автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Повышение плавности хода автотранспортных средств внутренним подрессориванием колес

На правах рукописи

МАЗУР ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ПЛАВНОСТИ ХОДА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ ВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ КОЛЁС

Специальность 05.05.03 - "Колёсные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва 2004

Работа выполнена на кафедре "Автомобильный транспорт" Братского государственного технического университета и в Научно-исследовательском центре по испытаниям и доводке автомототехники (ГУП "НИЦИАМТ").

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Сальников В.И. Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор Добромиров В.Н.

Ведущая организация - ОАО "Красноярский завод прицепной техники"

Защита состоится 27 мая в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.140.01 в Московском государственном техническом университете "МАМИ" по адресу: 105839, Москва, ул. Б. Семёновская, 38, ауд.Б-304.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского государственного технического университета "МАМИ".

- кандидат технических наук, профессор Степанов И.С.

Автореферат разослан

апреля 2004 г.

диссертационного совета

Учёный секретарь

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Характерной особенностью дорожной сети России является большая протяжённость дорог с неровной поверхностью. Движение транспортного средства по таким дорогам сопровождается непрерывными колебаниями, которые оказывают вредное воздействие на водителя, пассажиров и перевозимые грузы, ухудшают условия работы агрегатов и узлов. Кроме того, интенсивные колебания вызывают быстрое утомление водителя и вынуждают его уменьшать скорость движения, что существенно уменьшает производительность транспортного средства, а также препятствует полной реализации его эксплуатационных возможностей. Известно, что при эксплуатации транспортного средства на дорогах с неровной поверхностью средняя скорость движения уменьшается на 40-50%, межремонтный пробег на 35-40%, расход топлива увеличивается на 50—70%, производительность работы снижается на 35—40%, а себестоимость перевозок возрастает на 50-60% по сравнению с соответствующими показателями при работе на ровных дорогах.

Интенсивность возникающих колебаний определяет плавность хода транспортного средства. Высокие требования к плавности хода как одному из основных эксплуатационных свойств, обеспечивающему сохранность перевозимых грузов и комфортабельность водителя и пассажиров, определяют необходимость поиска новых путей совершенствования подрессоривания и подвески транспортных средств. Одним из таких путей является установка дополнительных упругих элементов между ободьями и ступицами колёс. Движители такой конструкции называются колёсами с внутренним подрес-сориванием. Обоснование использования колёс с внутренним подрессориванием в конструкции современных транспортных средств, обеспечивающих повышение плавности хода, и как следствие, более высокую реализацию заложенных эксплуатационных свойств, является актуальным.

Объект исследования — колебательная система подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс.

Предмет исследования - плавность хода транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс. "ЛИ'ОИЛЛШАИ

Цель работы - разработать научно обоснованную и конструктивно оформленную систему внутреннего подрессоривания колёс транспортных средств для повышения их плавности хода, а также оборудование и методы теоретического и опытного исследования эффективности конструкции.

Методика исследований включает

1. Математическое моделирование динамической системы, эквивалентной подвеске транспортных средств с внутренним подрессориванием колёс, и теоретическое расчётное сопоставление выходных процессов этой модели с процессами в подвеске без внутреннего подрессоривания колес.

2. Экспериментальная оценка параметров колебательной системы подвески с внутренним подрессориванием колёс и процессов колебаний масс и нагрузок на натурном образце транспортного средства с изготовленным и смонтированным внутренним подрессориванием комплектующих колёс в лабораторно-дорожных испытаниях.

3. Оценка эффективности внутреннего подрессоривания колес по показаниям плавности хода транспортного средства.

Научная новизна работы заключается в следующем

1. Разработана математическая модель колебательной системы, эквивалентной подвеске транспортного средства с внутренним подрессориванием колес.

2. Разработана конструкция и изготовлены образцы внутреннего подрессоривания колёс испытуемого транспортного средства серийного производства.

3. Предложена методика экспериментальной оценки параметров и частотных характеристик системы подвески с внутренним подрессориванием колёс в лабораторных и ходовых испытаниях натурного образца транспортного средства с использованием современных аналого-цифровых преобразователей и ЭВМ.

Практическая значимость

Теоретическая разработка, конструктивное оформление, изготовление и исследования внутреннего подрессоривания колес в системе подвески транспортных средств содержит техническое решение задачи повышения плавности хода, использование которого служит совершенствованию виброзащиты конструкции от воздействия неровностей дороги, экономической эффективности автотранспорта в эксплуатации. Методика расчётных и экспериментальных оценок параметров, характеристик и показателей

плавности хода транспортных средств с внутренним подрессориванием колёс в системе подвески сокращает сроки и затраты на проектирование, испытания и доводку опытных образцов, что имеет существенное значение для экономики создания новых конструкций автомобильной техники.

Реализация результатов работы. Результаты исследований плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс планируется использовать в Управлении конструкторских и экспериментальных работ ОАО "Красноярский завод прицепной техники" при создании новой модели автомобильного грузового прицепа. Разработанные математическая модель колебательной системы подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс, математическая модель нагружения в процессе качения колеса с внутренним подрессориванием и методика экспериментального определения коэффициента неупругого сопротивления колёс с внутренним подрессориванием внедрены в учебный процесс при подготовке инженеров по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" в Братском государственном техническом университете.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на:

- XVIII, XIX, XX, XXI, XXII, XXIV (1997-2003 гг.) научно-технических конференциях Братского государственного технического университета;

- международной научно-практической конференции "Автотранспортный комплекс. Проблемы и перспективы развития", посвященной 70-летию МАДИ (ТУ) (2000 г.);

- ОАО "Красноярский завод прицепной техники" (2002 г.);

- на кафедре "Автомобильный транспорт" Братского государственного технического университета (1997-2003 гг.);

- на кафедре "Автомобили" Московского государственного технического университета "МАМИ" (2003 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в семи печатных работах. Технические решения защищены четырьмя патентами.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы, включающего 62 наименования и четырёх приложений. Работа содержит 150 станиц машинописного текста, 7 таблиц и 60 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проанализированы существующие конструкции колёсных движителей, повышающие плавность хода, а также состояние и перспективы исследования плавности хот транспортных средств с внутренним подрессориванием колёс, дано обоснование актуальности решения исследуемой проблемы и определены задачи работы.

Если плавности хода как одному из основных эксплуатационных свойств, обеспечивающему сохранность перевозимых грузов и комфортабельность водителя и пассажиров, посвящено множество глубоких теоретических исследований учёных И.Г. Пар-хиловского, Л.И. Певзнера, O.K. Прутчикова, Р.В. Ротенберга, А.А. Силаева, А.А. Хача-турова, СВ. Цимбалина, Н.Н. Яценко, то многообразие конструкций колёсных движителей отражено только в виде технических решений в авторских свидетельствах и патентах. Все представленные конструкции колёсных движителей в той или иной степени повышают плавность хода транспортного средства. Патентоспособность конструкций пружинящих колёс конца XIX начала XX века заключается в уменьшении динамических воздействии со стороны неровностей дорожкой поверхности на транспортное средство, а также способности замены дорогостоящих пневматических шин на ранних стадиях их развития и использования. Патентоспособность современных конструкций металлоупругих колёс заключается в первую очередь в способности повысить проходимость и грузоподъёмность транспортного средства, а также уменьшить удельное давление на почву и нагрузки на трансмиссию. Но даже на современном этапе развития теории эксплуатационных свойств опубликованные материалы не содержат теоретических обобщений и не позволяют судить об оптимальности той или иной конструкции. Одной из немногочисленных публикаций, где представлена математическая модель процесса качения металлоупругого колеса по грунту, является работа советских учёных Ю.Л. Рождественского и Н.А. Забавникова "Особенности взаимодействия металлоуп-ругого колеса с опорной поверхностью". Работа направлена на повышение проходимости транспортного средства, а расчёт жёсткости металлоупругого колеса производиться по эмпирической формуле, полученной в результате испытаний конструктивно подобных экспериментальных колёс, отличающихся радиальной жёсткостью.

Поэтому, теоретически обоснованные исследования влияния установки упругих элементов между ступицами и ободьями колёсных движителей транспортных средств на плавность хода до настоящего времени не проводились. А современное состояние проблемы определило необходимость решения следующих задач.

1. Разработать математическую модель колебательной системы подвески транс -портного средства с внутренним подрессориванием колёс.

2. Определить область применения колёс с внутренним подрессориванием.

3. Спроектировать и изготовить натурные образцы колёс с внутренним подрессо-риванием для транспортного средства серийного производства.

3. Разработать оборудование, экспериментально определить характеристики изготовленных натурных образцов и провести экспериментальные исследования плавности хода полнокомплектного транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс.

Во второй главе разработана математическая модель колебательной системы подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс. При составлении математической модели были приняты следующие допущения:

- эквивалентная колебательная система соответствует подвеске колёс одного моста, как отвечающая наиболее характерной особенности подрессоривания современных автомобилей, в особенности легковых - независимости колебаний подрессоренных масс над передними и задними колёсами;

- рассматривается динамика системы подрессоривания при равномерном прямолинейном поступательном движении автомобиля при качении колёс без приложения крутящего момента, что соответствует положениям фундаментальной теории подвески и колебаний автомобиля и обеспечивает сопоставимость новой модели с традиционно используемой;

- рассматриваются выходные процессы системы, соответствующие основным компонентам оценки плавности хода автомобиля - вертикальным перемещениям и ускорениям подрессоренной массы;

- колебательная система приводится к системе с сосредоточенными массами, упругими и демпфирующими элементами, которые имеют линейные характеристики, пропорциональные деформации и скорости деформации соответственно;

- при движении транспортного средства не учитывается сопротивление воздуха;

- колебательная система рассматривается в продольной плоскости при симметричном воздействии неровностей дорожной поверхности на колёса левого и правого бортов;

- движение транспортного средства происходит без отрыва колёс от опорной поверхности.

Схема колебательной системы, эквивалентной подвеске транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс, представлена на рис.1 и отличается тем, что неподрессоренная часть представлена в виде двух масс связанных между

собой упругим элементом с коэффициентом нормальной жёсткости 2ск и демпфирующим элементом с коэффициентом неупругого сопротивления 2г]к.

Рис.1. Схема колебательной системы, эквивалентной подвеске транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс: М - подрессоренная масса; т0— масса оси; т ш — масса шины; сп— коэффициент нормальной жёсткости упругого элемента подвески; коэффициент нормальной жёсткости колеса с внутренним подрессорива-нием; коэффициент нормальной жёсткости пневматической шины; коэффициент неупругого сопротивления амортизатора; коэффициент неупругого сопротив-ленпя колеса с внутренним подрессориванием; т)ш - коэффициент неупругого сопротивления пневматической шины; г^) — координата положения подрессоренной массы; <;(1) - координата положения массы оси; у^) — координата положения массы обода; координата микропрофиля дорожной поверхности

2(1)

м

Согласно основного закона динамики, уравнения, описывающие колебания масс транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс, имеют вид:

0)

В рамках принятых реалистичных допущений адекватность математической модели наиболее достоверно оценивается в опытных исследованиях колебаний физически соответствующего образца подвески на одноосном автомобильном прицепе. По сложившимся возможностям конструкторской разработки типы внутреннего подрессори-вания колёс и последующих исследований эффективности его включения в систему подвески выбран автомобильный грузовой прицеп серийного производства КЗАП-8140. Применительно к колебательным параметрам этого прицепа, а именно к подрессоренной и неподрессорессоренной массам, жёсткости подвески и шин, использована математическая модель (1) для численной сравнительной оценки эффективности внутреннего подрессоривания колёс. При этом в теоретических исследованиях сохраняется общность модели. В теоретических численных исследованиях использовались предварительно подобранные параметры внутреннего подрессоривания колёс — нормальная жёсткость и демпфирование.

Сравнительная оценка плавности хода традиционного автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 и прицепа с внутренним подрессориванием колёс проводилась по амплитудно-частотным характеристикам, величинам максимального и среднего квадра-тического ускорений подрессоренной массы.

На рис.2 в качестве примера приведены амплитудно-частотные характеристики ускорения подрессоренной массы автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс и традиционными дисковыми колёсами. Особенность полученных амплитудно-частотных характеристик состоит в том, что параметры колебательной системы, эквивалентной подвеске транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс, определённые экспериментально, имеют такие значения, что использование их при расчёте по модели (1) приводит к чёткому представлению только двух резонансных режимов, а не трёх как это свойственно для трёхмассовой колебательной системы. Другие же параметры колебательной системы, отличные от получен-

ных, приводят к появлению третьего резонанса. В диссертации убедительно показано, какое влияние оказывают на формирование резонансных режимов значения параметров колебательной системы.

Рис.2. АЧХ ускорения подрессоренной массы автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140: 1-е традиционными дисковыми колёсами; 2-е внутренним подрессори-ванием колёс (ск =290 кНЛ.); 3-е внутренним подрессориванием колес (ск =100кН/м)

На рис.3 приведены кривые изменения максимального ускорения подрессоренной массы автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 при движении с различной скоростью по дороге с высотой периодических неровностей 2q0 = 3см, соответствующих характерным неровностям малоизношенных дорог. Полученные зависимости наглядно показывают, что значения частот, при которых ускорение подрессоренной массы превышает что соответствует моменту когда грузы начинают отрываться от кузова, как для прицепа с внутренним подрессориванием колёс без подвески, так и для прицепа с традиционными колёсами отличаются незначительно. Ускорение подрессоренной массы прицепа с внутренним подрессориванием колёс в зоне низкочастотного резонанса не учитывается, так как такие колебания возникают только при очень малых неэксплуатационных скоростях или при движении по неровностям с длительным профилем, когда упругие элементы практически не работают и подрессоренная масса вообще не совершает вертикальных колебаний.

0

' 10

20

30

40

50 ' {,С 1

.. м

12

16

4

8

О

5

10

15

20

25

Рис.3. Максимальное ускорение подрессоренной массы автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 при движении по дороге с высотой периодических неровностей 2q0=3cм: 1 — с внутренним подрессориванием колёс (ск =100кН/м) без подвески; 2 — с традиционными дисковыми колёсами

В табл. 1 приведены расчётные оценки показателей при движении на дорогах характерных типов, воспроизведённых на Центральном автополигоне НИЦИАМТ. В испытаниях на этих дорогах осуществляется опытная оценка плавности хода транспортного средства согласно действующей нормативно-методической документации. Микропрофиль этих дорог широко используется в расчётах подрессоривания и плавности хода при проектировании транспортных средств и в конструкторской практике. Поэтому приведённые в табл.1 результаты расчётов по математической модели (1) и стандартным моделям подвески без внутреннего подрессоривания колёс достоверно показывают эффективность внутреннего подрессоривания в колёсах транспортных средств в разных вариантах его использования, а также служат основанием определения области эффективного использования и конструктивной разработки типа внутреннего подрессорива-ния колёс.

Таблица 1

В третьей главе обозначена предполагаемая область применения колёс с внутренним подрессориванием, приведено описание разработанной конструкции колёса с внутренним подрессориванием для экспериментальных исследований плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140, разработана математическая модель нагружения в процессе качения колеса с внутренним подрессориванием, выполнен расчёт упругих элементов и приведены экспериментальные технические характеристики изготовленных натурных образцов колёс с внутренним подрессориванием.

Выполненные теоретические исследования по математической модели колебательной системы транспортного средства определили предполагаемую область применения колёс с внутренним подрессориванием.

1. На транспортных средствах с повышенной виброзащищённостью для перевозки пассажиров и легко повреждаемых грузов, таких как радиоаппаратура, электронные приборы, стекаянные изделия и т.п..

2. На транспортных средствах повышенной проходимости, эксплуатируемых в тяжёлых дорожных условиях.

3. На транспортных средствах высокой проходимости с шинами сверхнизкого давления без подвески.

4. На транспортных средствах без подвески, которые не служат для перевозки людей и предназначены для эксплуатации на дорогах со сравнительно ровным покрытием. Например, напольные транспортные средства, работающие внутри цехов, складов, в портах воздушного и морского сообщений, а также грузовой прицепной состав.

5. На многоосных транспортных средствах с установкой подвески только на крайней передней и крайней задней осях.

6. На гусеничных транспортных средствах в качестве опорных катков с шинами из сплошной резины.

7. На мотоциклах.

8. На сверхтяжёлых транспортных средствах с шинами из сплошной резины.

9. На транспортных средствах эксплуатируемых в условиях, которые не позволяют использовать резинотехнические материалы.

Для практического использования теоретически обоснованного способа повышения плавности хода транспортного средства разработана оригинальная конструкция внутреннего подрессоривания колёс с учётом её дальнейшей установки, опытных исследований и доводки на располагаемом образце транспортного средства - автомобильном грузовом прицепе КЗАП-8140. Разработка включала расчёт, рабочее проектирование и изготовление натурного внутреннего подрессоривания колёс, а также подбор материалов, технологий изготовления и монтажа.

На рис.4 показана конструктивная схема колеса с внутренним подрессориванием. Колесо с внутренним подрессориванием, важным свойством конструкции которого является технологичность и простота изготовления, состоит из раздельно выполненных ступицы 1 и стандартного глубокого обода 2. Ступица и обод соединены пятью упругими элементами 3, изготовленными в виде дуг постоянного радиуса и прямоугольного поперечного сечения из рессорно-пружинной стали марки 60С2. Придание упругому элементу формы дуги осуществлялось путём холодной прокатки. Витые ушки на концах упругого элемента ковались с применением местного нагрева. Упругие элементы были подвержены закалке при температуре 95О...98О°С в масле с последующим отпуском -550...600°С. Для устранения бокового увода обода относительно ступицы

Рис.4. Схема колеса с внутренним подрессориванием: 1 - ступица; 2 - обод; 3 - упругий элемент; 4, 5,6,7 - диски, ограничивающие боковой увод ступицы относительно обода; 8 - шпилька-палец; 9 - болт-палец; 10 - пневматическая шина; 11 - направление вращения колеса, соответствующее переднему ходу транспортного средства

служат ограничительные диски, изготовленные из стали марки Ст5. Ограничительные диски 4 и 5 установлены на ступице колеса. Ограничительный диск 6 закреплён на ободе, а диск 7 крепится к диску 6 при помощи шпилек-пальцев 8. Концы упругих элементов закреплены шарнирно при помощи шпилек-пальцев 8 на ободе и болтов-пальцев 9 на ступице. Болты-пальцы и шпильки-пальцы изготовлены из стали 50. Ограничительные диски 4 и 5 имеют дугообразные вырезы для увеличения хода ступицы относительно обода и уменьшения металлоёмкости конструкции. Колесо в сборе со стандартной пневматической шиной 10 устанавливается на ступицу испытуемого транспортного средства.

На рис.5 показана расчётная модель нагружения колеса с внутренним подрессо-ривнием в процессе качения. Исходя из этой модели в диссертации показаны расчётные схемы нагрузок и деформаций упругих элементов, оценка жёсткости системы, оптимальное количество упругих элементов, данной размерности, равномерность нормальной жёсткости колеса. Для данной размерности колёс в разработанной конструкции величина коэффициента жёсткости упругого элемента с, =96 кН/м в направлении оси, проходящей через шарнирно закреплённые концы, обеспечивает минимальное значение коэффициента нормальной жёсткости колеса с внутренним подрессориванием при котором не происходит ударов обода о ступицу колеса при движении транспортного средства по неровной дороге. Величина предельного минимального

|лш ~ .. птах

определяется отношением максимальной нагрузки и максимального вертикального перемещения ступицы относительно обода Н. Для колеса с внутренним

подрессориванием с ободом

При С™" =290 кНУм И С™"* = 314 кН/м неравномерность коэффициента нормальной жёсткости колеса с внутренним подрессориванием составляет 8,3 %, что, по результатам исследований проведённых в НАМИ, имеет место даже для пневматических шин с диагональным расположением нитей корда.

Рис.5. Схема иагружеиия при качении колеса с внутренним подрессориванием: Н - ход ступицы относительно обода; Р™3*- максимальная нормальная нагрузка на колесо с внутренним подрессориванием; нормальная реакция в месте крепления /-го упругого элемента к ободу <(/-1...5); Л' - реакция в месте крепления /-го упругого элемента в направлении оси, проходящей через шарнирно закреплённые концы; Ьш- расстояние между шарнирно закреплёнными концами упругого элемента колеса с внутренним подрессориванием ненагруженного нормальной силой; сок -угловая скорость колеса; угол поворота колеса относительно оси вращения

С учётом результатов специальных испытаний, оборудование и методики которых изложены в четвёртой главе, разработанная конструкция имеет следующие параметры

Техническаяхарактеристика колеса с внутренним подрессориванием

Масса, кг.........................................................................13

Масса в сборе с пневматической шиной, кг..............................22

Маркировка пневматической шины........................................6.45-13

Маркировка обода.....................................................4 Д- 13..

Максимальное вертикальное перемещение

Ступицы относительно обода, мм............................................25

Коэффициент нормальной жёсткости, кН/м...............................321

Коэффициент нормальной жёсткости в сборе с пневматической шиной

при давлении воздуха р№=0,17 МПа, кН/м...............................123

Коэффициент неупругого сопротивления, Н-с/м......................2394

Коэффициент крутильной жёсткости, Н • м /рад в направлении закручивания, соответствующем

переднему ходу.................................................................1531

заднему ходу....................................................................4801

Коэффициент угловой жёсткости, Н-м/рад............................6255

Данные этой характеристики использовались при сопоставлении теоретических характеристик колебаний опытного образца подвески с внутренним подрессориванием колёс и опытных данных испытаний транспортного средства.

В четвёртой главе приведено описание, методики проведения экспериментальных исследований и технические характеристики применяемого оборудования и аппаратуры, обеспечивающие достоверность результатов и выводов.

Стенд дчя испытаний колесных движителей при совместной действии нормальной силы и поворачивающего момента использовался для определения характеристик нормальной и угловой упругостей испытуемых колёсных движителей. Характеристики нормальной упругости регистрировались в виде зависимости нормальной силы от деформации на миллиметровых диаграммах графопостроителя Н-306 при квазистатических режимах нагрузки колёсных движителей нормальной силой. Нагрузка колёсного движителя поворачивающим моментом осуществлялась лебёдкой с ручным приводом.

Стенд для испытаний колёсных движителей при совместном действии нормальной силы и крутящего момента использовался для определения характеристик крутильной упругости. При определении характеристик крутильной упругости в виде зависимости крутящего момента от угла закрутки исследуемые колёса предварительно нагружались нормальной си-

лой с помощью силовой пары "винт-гайка", а грузы, вызывающие закручивание колёсного движителя, устанавливались на одну из грузовых площадок поворотной рамы.

Экспериментальный одноколёсный полуприцеп использовался для исследования переходных процессов колебаний надколёсной массы, возникающих при движении по неровной дороге, а также для определения неравномерности коэффициента нормальной жёсткости при качении колеса с внутренним подрессориванием. Совпадение оси симметрии с продольной осью автомобиля-тягача-лаборатории УАЗ-2206 при дорожных испытаниях позволяет совершать наезд на неровность известного профиля только испытуемым колёсным полуприцепа движителем, а значительное расстояние между осью крепления полуприцепа к автомобилю-тягачу и осью испытуемого колеса обеспечивает слабую связь вертикальных колебаний полуприцепа и колебаний автомобиля-тягача.

Устройство для измерения колебаний транспортных средств относительно опорной поверхности использовалось при дорожных испытаниях экспериментального одноколёсного полуприцепа и автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140. При движении по неровной дороге колебания испытуемых транспортных средств записывались на ЭВМ с помощью аналого-цифрового преобразователя Ь-154 в виде зависимости входного напряжения от времени

и = Щ1;).

Устройство для измерения скорости и фиксации прохождения испытательного участка представляет собой консольную балку, жёстко закреплённую к подрессоренной массе испытуемого транспортного средства При размыкании контактов устройства, что соответствует началу испытательного участка, происходит падение напряжения на канале аналого-цифрового преобразователя Ь-154 до нулевого значения. При известном расстоянии между стойками и временем прохождения испытательного участка определяется скорость движения испытуемого транспортного средства.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований упругих и демпфирующих свойств разработанной конструкции, а также плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с установкой внутреннего подрессоривания колёс.

На рис.6 приведены характеристики нормальной упругости, используемые для определения коэффициентов нормальной жёсткости колёс. Обработка характеристик

выполнена в соответствии с требованиями ОН 025 305 - 67 "Методы определения параметров, влияющих на плавность хода".

Коэффициенты неупругого сопротивления колёс определялись по кривым свободных затухающих колебаний надколёсной массы, полученных при сбрасывании экспериментального одноколёсного полуприцепа со смонтированным колесе м с внутренним подресориванием.

Рг, кН-------

О 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 г, см

Рис.6. Характеристики нормальной упругости: 1 - колеса с внутренним подрессо-риванием; 2 - традиционного дискового колеса в сборе с пневматической шиной 6.45-13 при давлении воздуха рж=0,17 МПа; 3 — колеса с внутренним подрессоривани-ем в сборе с пневматической шиной 6.45-13 при давлении воздуха рж=0,17 МПа; а -угол наклона касательной прямой к средней линии характеристики упругости

Коэффициент затухания к определялся из уравнения, описывающего свободные затухающие колебания напряжения на канале аналого-цифрового преобразователя, записанные на ЭВМ при сбрасывании полуприцепа

где иа - значение амплитуды напряжения на канале АЦП в момент времени

ид — значение напряжения на канале АЦП в момент времени I = 10 + Д^;

и^, - скорость изменения напряжения на канале АЦП в момент времени

10 - значение времени в момент начала сбрасывания полуприцепа; Дгд - интервал времени дискретизации напряжения на канале АЦП (Д^ =0,001 с), ир — значение напряжения на канале АЦП, при котором надколесная масса находится в состоянии равновесия после сбрасывания.

Скорость изменения напряжения на канале АЦП определяется следующим образом

Д1Л

(3)

где ио - значение напряжения в момент времени I = 10.

На рис.7 приведена одна из кривых апериодической зависимости свободных затухающих колебаний, выраженная как изменение напряжения на канале аналого-цифрового преобразователя во времени.

и, В

ио

г

"р

1Л7

! 1

-Р1

ЦТ

0,2

0,4

0,6

и С

Рис.7. Свободные затухающие колебания напряжения на канале аналого-цифрового преобразователя при сбрасывании экспериментального одноколесного полуприцепа с внутренним подрессориванием колеса

Оценка плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс проводилась:

1. По величине максимального ускорения подрессоренной массы при проезде обособленной неровности с гармоническим профилем q = q0(l - cos vt).

2. По амплитудно-частотным характеристикам ускорения подрессоренной массы, полученным в результате математической обработки кривых переходных процессов колебаний при проезде импульсной неровности.

3. По величине вертикальных средних квадратических виброускорений подрессоренной массы при движении по дорогам Центрального автополигона НИЦИАМТ.

На рис.8 приведена одна из кривых ускорения подрессоренной массы автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 при проезде неровности с гармоническим профилем. Для проверки адекватности разработанной математической модели колебательной системы транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс кривые ускорения подрессоренной массы дополнены теоретическими кривыми. Расхождение экспериментальных и теоретических значений максимального ускорения подрессоренной массы не превышает 7,4 %.

Рис.8. Ускорение подрессоренной массы прицепа КЗАП-8140 с заблокированной подвеской и внутренним подрессориванием колёс в сборе с пневматическими шинами 6.45-13 при давлении воздуха pw =0,17 МПа при проезде со скоростью va =5 м/с неровности с профилем q = q0(l - cos vt), в ы с м и длиной /н= 250 мм:

1 - теоретическая кривая; 2 - экспериментальная кривая

На рис.9 в качестве примера приведена кривая переходных процессов колебаний подрессоренной массы прицепа КЗАП-8140 при проезде импульсной неровности, а на рис.10 амплитудно-частотная характеристика, полученная в результате обработки этой кривой с использованием новой методики, изложенной в работе доктора технических наук А.А. Енаева, по реакции колебательной системы на импульсное воздействие дороги. Дополнение экспериментально-расчётной амплитудно-частотной характеристики характеристикой теоретической показывает, что во всём диапазоне частот возмущающего действия расхождение не превышает 6,3 % , и ещё раз даёт наглядное доказательство адекватности разработанной математической модели (1).

Рис.9. Колебания подрессоренной массы прицепа КЗАП-8140 с заблокированной подвеской и внутренним подрессориванием колёс в сборе с пневматическими шинами 6.45-13 при давлении воздуха рж =0,17 МПа при проезде импульсной неровности с высотой Ь0 =50 мм

В табл.2 приведены результаты обработки кривых переходных процессов колебаний ускорения подрессоренной массы автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 при движении по дорогам Центрального автополигона НИЦИАМТ. Расхождение экспериментальных и теоретических значений при оценке плавности хода по величине среднего квадратического значения виброускорения подрессоренной массы не превышает 10,2%.

-10

Рис.10. Амплитудно-частотная характеристика ускорения подрессоренной массы прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс и заблокированной подвеской: 1 - полученная в результате обработки кривой переходных процессов колебаний при проезде импульсной неровности; 2 -теоретическая

Таблица 2

Средние квадратические значения вертикальных виброускорений подрессоренной части прицепа КЗАП-8140, м/с2

Тип дорожного покрытия Цементобетонная динамометрическая дорога Булыжная мощёная дорога без выбоин

Скорость транспортного средства, км/ч 30 70 30 60

Конструкция ходовой части прицепа Прицеп с традиционными дисковыми колёсами 0,35 0,64 2,80 2,81

Прицеп с внутренним подрессориванием колёс 0,30 0,62 2,56 2,56

Прицеп с внутренним подрессориванием колёс и заблокированной подвеской 1,13 1,69 6,67 7,37

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате выполнения диссертационной работы решены поставленные задачи, а последовательно выполненные разработки и исследования обобщаются в следующих положениях и выводах.

1. Разработана математическая модель колебательной системы подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс, позволяющая рассчитать ускорение и перемещение подрессоренной массы, прогиб упругих элементов и деформацию пневматических шин, динамические составляющие нагрузок, действующих на мосты и ободья колёс в движении по дорогам различной ровности.

2. Теоретические исследования по составленной математической модели показали, что установка колёс с внутренним подрессориванием вместо традиционных дисковых колёс на использованном для достоверной оценки результатов образце транспортного средства - автомобильном грузовом прицепе КЗАП-8140 позволяет:

- уменьшить максимальное ускорение подрессоренной массы прицепа более, чем на 21 % с коэффициентом нормальной жёсткости колёс ск =290 кН/м и на 36% с коэффициентом нормальной жёсткости

- уменьшить средние квадратические значения ускорений подрессоренной массы прицепа при ск =100 кН/м при движении со скоростью 70 км/ч по цементобетонной динамометрической дороге Центрального автополигона НИЦИАМТ более, чем на 21 % и при движении со скоростью 60 км/ч по булыжной дороге без выбоин на 39 %;

- уменьшить прогиб упругих элементов подвески прицепа при более, чем на 27 %, что, в свою очередь, уменьшит вероятность удара моста об ограничители хода подвески при движении по неровной дороге;

- уменьшить деформацию пневматических шин колёс прицепа при

более, чем на 15 %, что, в свою очередь, уменьшит вероятность отрыва колёс от поверхности дороги и повысит безопасность движения автопоезда;

- уменьшить динамические нагрузки на ось и колёса прицепа при

более, чем на 29 %, что увеличит долговечность деталей и, как следствие, межремонтный пробег;

- эксплуатировать автомобильный грузовой прицеп КЗАП-8140 с коэффициентом нормальной жёсткости колёс с внутренним подрессориванием без подвески как по цементобетонным, так и по булыжным дорогам без опасности повреждения кузова и перевозимых грузов.

3. Разработанная модель нагружения при качении колеса с внутренним подрессо-риванием позволяет определить оптимальное количество упругих элементов и неравномерность коэффициента нормальной жёсткости, а также выполнить расчёт упругих элементов. Расчётная неравномерность коэффициента нормальной жёсткости колеса с внутренним подрессориванием не превышает 8,3 %, что, по результатам исследований проведённых в НАМИ, имеет место для пневматических шин с диагональным расположением нитей корда.

4. Для проведения экспериментальных исследований спроектированы и изготовлены натурные образцы колёс с внутренним подрессориванием для автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140, а также определены их технические характеристики.

5. Разработан новый метод оценки коэффициента неупругого сопротивления колёс с внутренним подрессориванием по кривым сбрасывания и перемещениям надко-лёсной массы, регистрация которых осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя.

6. Экспериментальные исследования упругих и демпфирующих свойств колёсных движителей, а также плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс показали, что:

- нормальная жёсткость изготовленных натурных образцов колёс с внутренним подрессориванием меньше на 37%, крутильная жёсткость меньше более, чем в пять раз, а угловая жёсткость практически не изменяется по сравнению с соответствующими параметрами стандартных колёс;

- разработанная математическая модель колебательной системы транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс адекватно описывает колебательные процессы при движении по неровной дороге. Расхождение экспериментальных и теоретических значений не превышает 10,2 % при оценке плавности хода по величине среднего квадратического значения виброускорения подрессоренной массы и 7,4 % по величине максимального ускорения;

- неравномерность коэффициента нормальной жёсткости при квазистатическом качении колеса с внутренним подрессориванием в сборе с пневматической шиной автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 не превышает 4,4 %.

7. В целом, теоретически обоснованная разработка конструкции, модели расчётов, опыт изготовления натурных образцов, исследования и испытания системы внутреннего подрессоривания колёс в подвеске полнокомплектного образца транспортного средства показали эффективность, техническую и технологическую возможность использования этого способа повышения плавности хода, виброзащитных характеристик подвески колёсных машин при их проектировании, изготовлении, испытаниях и доводке.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи

1. ААЕнаев, В.В.Мазур. Упругое колесо XVIII научно-техническая конференция: Тезисы докладов.- Братск: БрИИ, 1997.-196 с.

2. Енаев А.А., Мазур В.В., Яценко Н.Н. Математическая модель колебаний масс, сосредоточенных на подвеске автомобиля, содержащей колёса с внутренним подрессориванием Труды Братского индустриального института: Материалы XIX научно-технической конференции. - Братск: БрИИ, 1998.-298 с.

3. Енаев А.А., Мазур В.В., Яценко Н.Н. Исследование плавности хода автомобилей, содержащих колёса с дополнительным внутренним подрессориванием Труды Братского государственного индустриального института: Материалы XX научно-технической конференции. В 2 т. - Братск: БрИИ, 1999. - Т.2. - 210 с.

4. А.А.Енаев, В.В.Мазур. Колесо с внутренним подрессориванием для легкового автомобиля XXI научно-техническая конференция Братского государственного технического университета: Материалы конференции.- Братск: БрГТУ, 2000.-232 с.

5. Енаев А.А., Мазур В.В. Автомобильное колесо с внутренним подрессориванием и его характеристики Тезисы докладов международной научно-практической конференции "Автотракторный комплекс. Проблемы и перспективы развития", М.: Московский государственный автомобильно-дорожный институт (технический университет), 2000. - 335 с.

6. Енаев А.А., Мазур В.В. Колесо с внутренним подрессориванием. Основы расчёта упругих элементов Труды Братского государственного технического университета. - Т.2. - Братск: БрГТУ, 2001.-221 с.

7. Енаев А.А., Мазур В.В. Исследования плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140, оборудованного колёсами с внутренним подрессориванием Естественные и инженерные науки - развитию регионов: Материалы межрегиональной научно-технической конференции. - Братск: БрГТУ, 2003. - 220 с.

Патенты

8. Патент №2133675 Российская Федерация, МПК В 60 В 9/04. Колесо с внутренним подрессориванием А.А.Енаев, В.В.Мазур, Н.Н.Яценко. - №97102469/28; Заявлено 17.02.97; Опубл. 27.07.99

9. Патент №2180290 Российская Федерация, МПК В 60 В 9/04. Колесо транспортного средства повышенной эластичности А.А.Енаев, В.В.Мазур. №2000111344/28; Заявлено 06.05.2000; Опубл. 10.03.2002

10. Патент №2184658 Российская Федерация, МПК В 60 В 9/00. Колесо транспортного средства А.А.Енаев, В.В.Мазур, Н.НЛЯценко. - №99110534/28; Заявлено 19.05.1999; Опубл. 10.07.2002

11. Патент №2221703 Российская Федерация, МПК В 60 В 9/18. Колесо транспортного средства А.А.Енаев, В.В.Мазур. - №2001131965/11; Заявлено 26.11.2001; Опубл. 20.01.2004

Мазур Владимир Викторович

ПОВЫШЕНИЕ ПЛАВНОСТИ ХОДА АВТОТРАНСПОРТНЫХ

СРЕДСТВ ВНУТРЕННИМ ПОДРЕССОРИВАНИЕМ КОЛЁС

Подписано в печать 15.04.2004

Отпечатано в типографии ООО «ПАИС».

107023, Россия, Москва, ул. Б. Семеновская, д. 49.

►ftо 9 4

Введение.

1. Существующие конструкции колёсных движителей, повышающие плавность хода транспортных средств, и постановка задач исследования.

1.1. Пневматические шины.

1.2. Пружинящие колёса.

1.3. Современные металлоупругие колёса.

1.4. Упругие колёса рельсовых транспортных средств.

1.5. Колёсные движители транспортных средств повышенной проходимости.

1.6. Задачи исследования.

2. Математическая модель колебательной системы подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс.

2.1. Основные допущения при составлении модели колебательной системы подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс.

2.2. Колебательная система подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс и дифференциальные уравнения динамики её масс.

2.3. Теоретические исследования плавности хода транспортных средств с внутренним подрессориванием колёс.

3. Колесо с внутренним подрессориванием.

3.1. Область применения колёс с внутренним подрессориванием.

3.2. Конструкция колеса с внутренним подрессориванием.

3.3. Математическая модель качения колеса с внутренним подрессориванием.

3.4. Расчёт упругих элементов колеса с внутренним подрессориванием.

3.5. Технические характеристики колёс с внутренним подрессориванием.

4. Оборудование и аппаратура для экспериментальных исследований.'.

4.1. Стенд для испытаний колёсных движителей при совместном действии нормальной силы и поворачивающего момента.

4.2. Стенд для испытаний колёсных движителей при совместном действии нормальной силы и крутящего момента.

4.3. Экспериментальный одноколёсный полуприцеп.

4.4. Устройства для измерения колебаний транспортных средств относительно опорной поверхности.

4.5. Устройство для измерения скорости и фиксации прохождения испытательного участка.

4.6. Технические характеристики измерительной и регистрирующей аппаратуры.

5. Экспериментальные исследования.

5.1. Исследования характеристик упругости колёс с внутренним подрессориванием.

5.2. Исследование демпфирующих свойств колёс с внутренним подрессориванием.:.

5.3. Исследования плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс.

5.4. Оценка погрешностей экспериментальных данных.

Актуальность темы. Характерной особенностью дорожной сети России является большая протяжённость дорог с неровной поверхностью. Движение транспортного средства по таким дорогам сопровождается непрерывными колебаниями, которые оказывают вредное воздействие на водителя, пассажиров и перевозимые грузы, ухудшают условия работы агрегатов и узлов. Кроме того, интенсивные колебания вызывают быстрое утомление водителя и вынуждают его уменьшать скорость движения, что существенно уменьшает производительность транспортного средства, а также препятствует полной реализации его эксплуатационных возможностей. Известно, что при эксплуатации транспортного средства на дорогах с неровной поверхностью средняя скорость движения уменьшается на 40-50%, межремонтный пробег на 35-40%, расход топлива увеличивается на 50-70%, производительность работы снижается на 35-40%, а себестоимость перевозок возрастает на 50-60% по сравнению с соответствующими показателями при работе на ровных дорогах.

Интенсивность возникающих колебаний определяет плавность хода транспортного средства. Высокие требования к плавности хода как одному из основных эксплуатационных свойств, обеспечивающему сохранность перевозимых грузов и комфортабельность водителя и пассажиров, определяют необходимость поиска новых путей совершенствования колебательных систем транспортных средств. Одним из таких путей является установка дополнительных упругих элементов между ободьями и ступицами колёс. Движители такой конструкции называются колёсами с внутренним подрессорива-нием. Обоснование использования колёс с внутренним подрессориванием в конструкции современных транспортных средств, обеспечивающих повышение плавности, хода, и как следствие, более высокую реализацию заложенных эксплуатационных свойств, является актуальным.

Объект исследования — колебательная система подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс.

Предмет исследования — плавность хода транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс.

Цель работы - разработать научно обоснованную и конструктивно оформленную систему внутреннего подрессоривания колёс транспортных средств для повышения их плавности хода, а также оборудование и методы теоретического и опытного исследования эффективности конструкции.

Методика исследований включает

1. Математическое моделирование динамической системы, эквивалентной подвеске транспортных средств с внутренним подрессориванием колёс, и теоретическое расчётное сопоставление выходных процессов этой модели с процессами в подвеске без внутреннего подрессоривания колёс.

2. Экспериментальная оценка параметров колебательной системы подвески с внутренним подрессориванием колёс и процессов колебаний масс и нагрузок на натурном образце транспортного средства с изготовленным и смонтированным внутренним подрессориванием комплектующих колёс в лабораторно-дорожных испытаниях.

3. Оценка эффективности внутреннего подрессоривания колёс по показаниям плавности хода транспортного средства.

Научная новизна работы заключается в следующем

1. Разработана математическая модель колебательной системы, эквивалентной подвеске транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс.

2. Разработана конструкция и изготовлены образцы внутреннего подрессоривания колёс испытуемого транспортного средства серийного производства.

3. Предложена методика экспериментальной оценки параметров и частотных характеристик системы подвески с внутренним подрессориванием колёс в лабораторных и ходовых испытаниях натурного образца транспортного средства с использованием современных аналого-цифровых преобразователей и ЭВМ.

Практическая значимость

Теоретическая разработка, конструктивное оформление, изготовление и исследования внутреннего подрессоривания колёс в системе подвески транспортных средств содержит техническое решение задачи повышения плавности хода, использование которого служит совершенствованию виброзащиты конструкции от воздействия неровностей дороги, экономической эффективности автотранспорта в эксплуатации. Методика расчётных и экспериментальных оценок параметров, характеристик и показателей плавности хода транспортных средств с внутренним подрессориванием колёс в системе подвески сокращает сроки и затраты на проектирование, испытания и доводку опытных образцов, что имеет существенное значение для экономики создания новых конструкций автомобильной техники.

Реализация результатов работы. Результаты исследований плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс планируется использовать в Управлении конструкторских и экспериментальных работ ОАО "Красноярский завод прицепной техники" при создании новой модели автомобильного грузового прицепа. Разработанные математическая модель колебательной системЕл подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс, математическая модель на-гружения в процессе качения колеса с внутренним подрессориванием и методика экспериментального определения коэффициента неупругого сопротивления колёс с внутренним подрессориванием внедрены в учебный процесс при подготовке инженеров по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" в Братском государственном техническом университете.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на:

- XVIII, XIX, XX, XXI, XXII, XXIV (1997-2003 гг.) научно-технических конференциях Братского государственного технического университета;

- международной научно-практической конференции "Автотранспортный комплекс. Проблемы и перспективы развития", посвященной 70-летию МАДИ (ТУ) (2000 г.);

- ОАО "Красноярский завод прицепной техники" (2002 г.);

- на кафедре "Автомобильный транспорт" Братского государственного технического университета (1997-2003 гг.);

- на кафедре "Автомобили" Московского государственного технического университета "МАМИ" (2003 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в семи печатных работах. Технические решения защищены тремя патентами.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы, включающего 62 наименования и четырёх приложений. Работа содержит 150 станиц машинописного текста, 7 таблиц и 60 рисунков.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В результате выполнения диссертационной работы решены поставленные задачи, а последовательно выполненные разработки и исследования обобщаются в следующих положениях и выводах.

1. Разработана математическая модель колебательной системы подвески транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс, позволяющая рассчитать ускорение и перемещение подрессоренной массы, прогиб упругих элементов и деформацию пневматических шин, динамические составляющие нагрузок, действующих на мосты и ободья колёс в движении по дорогам различной ровности.

2. Теоретические исследования по составленной математической модели показали, что установка колёс с внутренним подрессориванием вместо традиционных дисковых колёс на использованном для достоверной оценки результатов образце транспортного средства - автомобильном грузовом прицепе КЗАП-8140 позволяет:

- уменьшить максимальное ускорение подрессоренной массы прицепа более, чем на 21 % с коэффициентом нормальной жёсткости колёс ск =290 кН/м и на 36% с коэффициентом нормальной жёсткости ск = 100 кН/м;

- уменьшить средние квадратические значения ускорений подрессоренной массы прицепа при ск = 100 кН/м при движении со скоростью 70 км/ч по цементобетонной динамометрической дороге Центрального автополигона НИЦИАМТ более, чем на 21 % и при движении со скоростью 60 км/ч по булыжной дороге без выбоин на 39 %;

- уменьшить прогиб упругих элементов подвески прицепа при ск =290 кН/м более, чем на 27 %, что, в свою очередь, уменьшит вероятность удара моста об ограничители хода подвески при движении по неровной дороге;

- уменьшить деформацию пневматических шин колёс прицепа при ск =290 кН/м более, чем на 15 %, что, в свою очередь, уменьшит вероятность отрыва колёс от поверхности дороги и повысит безопасность движения автопоезда;

- уменьшить динамические нагрузки на ось и колёса прицепа при ск =290 кН/м более, чем на 29 %, что увеличит долговечность деталей и, как следствие, межремонтный пробег;

- эксплуатировать автомобильный грузовой прицеп КЗАП-8140 с коэффициентом нормальной жёсткости колёс с внутренним подрессоривани-ем ск = 100 кН/м без подвески как по цементобетонным, так и по булыжным дорогам без опасности повреждения кузова и перевозимых грузов.

3. Разработанная модель нагружения при качении колеса с внутренним подрессориванием позволяет определить оптимальное количество упругих элементов и неравномерность коэффициента нормальной жёсткости, а также выполнить расчёт упругих элементов. Расчётная неравномерность коэффициента нормальной жёсткости колеса с внутренним подрессориванием не превышает 8,3 %, что, по результатам исследований проведённых в НАМИ, имеет место для пневматических шин с диагональным расположением нитей корда.

4. Для проведения экспериментальных исследований спроектированы и изготовлены натурные образцы колёс с внутренним подрессориванием для автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140, а также определены их технические характеристики.

5. Разработан новый метод оценки коэффициента неупругого сопротивления колёс с внутренним подрессориванием по кривым сбрасывания и перемещениям надколёсной массы, регистрация которых осуществляется с помощью аналого-цифрового преобразователя.

6. Экспериментальные исследования упругих и демпфирующих свойств колёсных движителей, а также плавности хода автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 с внутренним подрессориванием колёс показали, что:

- нормальная жёсткость изготовленных натурных образцов колёс с внутренним подрессориванием меньше на 37%, крутильная жёсткость меньше более, чем в пять раз, а угловая жёсткость практически не изменяется по сравнению с соответствующими параметрами стандартных колёс;

- разработанная математическая модель колебательной системы транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс адекватно описывает колебательные процессы при движении по неровной дороге. Расхождение экспериментальных и теоретических значений не превышает 10,2 % при оценке плавности хода по величине среднего квадратического значения виброускорения подрессоренной массы и 7,4 % по величине максимального ускорения;

- неравномерность коэффициента нормальной жёсткости при квазистатическом качении колеса с внутренним подрессориванием в сборе с пневматической шиной автомобильного грузового прицепа КЗАП-8140 не превышает 4,4 %.

7. В целом, теоретически обоснованная разработка конструкции, модели расчётов, опыт изготовления натурных образцов, исследования и испытания системы внутреннего подрессоривания колёс в подвеске полнокомплектного образца транспортного средства показали эффективность, техническую и технологическую возможность использования этого способа повышения плавности хода, виброзащитных характеристик подвески колёсных машин при их проектировании, изготовлении, испытаниях и доводке.

1. Автомобильные шины: Устройство, pa6oTá, эксплуатация, ремонт/ В.Н. Тарновский, В'.А.Гудков, О.Б. Третьяков. М.: Транспорт, 1990. - 272 с.

2. Автотракторные колеса: Справочник / Под общ. ред. И.В. Балаби-на М.: Машиностроение, 1985. - 272 е.,ил.

3. Айзерман М.А. Лекции по теории автоматического регулирования. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1958

4. Анопченко В.Г. Нетрадиционные колесовидные движители транспортных средств: Учеб. пособие; КГТУ. Красноярск, 1994. 224 с.

5. A.c. № 1177178 СССР, МКИ В 60 В 9/06. Упругое колесо Петру-шин А.Г., Клементьев C.B., Роговой С.Г. №3464645/27-11; Заявлено 05.07.82; Опубл. 07.09.85, Бюл. № 33

6. A.c. № 529955 СССР, МКИ В 60 В 9/04, В 60 К 17/32. Диск эластичного рессорного привода ведущего колеса транспортного средства Листопад Г.Е., Строков В.Л. № 2082388/11; Заявлено 12.12.74; Опубл. 30.09.76, Бюл. № 36

7. A.c. № 629089 СССР, МКИ В 60 В 9/12. Упругое колесо Старостин Ю.И. № 2415849/27-11; Заявлено 11.10.76; Опубл. 25.10.78, Бюл. № 39

8. Бакешко В.В. Создание и исследование автомобильных листовых рессор из композиционных полимерных материалов: Дис . канд. техн. наук / Московский ГТУ им. Н.Э.Баумана М., 1993. - 180 е., ил.

9. Балабин И.В. Колесо автомобиля и его проблемы / Автомобильная промышленность. 1999. - №1. - с. 31-34

10. Бать М.И., Джанелидзе Г.Ю., Кельзон A.C. Теоретическая механика в примерах и задачах: Учеб. пособие для втузов. В 3-х т. Т.Н. Динамика.- 8-е изд., перераб. М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1991. - 640 с.

11. Безверхий С.Ф., Яценко H.H. Основы технологии полигонных испытаний и сертификация автомобилей. М.: ИПК Издательство стандартов, 1996. - 600 с.

12. Гордиенко М.П., Смирнов JI. М. От повозки до автомобиля -Алма- Ата Казахстан, 1980. 239 е., ил.

13. ГОСТ 17697-72 Автомобили. Качение колеса. Термины и определения

14. Долматовский Ю.А. Автомобиль за 100 лет. М.: Знание, 1986. -240 е., ил.

15. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. Mathcad 8 PRO в математике, физике и Internet М.: Нолидж, 1999. 512 е., ил.

16. Енаев A.A. Колебания автомобиля при торможении и применение их исследования в проектных расчётах, технологии испытаний, доводке конструкции: Дис . д-ра техн. наук / Московский государственный технический университет "МАМИ" М., 2002. - 440 е., ил.

17. Енаев A.A. Колебания автомобиля при торможении: Дис . канд. техн. наук/Московский автомеханический институт М., 1986. - 284 е., ил.

18. Енаев A.A. Основы теории колебаний автомобиля при торможении и её приложения М.: Машиностроение, 2002. - 341 е., ил.

19. Енаев A.A., Мазур В.В.Упругое колесо XVIII научно-техническая конференция: Тезисы докладов. Братск: БрИИ, 1997. - 196 с.

20. Енаев A.A., Мазур В.В. Колесо с внутренним подрессориванием для легкового автомобиля XXI научно-техническая конференция Братского государственного технического университета: Материалы конференции.-Братск: БрГТУ, 2000.-232 с.

21. Енаев A.A., Мазур В.В. Колесо с внутренним подрессориванием. Основы расчёта упругих элементов Труды Братского государственного технического университета. Т.2. - Братск: БрГТУ, 2001. - 221 с.

22. Колесо и шина / Автомобильная промышленность. 2000. - №2 - с. 31

23. Колёса и шины. Краткий автомобильный. С рекомендациями журнала "За рулём", 1999. 96 е.: ил., табл.

24. Краткий автомобильный справочник / А.Н. Понизовкин, Ю.М. Власко, М.Б. Ляликов и др. М.: Транскосалтинг, НИИАТ, 1994.- 779 с.

25. Куляшов А.П., Колотихин В.Е. Экологичность движителей транспортно-технологических машин. М.: Машиностроение, 1993. -288 е.: ил.

26. Лихачёв B.C. Испытания тракторов. М.: Машиностроение, 1974.-286 с.

27. Литвинов A.C., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство" М.: Машиностроение, 1989. - 240 е.: ил.

28. Математические основы теории управляемых систем. Л.С. Гноенский, Г.А. Каменский, Л.Э. Эльсгольц. Изд-во Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1969

29. Моравский A.B. История автомобиля М.: ИнтрД, 1996.-235 е., ил.

30. ОН 025 305-67 Методы определения параметров, влияющих на плавность хода автомобиля

31. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчёта: Учебник для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". М.: Машиностроение, 1989. -304 е.: ил.

32. ОСТ 37.001.291-84 Автотранспортные средства. Технические нормы плавности хода

33. Пархиловский И.Г. Автомобильные листовые рессоры. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978. - 232 е., ил.

34. Пат. №2112662 Российская Федерация, МКИ В 60 В 9/28. Колесо Владимиров В.М., Собачкин A.B. №95119262/28; Заявлено 10.11.95; Опубл. 10.06.98, Бюл. №16.- 14 с.

35. Пат. №2133675 Российская Федерация, МКИ В 60 В 9/04. Колесо с внутренним подрессориванием А.А.Енаев, В.В.Мазур, Н.Н.Яценко. -№97102469/28; Заявлено 17.02.97; Опубл. 27.07.99, Бюл. №21. 4 с.

36. Пат. №2180290 Российская Федерация, МКИ В 60 В 9/04. Колесо транспортного средства повышенной эластичности А.А.Енаев,

37. В.В.Мазур. №2000111344/28; Заявлено 06.05.2000; Опубл. 10.03.2002, Бюл. №7. - 3 с.

38. Пат. №2184658 Российская Федерация, МКИ В 60 В 9/00. Колесо транспортного средства А.А.Енаев, В.В.Мазур, Н.Н.Яценко. №99110534/28; Заявлено 19.05.1999; Опубл. 10.07.2002

39. Передвижение по грунтам Луны и планет / Под ред. АЛ. Ке-мурджиана. М.: Машиностроение 1986.- 272 е.; ил.

40. Плавность хода грузовых автомобилей. H.H. Яценко, O.K. Прутчиков. М.: Машиностроение, 1968

41. Работа автомобильной шины. Под ред. В.И.Кнороза. М., "Транспорт", 1976, 238 с. Авт. В.И.Кнороз, Е.Б. Кленников, И.П.Петров, A.C. Ше-лухин, Ю.М. Юрьев.

42. Рыков С.П. Экспериментальные исследования поглощающей и сглаживающей способности пневматических шин: Оборудование, измерительный комплекс, методики проведения экспериментов и обработки результатов: Учеб. пособие. Братск: БрГТУ, 2002. - 330 с.

43. РД 37.001.110 89 Методика расчёта показателей плавности хода грузовых автотранспортных средств

44. Салтыков A.B., Бузун З.Е., Милюкова H.A.: Общая технология резины. Пособие для рабочих. М.: Химия, 1982. - 176 е., ил.

45. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1989.-432 с.

46. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин: Учеб. для студентов автомобильных специальностей вузов. М.: Машиностроение, 1981. -271 е., ил.

47. Справочник по сопротивлению материалов / Фесик С.П. 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Буд1вельник, 1982. - 280 с.

48. Справочник по теории упругости (для инженеров строителей) / Под редакцией Варвака П.М. и Рябова А.Ф. Киев, Буд'шельник, 1971, с.418

49. Транспортные средства на высокоэластичных движителях. Н.Ф. Бочаров, В.И. Гусев, В.М. Семенов, В.И. Соловьев, A.B. Филюшкин М., Машиностроение, 1974. 208 с.

50. Тройнин М.Ф., Ушаков Н.С. Электрические самоходные машины напольного транспорта. 4-е изд., перераб. и доп. Л.:Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1984. - 261 е., ил.

51. Трубицкая Е. Ю. Колебании и устойчивость движения скоростного пассажирского вагона. Автореферат дис .канд. техн. наук/ Днепропетровск, 1973. 16 с.

52. Химики-автолюбителям: Справ, изд. / Б.Б. Бобович, Г.В. Бровак, Б.М. Бунаков и др. Химия, 1990. - 320 е., ил.

53. Чудаков Е.А. Теория автомобиля. М.: Машгиз, 1950. 343 с.

54. Шасси автомобиля ЗИЛ-130. Под ред. A.M. Кригера М.: Машиностроение, 1973. - 400 с.

55. Эластичный привод / Наука и жизнь. 1984. - №2 - с. 32

56. Энциклопедия полимеров Т.1, М.: Советская энциклопедия, 1972. -1224 с.

57. Яценко H.H. Поглощающая п сглаживающая способность шин. -М.: Машиностроение, 1978. 132 е., ил.

58. Яценко H.H., Енаев A.A. Исследования колебаний автомобилей ГАЗ-ЗЮ6 и ГАЗ-24-10 при экстренном торможении Отчет о НИР / Братский индустр. Ин-т, Руководитель Н.Н.Яценко. 04В.01.01.Н2, № ГР 01.87.0038398, Инв. № 0287.0041395. - Братск, 1986. - 70 с.

59. Яценко H.H., Енаев A.A. Колебания автомобиля при торможении. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1989. - 248 е., ил.

60. Программа расчёта АЧХ колебаний" масс транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс

61. Подрессоренная масса, кг Масса шины, кг Масса оси, кг

62. Коэффициент нормальной жёсткости упругого элемента подвески, Н/м

63. Коэффициент нормальной жёсткости шины, Н/м

64. Коэффициент нормальной жёсткости колеса, Н/м

65. Коэффициент неупругого сопротивления амортизатора, Нс/м

66. Коэффициент неупругого сопротивления шины, Нс/м Коэффициент неупругого сопротивления колеса, Нс/м

67. Частота возмущающего воздействия, рад/с-Т р(у) ¡-V

68. А1(у):= М-р(у)2 + 2-пар(у) + 2-сп

69. А2(у):= тор(у)2 + 2-(г|а + пк)ф(у) + 2(сп + ск)

70. Аз(у):= 2-тшр(у)2 + (г)к + г)ш)р(у) + ск + сш.1. А4(у):= 2-(пар(у) + сп)1. А5(у) := 2-(т.кр(у) + ск)1. Аб(у):= 2-(г)шр(у) + сш)

71. А7(У):= А2(у)А1(У)АЗ(У) А4(У)2-АЗ(У) - Л5(У)2-Л1(У)

72. Перемещение подрессоренной массы Аб(у)-Л5(у)-Л4(у)г(у):=а7(у)

73. Ускорение подрессоренной массы, с-21. М := 412тш := 15 то := 3076563сп :=2сш := 196390ск := 2900003580 Па:= —г)ш := 2000г|к:= 2000у := 0. 400га(у):1. Аб(у)-А5(у)-А4(у) А7(у)1. Р(у):

74. Ускорение оси транспортного средства, с-21. Са(у) :=

75. Аб(у)-А1(у)-А5(у) , \2 ----р^;1. Л7(У)

76. Ускорение массы ободьев колёс, с-21. Ч'а(у) :=

77. Аб(у) (д1(у)-А5(у)2 + Л7(у)) / \2--рМ1. ЛЗ(у)-А7(У)

78. Динамический прогиб упругих элементов подвески Аб(у)-А5(у)-А4(у) Аб(у)-А1(у) л5(у)1. Апу) :=1. А7(у)

79. Динамическая деформация пневматических шин Аб(у)(л1(у)-А5(у)2 + А7(у))1. Дш(у)1. АЗ(у)-А7(У)- 1

80. Динамическая составляющая нагрузки, действующей на ось транспортного средства, кН/см 100000

81. Динамическая составляющая нагрузки, действующей на ободья колёс, кН/см1. Рц/(у) :=шш'Ч'а(у) 100000

82. Программа расчёта средних квадратических значений вертикальных виброускорений подрессоренной части транспортного средства с внутренним подрессориванием колёс без подвески

83. Подрессоренная масса, кг Масса шины, кг

84. Коэффициент нормальной жёсткости шины, Н/м Коэффициент нормальной жёсткости колеса, 11/м Коэффициент неупругого сопротивления шины, Нс/м Коэффициент неупругого сопротивления колеса, Нс/м

85. Третьеоктавная центральная частота, рал/с:= 0. 1еп£1И(у) 1р.:= v•l■y¡Ц

86. А1.:=М-(р.) + 2-11кр. + 2-ск А2.:= 2-^Г|к-р. + ск| АЗ. := 2-|г|ш-р. +

87. А4. := 2-тш^р.^2 + 2-(г)к + г|ш)-р. + 2-(ск + сш)1. М : = 412шш := 15сш = 196390ск: = 2900001. Пш := 20001. Пк: = 20005 1