой машины по лизациям случайной функции возмущающего воздействия, состоящую из моделей движения по чистому и заснеженному ледовому основанию; модель [ебаний корпуса роторно-винтовой машины при наличии подвески; модель [ебаний роторно-винтового движителя, модель колебаний обусловленных решностями изготовления и дефектами эксплуатации роторно-винтового гжителя.

8. Разработанный статистический метод исследований позволил [учить полную информацию о специфических колебаниях роторно-винтовых пин; оценить влияние на уровень колебаний, и, следовательно обосновано эрать для его снижения параметры подвески, роторно-винтового движителя, гга установки подвески; оценить влияние геометрических характеристик мущающего воздействия на уровень колебаний и выбрать с той же целью -имальную трассу перебазировки. По результатам проведенного ледования можно сделать следующие рекомендации при проектировании M с целью уменьшения их колебаний при движении по ледово-снежным 1ссам:

•выбор величин жесткости рессор и коэффициента демпфирования зртизатора осуществляется из условия наименьших среднеквадратических орений корпуса РВМ, выявленных в ходе математического эксперимента

по характерным трассам, место установки подвески Ln выбирают с учетом формулы (12, б) (для РВМ ГПИ-06 величины с, к нужно выбирать в пределах с=2.5х105 -5-5 х105 Н/м, /fc=0.8xl03 -Н.2х103 Н сек/м - более жесткая подвеска предпочтительней для обеспечения устойчивости технологических операций при скоростях <2.5 м/с, мягкая при движении на больших скоростях ),

•при проектировании РВМ необходимо учитывать влияние отношения веса подрессоренного корпуса к массе машины на уровень колебаний (для РВМ ГПИ-06 оно составляет mK/mM=0.6 -:-0.75),

•выбор параметров роторно-винтового движителя необходимо осуществить, таким образом, чтобы собственные частоты его колебаний не совпали с преобладающими частотами возмущающего воздействия, это возможно при соответствующей коррекции отношения длины ротора к его радиусу,

•во избежание колебаний, связанных с несоосностью движителя, шаг винтовой лопасти должен быть отличным от длин преобладающих неровностей.

Применение подвески на РВМ ГПИ-06 обеспечит производительность выполняемых работ во всем диапазоне скоростей и позволяет исключить опасное влияние колебаний на здоровье оператора.

Основные положения работы опубликованы.

1. Куляшов А.П., Колотилин В.Е., Шапкин В.А., Водопьянов Т.В. Исследование экскавационной осадки роторно-винтового движителя. Тюмень, ТюмГНГУ, сб. тез. докл. международной научно-технич. конф. «Повышение эффективности работы колесных и гусеничных машин в суровых условиях эксплуатации», 1996 г. — С. 195.

2. Куляшов А.П.,Молев Ю.И., Шапкин В.А. Водопьянов Т.В. Статистическая модель ледово-снежного опорного основания. Тюмень, ТюмГНГУ, сб. тез. докл. международной научно-технич. конф. «Повышение эффективности работы колесных и гусеничных машин в суровых условиях эксплуатацию), 1996 г. — С. 196.

3. Водопьянов Т.В., Вахидов У.Ш., Доровских С.В.,Кораблев И.Ю.,Шапкин В.А., Варданян P.C. Поверхность замерзших водоемов как трасса движения транспортно-технологических средств с роторно-винтовым движителем. Проектирование, испытания, эксплуатация и маркетинг автотракторной техники.// Сб. науч. трудов Н. Новгород, НГТУ, 1997. - С. 277 -279

4. Куляшов А.П.,Кораблев И.Ю.,Колотилин В.Е., Водопьянов Т.В. Щербаков Ю.А. К вопросу исследования движения роторно-винтовых машин по битому льду. Проектирование, испытания, эксплуатация и маркетинг автотракторной техники.// Сб. науч. трудов Н. Новгород, НГТУ, 1997. - С. 198 -199

5. Варданян P.C., Шапкин В.А, Водопьянов Т.В. Анализ трендов снежного покрова. Развитие транспортно-технологических систем в

16

>еменных условиях.// Материалы междунар. науч.-практ. конф. Н. Новгород, У, 1997.-С. 37-56.

6. Водопьянов Т.В.,Ерасов И.А. , Жук В.А., Кораблев И.Ю. Анализ :баний транспортно-технологических машин с роторно-винтовым кителем, обусловленных погрешностями изготовления и монтажа кителя. Развитие транспортно-технологических систем в современных >виях.// Материалы межцунар. науч.-практ. конф. Н. Новгород, НГТУ, 1997. 92-95.

7. Водопьянов Т.В., Варданян P.C., Ерасов И.А., Шапкин В.А. гистическое исследование ледово-снеговых трасс движения машин с )рно-винтовым движителем. Развитие транспортно-технологических систем овременных условиях.// Материалы междунар. науч.-практ. конф. Н. город, НГТУ, 1997. - С. 220 - 222

8. Ерасов И.А., Водопьянов Т.В. Основные факторы, влияющие на кение работоспособности оператора ледорезной машины. Развитие ютортно-технологических систем в современных условиях.// Материалы дунар. науч.-практ. конф. Н. Новгород, НГТУ, 1997. - С. 215 - 216.

9. Ерасов И.А., Водопьянов Т.В. Некоторые способы борьбы с вибрацией, гикающей при работе ледорезных машин. ИНТЕРСТРОЙМЕХ - 98.// «риалы междунар. науч.-технич. конф. Воронеж, ВГАСА, 1998. - С. 140.

10. Куляшов A.A., Варданян P.C., Водопьянов Т.В. Кораблев И.Ю. педование воздействия ледово-снеговых опорных оснований на движение >рно-винтовых машин. ИНТЕРСТРОИМЕХ - 98.// Материалы междунар. i.-технич. конф. Воронеж, ВГАСА, 1998. - С. 69.

11. Куляшов A.A., Водопьянов Т.В. Варданян P.C., Кораблев И.Ю. педование воздействия ледово-снеговых опорных оснований на движение >рно-винтовых машин. Материалы междунар. науч.-технич. конф. Воронеж, lCA, 1998. - С. 177.