автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Разработка методики выбора конструктивных параметров одноосного прицепа с учетом дорожных условий и активной безопасности малотоннажного автомобильного поезда

На правах рукописи

Шустов Антон Васильевич

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОДНООСНОГО ПРИЦЕПА С УЧЕТОМ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ И АКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ МАЛОТОННАЖНОГО АВТОМОБИЛЬНОГО ПОЕЗДА

05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

2 8 ОКТ 2015

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград - 2015

005563736

Работа выполнена на кафедре «Автомобильный транспорт» в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет»

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Комаров Юрий Яковлевич.

Официальные оппоненты:

Рассоха Владимир Иванович

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет», кафедра. «Автомобильный транспорт», профессор.

Ведущая организация

Юркевич Андрей Владиленович

кандидат технических наук, ФГБУН «Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук», отдел механики транспортных машин, старший научный сотрудник.

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский дорожный научно-исследовательский институт «РОСДОРНИИ»

Защита состоится «27» ноября 2015 года в часов на заседании

диссертационного совета Д 212.028.03, созданного на базе Волгоградского государственного технического университета по адресу: 400005, г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета и на сайте http://vstu.ru/files/ thesis defence/11048/shustov anton vasilevich.pdf.

Автореферат разослан « 46 » DttluJ^Q^-L 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Ляшенко Михаил Вольфредович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Особенностью несущей конструкции одноосного прицепа является наличие дышла, которое воспринимает часть веса прицепного звена с перевозимым грузом и обеспечивает связь между автомобилем-тягачом и прицепом. В связи с этим к дышлу прицепа предъявляются высокие требования по прочности и долговечности. Отличие конструкции дышла одноосного прицепа от рамы транспортных машин большой грузоподъемности не позволяет использовать традиционные методы и способы повышения его прочности и долговечности, так как это неизбежно приведет к увеличению размеров дышла, его массы и стоимости изготовления, что недопустимо в условиях массового производства.

Требуемые прочность и долговечность дышла могут быть обеспечены путем оптимизации массовых, геометрических параметров и упругих характеристик подвески одноосного прицепа. Данный вопрос на современном этапе научно-технического прогресса мало освещен. Отсутствие методик оптимизации конструкции прицепа приводит к выпуску техники, несущая система которой далека от рациональной по требованиям прочности, долговечности и безопасности движения малотоннажного автомобильного поезда. Использование методик позволит получить уже на стадии проектирования образцы изделий с заданными эксплуатационными качествами и снизить объем доводочных испытаний.

Таким образом, актуальными являются методы выбора массовых, геометрических параметров и упругих характеристик подвески одноосных прицепов под типовые условия эксплуатации малотоннажных автомобильных поездов.

Цель работы — создание инженерного метода выбора конструктивных параметров одноосного прицепа на стадии проектирования с учетом дорожных условий и сохранения показателей активной безопасности малотоннажного автомобильного поезда на требуемом уровне.

Задачи исследования:

- выявить типовые неровности дорожного покрытия загородных дорог, оказывающие внешние воздействия на несущую систему одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда;

- разработать математическую модель движения малотоннажного автомобильного поезда, учитывающую влияние конструктивных параметров одноосного прицепа на нагруженность и долговечность дышла прицепа в условиях движения по участкам дорог с типовыми неровностями;

- оценить влияние конструктивных параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда на нагруженность и долговечность его дышла при внешнем воздействии на несущую систему типовых неровностей загородных дорог, а также на эффективность торможения и поперечную устойчивость при прямолинейном движении;

з

- разработать методику выбора конструктивных параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда по показателю «долговечность дышла» с учетом возмущений от типовых неровностей дорог и эффективности торможения и поперечной устойчивости при прямолинейном движении;

- разработать алгоритм решения конкретных задач, позволяющий проводить сравнительную оценку наборов параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда, оптимальных для типовых неровностей загородных дорог;

- разработать рекомендации по проектированию одноосного прицепа, направленные на повышение долговечности дышла прицепного звена с учетом активной безопасности малотоннажного автомобильного поезда.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:

- на основе статистического, корреляционного и вейвлет анализов данных продольного микропрофиля загородных дорог Европейской части Российской Федерации выявлены типовые неровности загородных дорог, которые определяют режимы нагружения дышла одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда;

- разработаны математическая модель движения малотоннажного автомобильного поезда по участку дороги со случайным профилем и методика исследования влияния конструктивных параметров одноосного прицепа на нагруженность дышла одноосного прицепного звена, реализованные в виде прикладных программ;

- применительно к малотоннажному автомобильному поезду получены регрессионные зависимости влияния конструктивных параметров прицепного звена на нагруженность дышла при воздействии типовых неровностей;

- разработана методика выбора параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда по критериям: прочность и долговечность дышла, тормозная эффективность малотоннажного автомобильного поезда и поперечная устойчивость прицепного звена при прямолинейном движении.

Практическая значимость. Использование полученных в диссертационном исследовании регрессионных зависимостей, разработанной методики и рекомендаций в опытно-конструкторских разработках одноосных прицепов малой грузоподъемности позволит осуществлять выбор параметров прицепа, обеспечивающих требуемые прочность, долговечность дышла, тормозную эффективность малотоннажного автомобильного поезда и поперечную устойчивость при прямолинейном движении. Внедрение методики сократит временные и трудовые затраты на определение конструктивных параметров при создании новых моделей одноосных прицепов.

Методы исследования. При проведении исследований использовались методы статистической обработки экспериментальных данных, корреляционно-регрессионного анализа экспериментальных данных, математическое моделирование движения малотоннажного автомобильного поезда по участку

дороги со случайным профилем, методы теории эксперимента и итерационные методы поиска оптимального решения.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты статистической обработки и корреляционно-регрессионного анализа микропрофилей участков загородных дорог Европейской части Российской Федерации;

- математическая модель малотоннажного автомобильного поезда, описывающая прямолинейное равномерное движение по участку дороги со случайным профилем;

- результаты оценки влияния конструктивных параметров одноосного прицепа на среднеквадратическое отклонение напряжений в опасном сечении его дышла на участке дороги с типовыми неровностями;

- результаты оценки влияния конструктивных параметров одноосного прицепа на тормозную эффективность малотоннажного автомобильного поезда и его поперечную устойчивость при прямолинейном движении;

- методика и алгоритм выбора конструктивных параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда по условию минимизации динамической нагруженности дышла;

- рекомендации по выбору параметров одноосного прицепа при его проектировании с учетом прочности и долговечности дышла прицепного звена, а также активной безопасности малотоннажного автомобильного поезда.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается научно обоснованными методами статистического и корреляционно-регрессионного анализа, использованием методов теоретической механики для построения математической модели движения малотоннажного автомобильного поезда и сопротивления материалов, а также методами численного эксперимента.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались на научно-технических конференциях ВолгГТУ в 2010 - 2014гг. (г. Волгоград), на международных научно-технических конференциях «Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств» в 2010-м, 2012-м, 2014-м гг. (г. Пенза), на научно-технической конференции «Проблемы строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог Юга Российской Федерации и пути их решения» в 2009г. (г. Волгоград), на научно-технической конференции «Прогресс транспортных средств и систем-2009» в 2009 г. (г. Волгоград), на 71-й международной научно-технической конференции «Безопасность транспортных средств в эксплуатации» в 2010 г. (г. Нижний Новгород), на XI научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2010 г. (г. Ставрополь), на международной научно-технической конференции «Транспортные и транспортно-технологические системы» в 2011 г., на всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 55-летиюТюмГНГУ, «Проблемы функционирования систем транспорта» в 2011 г. (г. Тюмень), на X международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии

в транспортных системах» в 2011 г. (г. Оренбург), на IX международной заочной научно-технической конференции «Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России: организация автомобильных перевозок и безопасность дорожного движения» в 2013 г. (г. Пенза).

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 16 печатных работ, в том числе 6 - в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных литературных источников, содержит 161 страницу машинописного текста, 48 рисунков, 19 таблиц, 1 блок-схему, библиографию из 159 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследования, определены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе проведен обзор работ, направленных на исследование движения автопоезда, эффективности торможения и устойчивости как при торможении, так и при прямолинейном движении. В главе также выполнен анализ результатов исследований, направленных на оценку прочности и долговечности несущих систем транспортных машин в процессе их эксплуатации. Рассмотрены существующие методы расчета на прочность, долговечность несущих систем и методы оптимизации.

В области тормозной динамики автопоезда выполнены работы Т. Кадришаевым, М.М. Щукиным, Я.Х. Закиным, Е.С. Хариным, А.Н. Солнцевым, A.B. Жестковым, A.JI. Кузнецовым, И.М. Бендасом. Отдельно отмечены работы Е.И. Железнова, Е.Ю. Липатова, С.А. Ревина, АЛ. Ревина, Аль-Дахмаши Абдуль-Нассера, в которых уделено внимание специфике торможения малотоннажного автопоезда. Вопросам совершенствования поперечной устойчивости звеньев автомобильного поезда при прямолинейном движении посвящены работы М.М. Бахмутского, Ю.М. Власко, H.A. Взятышева, A.B. Жукова, Б.В. Кисуленко, И.Н. Шестакова, М.П. Малиновского, Ш.М. Гохмана, Н.Е. Левина, А.И. Аксенова.

Анализ работ, посвященных исследованию влияния конструктивных параметров одноосного прицепа на эксплуатационные качества автомобильного поезда, показал, что выбор конструктивных параметров прицепного звена автопоезда необходимо вести с учетом распределения сцепного веса между осями тягача (Rzu) и критической скорости (Ткр). Разработанные методики оценки тормозной эффективности и устойчивости основаны на аналитических зависимостях, что упрощает их применение при проектировании.

Вопросам прочности и надежности рам транспортных машин посвящены работы JI.H. Орлова, В.Н. Зузова, М.И. Горбацевича, A.A. Иванова,

A.П. Мельчакова, B.C. Фильзенштейна, Ж.Ю. Моисеенко, П.Д. Павленко, С.Ю. Лушникова, К.Э. Сибгатуллина, Ю.А. Полякова, В.К. Магомедова,

B.А. Колокольцева, М.В. Аврамова, Т.В. Астахова, А.И. Панова, В.В. Сафонова.

Исследованиями установлено следующее:

- основными причинами отказов прицепной техники являются усталостные трещины рам и грузовых платформ;

- при проведении проектных расчетов прицепного звена необходимо в первую очередь обратить внимание на наиболее нагруженные зоны, а именно сцепные шкворни, плиты, сцепные петли, дышла и лонжероны в месте расположения кронштейнов подвески.

Вопросам совершенствования методов проектирования несущих конструкций транспортных машин по условию усталостной прочности и долговечности посвящены работы многих отечественных и зарубежных ученых: М.В. Аврамова, Т.В. Астаховой, Альдайуб Зияда, В.В. Болотина, А.П. Бондаренко, И.Д. Галимянова, Б.В. Гольда, JI.A. Жогова, В.Н. Зузова, A.A. Иванова, В.П. Когаева, В.А. Колокольцева, В.П. Копрова, Р.В. Кугеля, В.П. Макеева, А.П. Мельчакова, Ж.Ю. Моисеенко, П.Д. Павленко, Ю.А. Полякова, В .А. Светлицкого, C.B. Серенсена, К.Э. Сибгатуллина, А.Е. Сичко, Ф.А. Фараджиева, B.C. Фильзенштейна, и таких зарубежных ученых как: L.F. Coffin, S.S. Manson, J. Morrow, H.J. Beermann, D. Fuch, H. Oehlschlaeqer.

В общем случае оценка усталостной прочности и долговечности рамы проводится в три этапа: на первом выполняется расчет показателей плавности хода транспортной машины как абсолютно твердого тела, на втором выполняется анализ напряженно-деформированного состояния с учетом упругих деформаций несущей системы транспортной машины, на третьем непосредственно определяются ресурс и долговечность рамы. Методики ГОСТ Р ИСО 7641-1-93 не позволяют провести оценку напряженно-деформированного состояния дышла одноосного прицепа при переменных нагрузках.

Эффективным способом создания несущих систем транспортной машины оптимальной конструкции является проектирование с помощью балочных или оболочечных моделей, окончательное решение по параметрам принимается по результатам проверки для объекта в целом. Решение данной задачи возможно с помощью итерационных методов параметрической оптимизации.

Вторая глава посвящена анализу результатов обработки данных ровности загородных дорог Европейской части Российской Федерации с использованием методов статистического, корреляционно-регрессионного и вейвлет анализов.

Исследованиями микропрофиля дорог Европейской части Российской Федерации установлено следующее:

- методы оценки ровности автомобильной дороги в процессе ее эксплуатации недостаточны, т.е. существующие методы малопригодны для исследования неровностей, длина которых превышает 6 м. Методы контроля ровности покрытия дорога, позволяющие выявить неровности большой длины, не являются обязательными для использования в эксплуатации;

- отсутствие предписаний по контролю неровностей, длина которых более 5-6 м, приводит к их «беспрепятственной» деградации (ухудшению ровности). В этой связи необходимо учитывать неровности большой длины при проведении

прочностных расчетов элементов несущих конструкций транспортных машин, эксплуатируемых на дорогах с твердым покрытием;

- экспериментальные данные показали, что среднеквадратические отклонения ординат продольных микропрофилей автомобильных дорог Европейской части Российской Федерации находятся в интервале [6 мм: 25 мм]. Средняя величина среднеквадратического отклонения ординат микропрофилей участков дорог составила 0,016 м (16 мм);

Длина корреляционной связи м —Экспериментальная кривая участка №2 дороги МЗ

-Аппроксимирующая кривая участка Ла2 дороги МЗ

-Экспериментальная кривая участка №2 дороги Мб

—Аппроксимирующая кривая участка №2 дороги Мб Экспериментальная кривая участка №5 дороги М4

-Аппроксимирующая кривая участка №5 дороги М4

Рисунок 1 — Нормированные корреляционные функции некоторых участков автомобильных дорог Европейской части российской Федерации

- для исследуемых автомобильных дорог длина доминирующей неровности левых полос наката составила 19,149 м, правых полос наката - 19,179 м. Длины доминирующих неровностей продольного профиля левых полос наката расположились на интервале [6,538 м: 30,620 м], правых полос наката - [5,946 м: 29,613 м]. Корреляционные функции микропрофилей левой и правой полос наката участка дороги при т0ж-*оо имеют колебательный характер, что указывает на гармоническую составляющую в продольном профиле;

- численное значение неровностей на участках улично-дорожной сети города Волгограда с 2008 по 2010 год увеличилось в среднем на 350 см/км, а доля маршрутов пассажирского транспорта, имеющая недопустимые значения ровности, достигла 40 %.

В третьей главе приведено описание математической модели движения малотоннажного автопоезда, которая позволяет оценить нагруженность дышла одноосного прицепа при равномерном прямолинейном движении с учетом поглощающей и сглаживающей способностей шин, а также тягового усилия, создаваемого силовой установкой тягача. Математическая модель включает в себя 36 дифференциальных уравнений.

Для описания случайного воздействия на неподрессоренные части звеньев автопоезда использовалась корреляционная функция вида:

Р, (О = А„ • е-" + £ А|к • е-" . соз(р|к ■ х)

0)

Автопоезд оснащен жестким беззазорным тягово-сцепным устройством, соответственно математическая модель не учитывает наличие зазора и упругих деформаций. Усилия в сцепном устройстве определяются с учетом линейных перемещений ввертикальной и горизонтальной плоскостях точки сцепки, а также линейных и угловых перемещений подрессоренных частей прицепного звена.

Решение системы дифференциальных уравнений осуществлялось с помощью численного метода Рунге-Кутта 4-ого порядка. Адекватность математической модели подтверждена с помощью экспериментальных данных. Расхождение экспериментальных и расчетных данных не превышает 0,3... 15,6 %.

Четвертая глава содержит результаты исследования влияния конструктивных параметров прицепа на среднеквадратическое отклонение напряжения в опасном сечении дышла азМ, определены скорости движения автомобильного поезда, опасные с точки зрения максимального влияния конструктивных параметров на

Общая методика проведения исследования основана на использовании численного эксперимента. Влияние конструктивных параметров одноосного прицепа на среднеквадратическое отклонение напряжений в опасном сечении его дышла оценивалось с помощью методов теории планирования эксперимента. В настоящей работе использована семифакторная модель, полученная по результатам расчетов на базе ортогональных центрально-композиционных планов второго порядка со «звездным плечом» а=±2,086. Искомый полином при этом имеет вид:

где Ьо, 6,-, Ьу, Ьц - коэффициенты уравнения регрессии, - факторы, влияющие на систему, у — оцениваемы параметр.

Факторами выбраны следующие конструктивные параметры одноосного прицепа: статический прогиб упругих элементов подвески прицепа длина колесной базы 1Р, доля длины дышла в величине длины колесной базы Лт масса подрессоренных Мшп неподрессоренных т^ частей, радиальная жесткость шины колес одноосного прицепа Сш и вертикальное статическое усилие в сцепном устройстве

Дополнительно в качестве показателей для оценки конструкции одноосного прицепа малой грузоподъемности были выбраны отклонения нормальных реакций на осях автомобиля-тягача от нормальных реакций на осях одиночного автомобиля при торможении и критическая скорость прямолинейного движения малотоннажного автомобильного поезда по условию поперечной устойчивости прицепного звена.

Комплексный анализ показал, что имеется возможность снижения среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении дышла одноосного прицепа малой грузоподъемности путем выбора его конструктивных

(2)

(.1

|=и-1

1-1

параметров. При этом выбор параметров должен осуществляться отдельно для участков дорог со средними длинами неровностей 6,5 м и 19,08 м. Параллельно в процессе поиска оптимальных параметров следует выполнять оценку показателей безопасности движения малотоннажного автомобильного поезда: тормозную эффективность и поперечную устойчивость прицепного звена при прямолинейном движении.

Наличие линейного и слабо выраженного экстремального характеров зависимостей среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении дышла от конструктивных параметров прицепа не позволяют использовать традиционные способы поиска оптимальных решений.

Выполненный с помощью функции Харрингтона анализ показал, что при имеющихся начальных конструктивных параметрах одноосного прицепа имеется возможность снижения о/х^ и повышения активной безопасности малотоннажного автомобильного поезда путем выбора на стадии проектирования его конструктивных параметров.

В пятой главе изложена методика выбора конструктивных параметров одноосного прицепа. Алгоритм поиска конструктивных параметров одноосного прицепа малой грузоподъемности показан в виде блок-схемы на рис. 2, который включает шесть этапов.

На первом этапе выбираются размеры поперечного сечения дышла одноосного прицепа МАП в соответствии с методами ГОСТ Р ИСО 7641-1-93. Одновременно определяются предел выносливости материала и факторы, его снижающие, с учетом технологии изготовления дышла прицепа и условий его эксплуатации.

На втором этапе осуществляется выбор участка дороги и скорости движения автопоезда. Критерием выбора участка дороги и скорости является сила влияния конструктивного параметра на среднеквадратическое отклонение напряжений в опасном сечении дышла.

Выбор конструктивных параметров одноосного прицепа по условию минимального среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении дышла выполняется на третьем этапе. В процессе определения параметров конструкция прицепа дополнительно оценивается по следующим критериям: отклонение нормальных реакций на осях тягача от нормальных реакций одиночного автомобиля при торможении (Д), полная масса прицепного звена (Мювнм), вертикальное статическое усилие критическая скорость по условию возникновения незатухающих поперечных колебаний (Ух).

Задача многокритериальной параметрической оптимизации конструкции прицепа решается модифицированным генетическим алгоритмом оптимизации с динамическими штрафами, в основу которого положена функция соответствия вида (3).

еуа1(х) = /(х) + СС ■ 1)" ■ 8УС(рх) (3)

где /(х) - целевая функция; (С^)а-БУСф,х) - функция расчета динамического штрафа, для большинства практических задач достаточно использовать следующие параметры функции соответствия: С=0,5; а=Д=2,0.

На этапах четыре и пять выполняется комплексный анализ результатов оптимизации конструкции прицепа, который заключается в построении и анализе вспомогательных таблиц. Отдельным элементом методики является проверка конструкции на любом другом участке дороги. В итоге получается единственная совокупность параметров прицепа, удовлетворяющих минимальному среднеквадратическому отклонению напряжений в опасном сечении дышла и обеспечивающих требуемый уровень основных эксплуатационных свойств МАП.

На шестом этапе с использованием характеристик усталостной прочности материала дышла проводится расчет его срока службы. Удовлетворительной считается конструкция прицепа, для которой срок службы дышла превосходит срок службы, установленный либо техническим заданием, либо Положением о техническом обслуживании и ремонте.

Рисунок 2 - Алгоритм выбора конструктивных параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда Методика выбора конструктивных параметров применялась к прицепным

звеньям МАП ВАЗ 2123 и МАП УАЗ 3163.

Таблица 1 - Результаты проверки конструктивных параметров одноосного прицепа, полученных в результате оптимизации_

Модель автопоезда Величина атт(хО, МПа

в результате оптимизации при проверке

19,08 м 6,5 м 6,5 м 19,08 м

1 2 1 2

МАП В АЗ 2123 27,39 24,59 30,01 21,97

МАП УАЗ 3163 3,69 2,77 2,11 4,20

Величины ^о и Ьр прицепа МАП ВАЗ 2123, оптимальные для участка дороги с неровностью длиной 19,08 м, не являются таковыми для дороги с неровностями 6,5 м. Предпочтительны параметры, полученные для дороги с неровностью 6,5 м. В этом случае срок службы дышла увеличивается с 125 тыс. км до 156 тыс. км. Параметры прицепа МАП УАЗ 3163, полученные на участке дороги с длиной неровности 19,08 м, способствуют снижению с(х/) при движении по участку дороги с неровностью 6,5 м. В этом случае ожидаемый ресурс дышла прицепа составляет 801,83 тыс. км.

Лт, м

БО.Н

Сш, кН/м

йуг, м

Ьр, м

Д,%

Мнп, кг

-Начальная совокупность конструктивных параметров

-Совокупность конструктивных параметров, выбранных для дороги с неровностью 19,08 м -Совокупность конструктивных параметров, выбранных для дороги с неровностью 6,5 м

о; МАП ВАЗ 2123

И),Н,

Сш, кН/м

,Ьр, м

Д,%

Мнп, кг" Мпп, кг

-Начальная совокупность конструктивых параметров

-Совокупность конструктивных параметров, выбранных для дороги с неровностью 19,08 м -Набор конструктивных параметров, выбранных для дороги с еровностью 6,5 м

ф МАП УАЗ 3163

Рисунок 3- Результаты выбора конструктивных параметров одноосного прицепа

Использование предложенной методики позволяет на стадии проектирования определить конструкгавные параметры, обеспечивающие долговечность дышла и сохранение на требуемом уровне показателей тормозной эффективности и устойчивости прямолинейного движения МАП.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Создан инженерный метод выбора конструктивных параметров одноосного прицепа малой грузоподъемности на стадии проектирования с учетом дорожных условий и сохранения показателей активной безопасности малотоннажного автомобильного поезда на требуемом уровне.

2. Выявлены основные геометрические параметры типовых неровностей загородных дорог Европейской части Российской Федерации. Средняя величина среднеквадратического отклонения ординат микропрофиля дорог составила 16 мм. Корреляционным анализом установлено наличие гармонической составляющей. Длины типовых неровностей продольного профиля левых полос наката расположились в интервале [6,538 м: 30,620м], правых - [5,946 м:

12

29,613 м]. Средняя длина типовой неровности левых полос наката составила 19,149 м, правых - 19,179 м.

3. Разработана математическая модель движения малотоннажного автомобильного поезда по участку дороги со случайным продольным профилем, учитывающая изменение крутящего момента двигателя при продольных колебаниях звеньев поезда, трансмиссию тягача, поглощающую и сглаживающую способности шины. Проверка адекватности модели показала хорошую сходимость (0,3... 15,6 %) с результатами экспериментальных данных.

4. Получены регрессионные зависимости, позволяющие качественно и количественно оценить влияние конструктивных параметров прицепного звена малотоннажного автомобильного поезда на среднеквадратическое отклонение напряжений в опасном сечении его дышла при воздействии типовых неровностей.

5. Оценено влияние конструктивных параметров одноосного прицепа на среднеквадратическое отклонение напряжений в опасном сечении его дышла на участках дорог с типовыми неровностями. Так, увеличение значимых параметров приводит к увеличению среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении дышла. В случае МАП ВАЗ 2123: при увеличении колесной базы прицепа £р на 200 мм рост величины а(х^ составляет 15,32 %; при увеличении на 7 % доли 5 длины дышла прицепа рост - 13,63 %, при увеличении вертикального статического усилия на 370 Н рост - 9,3 %.

В случае МАП УАЗ 3163: при увеличении на 7 % доли 5 длины дышла прицепа рост величины а(х^ составляет 59 %, при увеличении вертикального статического усилия на 370 Н рост а(х^ - 6,9 %, а при увеличении колесной базы прицепа 1Р на 200 мм величина напротив, снижается на 8,0 %.

6. Установлено, что влияние конструктивных параметров на среднеквадратическое отклонение напряжений в опасном сечении дышла одноосного прицепа усиливается с ухудшением ровности дорожного покрытия и увеличением скорости движения автопоезда. Например, сила влияния параметра £р увеличивается на 24 %, параметра 5 на 30 %, параметра Мп на 31 % и параметра ^о на 22 %. Ухудшение ровности дорожного покрытия увеличивает силу влияния конструктивных параметров на среднеквадратическое отклонение напряжений в опасном сечении дышла прицепа примерно на 40 %.

7. Разработаны методика и алгоритм выбора конструктивных параметров одноосного прицепа. Предложены формы типовых таблиц и графического представления результатов выбора конструктивных параметров одноосного прицепа для анализа решений при различных типовых неровностях.

8. Увеличение долговечности дышла одноосного прицепа МАП ВАЗ 2123 на 40,54 % (156 тыс. км) достигается при колесной базе Ьр = 2150 мм, доле длины дышла в колесной базе 5 = 43 % и вертикальном статическом усилии = 242 Н.

Долговечность дышла прицепа МАП УАЗ 3163 увеличивается в 2 раза (801,83 тыс. км.) при колесной базе Ьр= 2455 мм, доле длины дышла в колесной базе 6 = 5,0 % и вертикальном статическом усилии 628,44 Н.

Основные положения диссертационного исследования опубликованы в

следующих работах:

1. Ганзин, C.B. Динамика изменения показателя ровности дорожного покрытия на улицах города Волгограда / C.B. Ганзин, ЮЛ. Комаров, A.B. Шустов // Материалы XL научно-технической конференции по итогам работы профессорско-преподавательского состава СевКавГТУ за 2010 год. Сб. тр. науч.-практ. конф. - Ставрополь: ГОУ ВПО «Сев.-Кавказ. гос. техн. ун-т», 2011. — С. 118-120.

2. Ганзин, C.B. Оценка ровности дорожного покрытия на улицах г. Волгограда по условиям обеспечения БДД / C.B. Ганзин, A.B. Дымченко, A.B. Шустов // Прогресс транспортных средств и систем-2009: матер, междунар. науч.-практ. конф. - Волгоград : ВолгГТУ [и др.], 2009. - С. 154 - 155.

3. Ганзин, C.B. Оценка ровности дорожного покрытия на улицах г. Волгограда по условиям обеспечения БДЦ / C.B. Ганзин, A.B. Шустов, Д.Д. Шакуров // Проблемы строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог Юга Российской Федерации и пути их решения: матер.науч.-техн. конф. -Волгоград: ВолгГАСУ [и др.], 2009. - С. 90 - 94.

4. Ганзин, C.B. Учет сглаживающей способности шины при моделировании движения транспортного средства по автомобильной дороге с неровностями покрытия / C.B. Ганзин, A.B. Шустов // Безопасность транспортных средств в эксплуатации : матер. 71-й междунар. науч.-техн. конф. - Н. Новгород : Нижегор. гос. техн. ун-т им. P.E. Алексеева, 2010. - С. 69 - 72.

5. Ганзин, C.B. Характеристика ровности дорожного покрытия на основных магистралях города Волгограда / C.B. Ганзин, A.B. Шустов, Нгуен Дык Хьем // Изв. ВолгГТУ. Сер. «Наземные транспортные системы» : межвуз. сб. науч. ст. - Волгоград: ВолгГТУ, 2012. - № 2. - С. 16 - 20.

6. Комаров, Ю.Я. К вопросу оценки ровности дорожного покрытия по критериям динамической прочности автотранспортных средств / ЮЛ. Комаров, C.B. Ганзин, A.B. Шустов // Известия ВолгГТУ. Сер. «Наземные транспортные системы». - 2010. - № 10. - С. 46 - 48.

7. Комаров, Ю.Я. Ровность дорожного покрытия как фактор безопасности дорожного движения / ЮЛ. Комаров, C.B. Ганзин, A.B. Шустов // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств : матер. VI междунар. науч.-техн. конф. - Пенза : ГОУ ВПО «Пенз. гос. ун-т архитектуры и строительства», Автомоб.-дорожный ин-т, 2010. - С. 336 - 339.

8. Оценка ровности дорожного покрытия на основных магистралях города Волгограда // Транспорт Российской Федерации / Гудков В.А. [и др.]; под ред. ЮЛ. Комарова. - М., 2012. - № 5. - С. 40 - 43.

9. Шустов, A.B. Влияние конструкционных параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда на нагруженность дышла в условиях эксплуатации / A.B. Шустов, C.B. Ганзин, Е.И. Самек // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств : матер. VIII междунар. науч.-

техн. конф. - Пенза: ФГБОУ ВПО «Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства», Автомобильно-дорожный ин-т, 2014. - С. 422-428.

10. Шустов, A.B. Влияние эксплуатационных факторов на нагрузочные режимы дышла одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда / A.B. Шустов, Ю.Я. Комаров, C.B. Ганзин // Прогрессивные технологии в транспортных системах : сб. ст. десятой междунар. науч.-практ. конф. — Оренбург: ФГБОУ ВПО "Оренбургский гос. ун-т", 2011. - С. 398 - 402.

11. Шустов, A.B. Исследование нагрузочных характеристик дышла одноосного прицепа малотоннажного автопоезда с учетом реального профиля дороги / A.B. Шустов, Ю.Я. Комаров, C.B. Ганзин // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств : матер. УП междунар. науч.-техн. конф. - Пенза: ФГБОУ ВПО «Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства», Автомобильно-дорожный ин-т, 2012. - С. 384 - 388.

12. Шустов, A.B. К вопросу выбора компоновочных параметров одноосного прицепа с учетом долговечности дышла и активной безопасности автомобильного поезда / A.B. Шустов, C.B. Ганзин, Ю.Я. Комаров // Известия ВолгГТУ. Сер. «Наземные транспортные системы». - 2014. - № 19. - С. 41 - 44.

13. Шустов, A.B. Математическое моделирование движения малотоннажного автопоезда по участку дороги с волнообразным продольным профилем / A.B. Шустов, Ю.Я. Комаров, Е.Ю. Липатов // Транспортные и транспортнс-технологические системы : матер, междунар. науч.-техн. конф. -ГОУ ВПО «Тюменский гос.нефтегаз.ун-т», 2011.-С. 311 -316.

14. Шустов, A.B. Оценка влияния эксплуатационных факторов на поперечные усилия, возникающие в тягово-сцепном устройстве малотоннажного автомобильного поезда / A.B. Шустов, Ю.Я. Комаров, C.B. Ганзин // Проблемы функционирования систем транспорта : матер, всерос. науч.-практ. конф. студ., аспир. и молод, ученых, посвящ. 55-летию ТюмГНГУ. - Тюмень : ФГБОУ ВПО «Тюмен. гос. нефтегаз. ун-т», Ин-т транспорта, 2011. - С. 470 - 474.

15. Шустов, A.B. Оценка применяемых методов диагностики ровности покрытия автомобильных дорог при их эксплуатации / A.B. Шустов, C.B. Ганзин, Е.И. Самек // Известия ВолгГТУ. Сер. «Наземные транспортные системы». -2013.-№21.-С. 100-103.

16. Шустов, A.B. Результаты исследований ровности автомобильных дорог / A.B. Шустов, C.B. Ганзин, Е.И. Самек // Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России: организация автомобильных перевозок и безопасность дорожного движения : матер. IX междунар. заоч. науч.-техн. конф. -Пенза : ФГБОУ ВПО «Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства», Автомобильно-дорожный ин-т, 2013. - С. 207 - 212.

Подписано в печать 01.10.2015 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать трафаретная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 623.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета. 400005, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28, корп. №7.