Введение к работе
В диссертации устанавливаются фундачоиташпіе закономерности динамических процессов нестационарного ісачонил деформируемого колеса,т.е. формулируются определяющие уравнения теории качения,и на этой основе рассматривается динамика колесных систем. Теории качання, предложенные d основополагающих работах М.В.Келднша.А.Ю.ІІшгон-окого, ИЛ'окара, F. Саакюь , Ю.И.Неимарка, Н.Л.Фуфаева,В.5с№рре., З.С.Гоздека и др., учитывают прекде всего свойства деформируемого колеса существенно ванные в динамике систем с качением. Именно з эусле отого направления лежат основино результати данной диссертации. При таком подходе детали внутреннего устройства деформируемо-то колеса оказываются несущественными и отражаются только з значе-шях его параметров(констант теории).Поэтому колесо с шиной может іьггь представлено с помощью достаточно простой модели ,что подтверж-вется результатами модельной теория Л.Ю.Путинского и широким применил ем теорнн М.В.Келдыша для описаний поведения совершенно различ-:ых по конструкции деформируемых колес в динамике колесных систем. Актуальность темы и ее практическое, значение. Системы о каче-ием,включающие деформируемое колесо,строко распространены в тех-ике (автомобиль .колесный трактор,самолет на взлетно-посадочной олосе.мотоцикл.железнодорожный состав и другой колесный транспорті вменяющаяся во времени(нестационарная)реакция связи, возникающая контакте между катящимся деформируемым колесом я опорной поверх-остью,определяет в значительной мере динамику, управляемость и зтойчивость движения таких систем. Учет деформируемости выдвигает тожную проблему адекватного описания связи "катящееся деформируете колесо - опорная поверхность". Решение этой проблемы соотавля-1 предмет теорий качения. Уравнения, описывающие нестационарную )акцию,действующую со стороны опорной поверхности на деформируе->е колесо (колесо о шиной) в области контакта, в зависимости от ізовнх переменных,связанных с законом движения жесткого диска ко-ica,являются определяющими уравнениями теорий качения. Последние дяются необходимым компонентом описания систем,включающих коле-с шиной, и широко используются в исследовании динамики колес-х систем.
В то же время в механике нестационарно катящегося деформиру-ого колеса имеется ряд нерешенных проблем. Известные теории ка-
чеїшя очень часто базируются на феноменологическом подходе,для которого характерно введение различных гипотез и экспериментальное определение большого числа констант теории,причем область применимости данных теорий остается часто невыясненной. Как правило, учитываются не все шесть степеней свободы жесткого диска колеса и не все шесть составляющих обобщенной реакции опорной поверхности в области контакта. Не всегда учитываются ширина и длина области контакта,оказывающие часто существенное влияние на динамику системы. В недостаточной степени изучено нестационарное качение с учетом скольжения в области контакта и всех шести составляющих реакции, когда продольная и боковая составляющие не малы.Практическ.' нет данных (или они единичные) по экспериментальному подтверадениі теории частотными методами для продольной составляющей реакции и некоторых других составляющих.Большие трудности вызывает определе ние многочисленных констант,входящих в различные теории качения. Поэтому тема данной диссертационной работы актуальна и имеет теоретическое, прикладное іг практическое значение .На актуальность раз работки теории нестационарного качения указывалось А.И.Лурье.
Цель работы заключается а исследовании фундаментальных закономерностей процесса нестационарного качения деформируемого колес и,таким образом, в формулировании определяющих уравнений наиболее полной теории качения без применения гипотез, характерных для известных феноменологические подходов, в оценке точности известных теорий и гипотез,лежащих в их основе,с использованием аналитических и экспериментальных методов и в решении слоиннх конкретных 3! дач динамики колеоных систем с применением развитой теории. Научная новизна и положения, выносимые на защиту: I, Основываясь на модельном подходе и без использования типі тез, являющихся неотъемлемым компонентом известных феноменологических теорий,развита наиболее полная и компактная с точки эрени. формы представления теория нестационарного качения деформируемог колеса,принимая во внимание все шесть' составляющих обобщенной ре акции в области контакта и шесть степеней свободы жесткого диска колеса,а также размеры пятна контакта.Основной вариант теории на чзшш представлен 9 интегро-дифференциальными уравнениями с запаздыванием. 2. На основе теории М.В.Келдыша и методов,предложенных Ю.И.Неймарком и Н.А.Фуфаевым, получена серия вариантов те рпп качения с дкфферешщалъныма урашенляш более низкого пордвд
вытекающих из основного варианта теории. Показано,что известные феноменологические и моделышо теории следуют из развитой. 3. Построено обобщение теории М.В.Келдыша с учетом шести степеней свободы диска колеса и шести состєзляющих реакции в области контакта без учета и с учетом частичного скольжения, а также размеров последней и произвольных движений колеса по опорной, плоскости. 4.Оценена точность известных теорий качения и лежащих в их основе гипотез. 5. Установлены зависимости для.совокупности констант теории качения через минимально необходимое число входных параметров колеса с шиной (всего девять) и разработаны соответствующий алгоритм и программа для определения констант на ЭВМ. 6. Экспериментально с применением частотных методов проверен ряд зависимостей для составляющих реакции и презде всего для продольной и с учетом скольжения в контакте также.Разработаны соответствующие методики и стенды, защищенные авторскими свидетельствами. 7. Решены сложные и вытекающие из запросов машиностроения задачи динамики колесных систем с применением также численных методов (устойчивость управляемых колес трактора МТЗ, динамика разгона трактора, колебания самоориенти-рующихся колес полуприцепа МАЗ и др.). 8. В развитие подхода А.Ю.йшлинского дано описание качения деформируемого колеса по уп-руговязкопластическому основанию.
Практическая ценность работы заключается в том, что результаты диссертации позволяют исследовать динамику колесных систем более обоснованно и точно, поскольку гораздо более точно и в полном объеме учитывается механика взаимодействия колеса с опорной плоскостью и ряд новых факторов, которые обычно не принимались во внимание либо учитывались с недостаточной точностью. Решена проблема определения многочисленных констант теории, без которых исследование динамики конкретной системы невозможно. Полученные в диссертации результаты позволяют оценить погрешности того' или иного упрощенного варианта теории, что также очень ваяно для практики. Это позволило в уточненной постановке дать в диссертации решение ряда сложных прикладных задач динамики колесных систем. Результаты работы в виде инженерной .методики,алгоритмов,программ и стендов внедрены на МТЗ, МАЗ, в НИИКГШ, НИЙШП, а также в учебном процессе кафедры "Тракторы" ЕЛИ.
Апробация работы. Основные результаты диссертации опубликованы в одной монографии, 56 работах,среди которых 4 авторских сви-
детельетва, к доложены на следующих конференциях и семинарах: Научно-техническая конференция молодых ученых Белоруссии, техн. -и с/х науки (Минск,1969 г.); Шестой Всесоюзній научно-технический семинар "Опыт работы по улучшению устойчивости и управляемости автомобиля..." под руководством Я.М.Пеазнера (Москва,НАШ,1970 г.); Конференция по колебаниям механических систем (Киев,1971 г.); Семинар кафедры "Динамика машин и теория управления" под руководством Ю.ІГ.Нейі'.гарка (Горький,ГГУ,1971 г.); Семинар кафедры "Механика и процессы управления" под руководством А.И.Лурьо (Ленинград, ЛШ, 1973 г.); Семинар по проблемам механики под руководством Я.Г.Па-новко (Ленинград,ЛКИ,1973 г.); Семинар по механике систем,твердого тела и гироскопов под руководством А.Ю.Ишлинского,Д.М.Климова, Е.А.Девяшша (Москва, ШМ АН СССР,1973,1905 гг.); Семинар по гидродинамике под руководством И.Я.Кочаной (Москва, НШ.1 АН СССР,1983 г.); Семинар но механике сплошной оредн под руководством Н.Х.Ару-тюняна и В.М.Александрова (Москва, 1ПШ АН СССР,1986 г.); Республиканский семинар по теорзтнческой механике (Минск, 1971,1974 it.); Семинар по методам рошеная обратных задач динамики под руководством А.С.Галиулляна (Москва, УДНД985 г.); Всесоюзная конференция по проблемам нелинейных колебаний механических систем (Киев,1974 г.; Горький, 1907 г.); Семинар НИИ прикладной математики и киберіе-тики под руководством Ю.И.Нойшрка (Горький,1975 г.); Семинар по качению эластичного колеса под руководством А.С.Литвинова (Моск-ва.МАДИ,1975-1977,1979,1981,1986 гг.); Научно-техгшчеокая конференция "Повышение эффективности проектирования и испытания автомобилей" (Горькні), 1934,1987 гг.); Республиканская научно-методическая конференция "Псошодеііствио ходовых систем с почвогруатом" (Минск,1983 г.); Семинары и заседания кафедры "Автомобили" ЕПИ под руководством И.С.Цитовича (Минск,1969 г.), кафедри "Тракторы" Н1И под руководством В.В.Гусышва (Мыюк,1972,1974,1970 гг.) и кафедры "Теоретическая механика" НШ; Научно-техническая конференция преподавательского состава Ы1И (Минск,1969-1989 гг.); Первая Всесоюзная конференция "Проблемы шин и рвзинркорднцх композитов" (Москва,1909 г.).
Структура работы. Диссертация состоит нз введения, 8 глав, заключения, списка литературы (19 с), приложения (28 с.) и включает 301 с. машинописного текста, 43 с. рисунков и 15 с.таблиц.
