Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор состояния проблемы, история создания подвески гусеничных машин 12
1.1 История разработки шасси гусеничных машин 12
1.2. Классификация систем подрессоривания и особенности их конструкций 40
1.3. Конструкция гидравлического амортизатора как элемента механизма подвески танка Т-80 50
1.4. Исходные данные при расчетах подвески гусеничной машины 56
1.4.1. Параметры внешней среды, используемые в расчетах систем подрессоривания гусеничных машин 56
1.4.2. Показатели плавности хода машины при установившемся движении по неровностям 60
1.5 Математические модели динамики машин 62
1.6. Задачи, решаемые в диссертации 67
2. Модели движения гусеничной платформы в условиях естественных трасс 69
2.1. Обоснование допущений и определение количества обобщённых координат при моделировании движения многоцелевой гусеничной платформы в условиях естественных трасс 69
2.2. Предельные режимы движения многоцелевой гусеничной платформы по критерию полного использования возможностей энергоемкости подвески 76
2.2.1. Моделирование динамики преодоления платформой единичных препятствий 86
2.3. Экспериментальное определение предельных по пробою подвески скоростей движения МГМ в условиях естественных трасс 96
2.3.1. Средства и методика экспериментального определения предельных режимов движения машины по критерию пробоя подвески 97
2.3.2. Проведение испытаний. Обработка полученной информации.. 100
2.3.3. Сопоставление результатов эксперимента с результатами математического моделирования предельных режимов движения 102
2.4. Выводы по главе 104
3. Модель поперечно-угловых колебаний корпуса многоцелевой гусеничной машины при регулярном кинематическом возбуждении движителя дорожным полотном 106
3.1. Динамическая модель поперечно угловых колебаний корпуса многоцелевой гусеничной машины 106
3.2. Анализ модели поперечно-угловых колебаний корпуса многоцелевой гусеничной машины 117
3.3. Выводы по главе 125
4. Экспериментальное определение степени влияния гидравлических амортизаторов на кинематическое возбуждение ходовой части гусеничной платформы дорожным полотном в различных условиях передвижения 127
4.1. Средства и методика экспериментального определения степени влияния гидравлических амортизаторов на кинематическое возбуждение ходовой части танка дорожным полотном в различных условиях передвижения 128
4.2. Подготовка трассы к проведению пробеговых испытаний 131
4.3. Установка приборного комплекса на машине 134
4.4. Проведение испытаний. Обработка полученной информации 136
4.5. Результаты пробеговых испытаний. Предложения по совершенствованию конструкции гидравлических амортизаторов 139
4.6. Выводы по главе 155
Заключение 157
Общие выводы по работе 160
Список использованных источников
- Конструкция гидравлического амортизатора как элемента механизма подвески танка Т-80
- Предельные режимы движения многоцелевой гусеничной платформы по критерию полного использования возможностей энергоемкости подвески
- Сопоставление результатов эксперимента с результатами математического моделирования предельных режимов движения
- Подготовка трассы к проведению пробеговых испытаний
Введение к работе
Актуальность работы. Одним из требований, предъявляемых к современным гусеничным платформам, является повышение их мобильности за счет быстрого перемещения по дорогам, естественным трассам и пересеченной местности. Совершенствование ходовой части на стадии её проектирования связано с составлением уточненных математических моделей, описывающих динамические процессы, протекающие в конструкции и механизмах подвески, с установлением связей динамических явлений и условий движения, которым ранее не уделялось должного внимания.
В настоящее время повышение скорости движения платформ по дорогам и пересеченной местности привело к созданию новых сложных систем подвесок ГМ военного назначения, на базе шасси этих ГМ для нужд народного хозяйства создан целый класс многоцелевых гусеничных платформ различного назначения: траншейный роторный комплекс, бульдозер, мостоукладчик, эвакуатор, кран, топливозаправщик, вездеход. Машины различаются массогабаритными и инерционными характеристиками, это определяет их мобильность при прямом и косвенном применении, соответственно эксплуатация таких машин в условиях бездорожья или передвижения по полевым дорогам во многом будет определятся возможностями подвески. Динамические процессы, вызываемые внешними силами, определяют нагру-женность деталей и связей, механизмов платформы, навесного оборудования и оказывают решающее влияние на ресурс платформы, плавность её хода, воздействие на персонал, его здоровье и работоспособность. Поэтому особую актуальность приобретает задача определения предельных режимов движения платформы с привязкой к характеристикам дорожного полотна.
При движении платформы на больших скоростях по пересеченной местности, динамическая нагрузка на элементы подвески гусеничной платформы в несколько раз превышает их статическую нагрузку. Известно, что несмотря на конструктивное совершенство механизма подвески ГМ, механизм содержит проблемные, ресурсоопределяющие элементы, одним из которых является направляющая втулка штока гидравлического амортизатора, быстрый, прогрессирующий износ которой приводит к выходу амортизатора из эксплуатации и радикальному изменению свойств подвески.
Использование в системах подрессоривания амортизаторов с большими силами вязкого сопротивления сопровождается поглощением значительной части энергии и возникает проблема её отвода, в виде рассеивания тепла. Положение усугубляется при движении по загрязнённым участкам, когда корпус амортизатора покрывается значительным слоем грязи и пыли, тем самым ухудшается отвод тепла от корпуса амортизатора в атмосферу, как следствие, амортизатор может выйти из строя вследствие достижения рабочей жидкостью критической температуры и её разложение на составляющие легкие и тяжелые фракции, с последующим испарением через уплотнения амортизатора более легких фракций. Поэтому исследования работы реальных элементов подвески дополнительно представляют весьма актуальную задачу.
Целью данной диссертационной работы является определение предельных режимов движения многоцелевой мобильной гусеничной платформы, включающее в себя составление модели колебаний корпуса гусеничной платформы, определение степени влияния гидравлических амортизаторов на кинематическое возбуждение ходовой части платформы дорожным полотном в различных условиях передвижения, определение предельных скоростей движения по критерию полного использования энергоёмкости подвески и допустимому уровню вибровоздействий на экипаж, а также разработка технического решения по автоматическому управлению демпфирующими характеристиками подвески.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1. определены предельные режимы движения многоцелевой гусеничной платформы по критерию полного использования возможностей энергоемкости подвески и допустимому уровню динамического воздействия на экипаж;
-
разработана модель и проведен анализ динамики прохождения гусеничной платформой единичных неровностей;
-
составлена динамическая модель поперечно-угловых колебаний корпуса многоцелевой гусеничной платформы;
-
проведен анализ линейной модели поперечно-угловых колебаний корпуса многоцелевой гусеничной платформы;
-
выполнено экспериментальное определение степени влияния гидравлических амортизаторов на кинематическое возбуждение ходовой части многоцелевой гусеничной платформы дорожным полотном в различных условиях передвижения;
-
даны предложения по совершенствованию узлов подвески многоцелевой мобильной гусеничной платформы.
Методы исследования. В теоретических исследованиях использованы методы аналитической механики, теории колебаний, кинематического и динамического анализа механизмов и динамики машин. Значительная часть работы базируется на постановке натурных экспериментов и обработке их результатов.
Работа соответствует научной специальности 01.02.06. - динамика прочность машин, приборов и аппаратуры.
Из формулы научной специальности: 01.02.06 «область науки и техники, изучающая методами механики поведение технических объектов различного назначения, совершенствование существующих машин, обладающих повышенными эксплуатационными характеристиками».
Научная новизна состоит:
в определении предельных скоростей движения платформы по различным критериям;
в исследовании динамики прохождения гусеничной платформой единичных неровностей;
в составлении динамической модели поперечно-угловых колебаний корпуса гусеничной платформы.
анализе линейной модели поперечно-угловых колебаний корпуса транспортнойгусеничной платформы.
экспериментальном исследовании динамических характеристик платформы при различной схеме установки амортизаторов подвески;
в предлагаемом техническом решении ресурсоопределяющего узла подвески.
Достоверность результатов подтверждается результатами экспериментальных данных, получен
ных путем проведенных натурных испытаний на ВГМ в реальных дорожных условиях.
Практическая ценность:
Теоретические и экспериментальные исследования позволили, определить предельные режимы движения платформы по различным критериям, необходимые для составления инструкций по эксплуатации, расчета связей в навесном оборудовании, и позволяют оценить и прогнозировать безопасность эксплуатации при достижении мобильности платформы. Предложено техническое решение по автоматическому управлению демпфирующими характеристиками гидравлического амортизатора для повышения работоспособности подвески гусеничной платформы в целом.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Предельные режимы движения платформы в условиях естественных трасс по критерию энергоёмкости подвески
-
Обоснование динамических нагрузок при прохождении платформой единичного препятствия;
-
Динамическая модель поперечно угловых колебаний корпуса многоцелевой гусеничной платформы при регулярном кинематическом возбуждении движителя дорожным полотном;
-
Результаты экспериментального исследования степени влияния гидравлических амортизаторов на кинематическое возбуждение ходовой части дорожным полотном в различных условиях передвижения;
-
Техническое решение по управлению диссипативными свойствами подвески как прием повышения ресурса её элементов.
Апробация работы. Работа апробирована на международной всероссийской научно-практической конференции ФГБОУ ВПО «СибАДИ» 26-27 апреля 2012 г., конференции «Динамика систем, механизмов и машин» 13-14 ноября 2014 г при ОмГТУ, на ежегодных научных конференциях при ОВВА-БИУ, на меж-кафедральном семинаре по проблемам прикладной механики ОмГТУ в 2014 году.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ, из них
4 в изданиях из перечня ВАК, рекомендуемых для диссертационных работ, 1 - полезную модель по
предлагаемой конструкции гидравлического амортизатора.
Структура диссертации и объем диссертации. Диссертация содержит введение, четыре главы, выводы, список литературы. Работа изложена на 177 страницах основного текста, включая 66 рисунков,
5 таблиц. Список литературы содержит 119 наименований.
Личный вклад соискателя:
Личный вклад соискателя заключается в составлении и анализе моделей динамического поведения и особо в подготовке к проведению, проведении и анализе полученной информации из экспериментального исследования степени влияния гидравлических амортизаторов на кинематическое возбуждение ходовой части гусеничной платформы дорожным полотном в различных условиях передвижения, в разработке технического решения по автоматическому управлению демпфирующими характеристиками подвески.
Конструкция гидравлического амортизатора как элемента механизма подвески танка Т-80
В 1884—1887 годах Блинов строит на базе своей гусеничной платформы паровой трактор. Изобретателю впервые удалось разрешить задачу поворота гусеничного самохода. Его трактор имел две паровые машины, установленные на пятиметровой платформе. Каждая машина приводила во вращение ведущее колесо, которое, в свою очередь с помощью четырех полукруглых выступов вращало металлическую гусеницу. Трактор поворачивался при неодинаковых скоростях перемещения гусениц, т.е. так же, как на всех современных гусеничных машинах. Правда, теперь для этой цели используются не два двигателя, а механизмы поворота, называемые бортовыми фрикционами, но в основе поворота по-прежнему лежит принцип, предложенный Блиновым.
Трактор, построенный Блиновым, успешно прошел испытания и полностью оправдал надежды изобретателя.
В 1896 году трактор демонстрировался на Нижегородской промышленной выставке. Но члены жюри не оценили огромного значения изобретения Блинова. Они лишь постановили выдать «крестьянину Федору Блинову похвальный отзыв за паровоз для проселочных дорог с бесконечными рельсами и за трудолюбие по его изготовлению» Изобретением Блинова в отличие от недальновидных российских чиновников, заинтересовались немцы, которые изъявили желание купить трактор, но Блинов не согласился чтобы на его детище стояла иностранная марка и отказался продать его.
Помимо металлических гусениц в России также работали над созданием других типов гусениц [28]. В 1909 году в гаражных мастерских в Царском Селе были изготовлены гибкие гусеничные ленты из слоистой резины, с помощью которых один из легковых автомобилей был переделан в полугусеничный.
Работы по созданию гусеничных тракторов велись и за пределами России. В США патент на паровой гусеничный трактор был выдан в 1888 году Беттеру. В дальнейшем несколько фирм вели работу по созданию полугусеничных тракторов, выпуск которых был начат в 1906 -1907 годах. В Англии гусеничный трактор с двигателем внутреннего сгорания системы Горнсби был построен в 1907 году. В 1912 году производство полугусеничных тракторов с двигателями внутреннего сгорания начала американская фирма «Холт».
Танки появились на полях сражений в годы первой мировой войны, которая почти в самом начале приобрела ярко выраженный позиционный характер. Насыщение обороны автоматическим стрелковым оружием, широкое применение инженерных сооружений - траншей, проволочных заграждений, минных полей - обеспечили высокую устойчивость обороны. Даже длительная артиллерийская подготовка перед наступлением и последующая атака крупными силами пехоты приводили чаще всего лишь к ограниченному тактическому успеху при огромных потерях живой силы наступающей стороны. При захвате одной квадратной мили наступающие теряли до 8000 человек. Десятимесячное топтание на месте, известное как «Верденская мясорубка», стоило сторонам 1 млн. человек. Требовался качественный рывок, пока окончательно не истощились людские ресурсы, пока не наступил экономический крах противоборствующих сторон.
Требовались новые виды вооружения, способные обеспечить прорыв глубоко эшелонированной обороны противника и дать возможность пехоте развить тактический успех. Таким видом вооружения явились танки, обладающие достаточно мощным вооружением, надежной защитой и необходимой подвижностью.
Идея создания боевой бронированной машины в России зародилась еще в 1856 году, когда в Артиллерийское отделение Военно-ученого Комитета России поступило техническое предложение «Использование бронированных паровозов, движущихся по грунту». Однако оно было отклонено. С1911по1916 г. в военное ведомство России был подан целый ряд проектов бронированных машин.
Замечательный проект гусеничной бронированной и вооруженной машины, впоследствии названной танком, был разработан Василием Дмитриевичем Менделеевым (1886 - 1922 гг.) - младшим сыном знаменитого русского ученого Д. И. Менделеева.
Толщина броневой защиты корпуса составляла: лобовой части - 150 мм, бортов и кормы -100 мм. Расчетная максимальная скорость движения 24 км/час. Экипаж должен был состоять из 8 человек. В танке планировалось использовать пневматическую подвеску, которая при медленных колебаниях корпуса работала как блокированная, а при быстрых - как индивидуальная.
Наличие разработанной В. Д. Менделеевым пневматической подвески позволяло осуществлять движение с полуопущенным корпусом, а при необходимости прекращать движение и полностью опускать корпус на грунт.
Чтобы облегчить управление танком, В. Д. Менделеев предлагал применить пневматические сервоприводы, на случай отказа которых предусматривались резервные механические приводы управления. Кроме того, был разработан механизм подачи орудийных выстрелов.
В 1914 году под руководством инженера А. А. Пороховщикова разработана, ав 1915 г. в Риге построена бронированная колесно-гусеничная машина, (рисунок 1.4), названная «Вездеходом».
Предельные режимы движения многоцелевой гусеничной платформы по критерию полного использования возможностей энергоемкости подвески
Новый двигатель, увеличившаяся масса танка и изменившиеся динамические характеристики явились причинами разработки новой ходовой части: гусениц с обрезиненными беговыми дорожками, гидроамортизаторов и торсионных валов с улучшенными характеристиками, опорных и поддерживающих катков, ведущих и направляющих колес новой конструкции.
Ещё одним направлением развития гусеничных машин помимо создания и совершенствования тракторов и танков, явилась разработка в послевоенные годы целой серии разнообразных инженерных машин, задача которых сводится к обеспечению передвижения войск в условиях бездорожья и труднопроходимых районах: оборудованию колонных путей, переправ, рытьё траншей, расчистка и планировка местности и другие задачи.
В принципе с выше перечисленными задачами могли справиться и гусеничные трактора, но трактор обладает рядом недостатков, одним из которых является несовершенство ходовой части, которая мало видоизменилась с момента окончания ВОВ и не позволяет гусеничному трактору передвигаться в след за быстроходными машинами типа танк, БМП, ходовая часть которых претерпела значительные изменения. Второй причиной явилась необходимость действий инженерной машины наравне с танками и БМП в условиях применения противником оружия массового поражения, т. е. инженерная машина должна не только выдержать все поражающие факторы ядерного взрыва, но и сохранить жизнь экипажа, и впоследствии проводить работы на радиоактивно зараженной местности, или в условиях применения противником химического оружия.
С целью решения вышеперечисленных задач явилось создание в послевоенные годы различных инженерных машин, базой для которых стали шасси танков, что позволило в конечном итоге оптимизировать производство и дальнейшую эксплуатацию инженерных машин, т.к. более 50% деталей и сборочных единиц унифицировано с базовым шасси. Ещё одной особенностью инженерной машины является возможность её использования в народном хозяйстве, где существует потребность в мобильных энергонасыщенных инженерных машинах, способных эффективно и в короткие сроки ликвидировать последствия аварий, терактов и технологических катастроф, особенно в условиях малодоступной и труднопроходимой местности и необходимости защитить экипаж машины от различных факторов внешней не благоприятной среды, примером может служить ликвидация аварии на ЧАЭС.
Рассмотрим инженерные машины, созданные на базе танка.
МТУ-72 (Объект 632) - танковый мостоукладчик [119]. Танковый мостоукладчик МТУ-72 (рисунок 1.17) был разработан в конструкторским бюро под руководством Морова А. А. в Омске, производится на предприятии Уралвагонзавод. МТУ-72 предназначен для устройства в боевой обстановке переправы через узкие водные преграды, овраги, и инженерные заграждения — эскарпы и контрэскарпы, завалы. Он наводит один однопролетный металлический мост, грузоподъёмность которого составляет 50 тонн через препятствия шириной до 18 метров. Мост сделан из сплава на основе алюминия.
Мост наводится и снимается экипажем МТУ-72 без выхода его из машины. Время установки моста составляет от 2,5 до 5 минут.
Инженерная машина разграждения ИМР-ЗМ Представляет собой достаточно совершенную инженерную машину разграждения для производства работ на грунтах I—IV категорий. ИМР герметизирована, оснащена системами подводного вождения (на глубине до 5 м.) и радиационной защиты. Машина оснащена средствами связи и системой постановки дымовых завес, образующая плотную и значительную по размерам дымовую завесу. Базовая машина — танк Т-90С. МДК-3 - машина для отрывки котлована [116,119]. МДК-3 (рисунок 1.19) — армейская машина, предназначенная для отрывков котлованов под укрытия для техники или личного состава, оборудована навесным роторным траншейным экскаватором поперечного копания. Создана для инженерных войск. Спроектирована на базе танка Т-64. Рабочий орган МДК-3 представляет собой роторную фрезу с отбрасывателем, кроме того машина оборудована регулируемым бульдозерным отвалом и рыхлителем. Кабина экипажа расположена в передней части корпуса машины. Кабина герметизирована, вмещает до пяти человек, включая водителя. Расчёт — 2 человека. Размеры отрываемых котлованов: ширина по дну 3,7 м, глубина до 3,5 м.
Основной задачей путепрокладчика БАТ-2 является прокладка путей и дорог в зоне боевых действий. БАТ-2 имеет цельносварной коробчатый корпус. Для доступа к агрегатам машины при техническом обслуживании в крыше и днище имеются люки. В передней части корпуса расположена кабина. Внутренняя и внешняя поверхности кабины обшиты. Между обшивкой и корпусом установлены профили из звукоизоляционного материала. Кабина машины полностью герметична. В кабине размещаются два члена экипажа, так же имеются дополнительные места для 6 человек сапёрного отделения. Шасси путепрокладчика БАТ-2 создано на базе танка Т-64 и имеет индекс «Объект 454». Основные элементы ходовой части машины схожи с базовым изделием. Конструкция ходовой части заднемоторная.
Путепрокладчик БАТ-2 Ведущие колёса также расположены сзади, установлены две бортовые коробки передач. Гусеничный движитель оснащён резинометаллическими шарнирами. Основными элементами оборудования являются: бульдозер, рыхлитель, лебёдка и кран. Бульдозер имеет три режима работы. Приведение в каждый из режимов работы производится с помощью гидрооборудования. БАТ-2 оснащён крановым оборудованием. Крановая стрела имеет возможность разворачиваться на 360 и обладает грузоподъёмностью в 2 тонны. БАТ-2 может опускать грузы в котлованы глубиной до 3,5 метров или поднимать на высоту до 7,5 метров. Максимальный вылет стрелы составляет 7,36 м. В передней части машины установлена лебёдка с тяговым усилием 25 т. Длина троса составляет 100 метров. Конструкция лебёдки заимствована от тягача АТ-Т.
Сопоставление результатов эксперимента с результатами математического моделирования предельных режимов движения
Из выражения (2.27) следует, что при ударе свободного катка об упор полностью утрачивается энергия вращения катка относительно собственной геометрической оси, а также энергия поступательного движения в направлении общей нормали к поверхностям взаимодействия.
Реально, в составе подвески гусеничной машины, опорные катки не свободны, поэтому при преодолении машиной единичного препятствия изменение кинематических и энергетических характеристик движения катка будет иным, а именно, ось балансира, связанная с торсионом и, следовательно, корпусом машины, при ударе сохранит горизонтальную скорость оси катка, равную скорости движения машины, и каток с балансиром приобретает дополнительно скорость относительного вращательного движения (относительно корпуса) с центром в т. О, тем самым ударный импульс взаимодействия катка с препятствием будет скомпенсирован катку связью со стороны балансира, и эта геометрическая связь определит кинематические и динамические характеристики ударного взаимодействия катка с упором.
На рисунке 2.3 показана схема взаимодействия катка с упором в точке D. Каток представлен в составе механизма подвески. Геометрическая ось А катка посредством балансира с радиусом R имеет одноподвижную связь с корпусом машины в точке О. Развитый балансир в точке В имеет аналогичную шарнирную связь с корпусом гидравлического амортизатора, который вместе со штоком образует изменяемую по длине h геометрическую одноподвижную связь штока с точкой С на корпусе машины. На рисунке 2.3 отмечена S - траектория движения геометрической оси катка по горизонтальной линии до момента взаимодействия катка с упором. В момент удара ось А переходит на круговую траекторию с центром в точке D и затем, после выхода точки А на вертикаль AD, траектория движения точки А вновь преобразуется в горизонтальную линию.
В момент удара траектория точки А имеет разрыв второго рода, поскольку положение касательной к траектории в этой точке не определено, следовательно, вторая производная (ускорение) будет иметь бесконечный разрыв и инерционный удар будет жестким. В момент перехода с круговой траектории на горизонталь положение касательной вполне определено, инерционный силовой удар хоть и будет иметь место, но будет мягким, то есть иметь конечную величину
At v зависимую от скорости движения машины: 70 км/ч - 776-104 Н; 50км/ч-381-104Н; 30км/ч-138-104Н; 10км/ч-153-103Н. Значение модуля силы удара оказались значительными, при этом даже кратное увеличение расчетной контактной деформации А приводит к кратному уменьшению силы удара, так, приняв А = 10 мм, значения силы уменьшатся вдвое на каждой скорости движения машины.
Сохранив массив значений силы удара, определенной по А = 5 мм и значение гплпр =100 кг, определим значения тангенциальных ат ускорений т. А при различных скоростях движения машины:
Величину реакции R штока и направляющей втулки определим делением момента инерционных сил Мин = -Jam є на плечо, равное расстоянию между позициями втулки и гидропоршня амортизатора, т.е.
Очевидно, что использование расчетных величин реакций к расчету мгновенной мощности трения Nmp = Rmax f Кшш, где / - коэффициент трения штока и направляющей втулки, VomH - переменная скорость относительного движения штока по втулке, подтверждает проблемность этого соединения и объясняет ограниченность ресурса втулки по износу с последующим втягиванием в образующийся зазор элементов уплотнительной резины и, как следствие, доресурсную разгерметизацию амортизатора.
Ударное взаимодействие с мгновенным переходом мгновенного центра скоростей движения опорного катка также будет иметь место, когда единичное препятствие создаст угловую складку из траков, как показано на рисунке 2.4 при этом все вышеприведенные расчеты динамического взаимодействия катка с единичным препятствием сохраняется.
Следует предположить, что реальные значения силы удара и реакции втулки со штоком будут меньше расчетных из-за конструкционного демпфирования гусеницы, связывающей движения опорных катков, тем не менее, моделирование ударного прохождения единичного препятствия имеет практическое приложение при конструировании всех элементов подвески МГМ. В частности заслуживают внимания технические решения амортизатора с разгружающим втулку от инерционного нагружения устройством, а также решение о введении конструкционного демпфирования втулки эластомером до внешнему обводу, последнее способно увеличить на порядок время ударного взаимодействия и, следовательно, на порядок снизить динамическую реакцию штока со втулкой, причем это предложение потребует минимальной конструкторской модернизации амортизатора.
Как отмечено в подразделе 2.2 и [7,8], предельной скоростью движения многоцелевой гусеничной машины (МГМ) по критерию ее работоспособности, следует считать скорость движения, при которой возникает полный выбор динамического хода опорных катков, а также скорость движения, при которой частота кинематического возбуждения со стороны дорожного полотна становится близкой или равной собственной частоте подрессоренной массы машины, в обоих случаях возникает пробой подвески, который сопровождается ударом балансиров об упоры, установленные на корпусе машины.
Однако теоретическое моделирование процесса движения технически сложного объекта, все-таки не учитывает целый ряд реальных факторов, которые дополнительно определяют упругие и диссипативные характеристики гусеничного движителя и, как следствие, способность гусеничного движителя к энергопоглощению, например, свойства грунта, натяжение гусеничных лент, статическую осадку корпуса на торсионах и амортизаторах, вязкое и кулоново трение в механизме подвески и др., поэтому этап экспериментального определения параметров движения такого сложного объекта, каким является МГМ, представляется обоснованным. Основной целью эксперимента является определение границ достоверности результатов, полученных на моделях [7,8], а также уточнение вектора влияния реальных факторов на характеристики предельных режимов движения МГМ.
Для регистрации факта пробоя подвески и скорости движения используется аппаратный комплекс, состоящий из двух функциональных модулей, обобщенная схема которого приведена на рисунке 2.5. Модуль I состоит из датчиков, соединительных кабелей, и переносного блока питания. В модуль II входит указатель спидометра, сигнальные свето диоды и электрическая схема.
Датчики для измерения ударных ускорений располагаются непосредственно на объекте исследования. Блок питания используется как единый источник электропитания для датчиков и электросхемы модуля П. Соединение регистрирующей аппаратуры с датчиками, проведено экранированными кабелями.
Подготовка трассы к проведению пробеговых испытаний
Цель испытаний: определение степени влияния гидравлических амортизаторов на кинематическое возбуждение ходовой части гусеничной платформы дорожным полотном в различных условиях передвижения. В качестве объекта исследований использовалась ходовая часть серийного танка Т-80У.
Ожидаемые результаты испытаний: Подтвердить выполненные ранее теоретические расчеты [15-19,79], степени влияния телескопических гидравлических амортизаторов на динамику движении машины в различных дорожных условиях. Предполагается, что при движении по малопересеченной местности гидравлические амортизаторы не оказывают существенного влияния на динамику машины, но при этом совершают работу, обусловленную высокочастотными колебаниями, вызванными характерным профилем обрезиненной беговой дорожки гусеницы и микронеровностями дорожного полотна. В результате рассмотренного режима работы гидравлические амортизаторы выходят на предельный температурный режим, что приводит к снижению демпфирующих характеристик, а при продолжительной работе к дифракции гидравлической жидкости, её испарению и выхода амортизатора из эксплуатации[78,93]. Тем самым гидравлический амортизатор является ресурсоопределяющим узлом подвески, повышение его ресурса является актуальной задачей. Получение положительных результатов при проведении эксперимента позволит выдвинуть предложения по использованию отключаемых амортизаторов, либо использование амортизаторов с индивидуальной автоматизацией степени демпфирования в зависимости от величины ускорений корпуса машины в месте их размещения. Поскольку динамика машины оказывает непосредственное влияние на основные показатели качества машины, мобильности машин, использующих шасси базовой машины, то дальнейшее повышение работоспособности гидравлических амортизаторов является актуальным направлением совершенствования ходовых качеств машины.
Эксперимент был проведен в период с 23 сентября по 30 октября 2013г. на полигоне Омского автобронетанкового инженерного института. Для проведения эксперимента была разработана рабочая программа проведения эксперимента, согласно которой, объектом испытаний являлись элементы подвески ходовой части серийного танка Т-80У. Для выполнения эксперимента была определена трасса полигона с участком пересеченной местности, удовлетворяющая требования пробеговых испытаний. Для получения среднестатистических данных каждый участок трассы объект проходил четыре раза со скоростями движения равными 20, 30 и 40 км/ч (5.6, 8.3, 11.1 м/с соответственно). Задача приборного комплекса фиксировать колебания, поступающие с датчика, установленного в районе места расположения механика-водителя и вертикальных ускорений с датчика установленного на крыше боевого отделения при движении объекта исследования по пересеченной местности.
Для регистрации виброскорости использовался прибор «Диана-2М» [3], представляющий собой двухканальный анализатор вибраций. Виброанализатор «Диана-2М» включен в Государственный реестр средств измерений под №19990-00 и допущен к применению в Российской Федерации.
Прибор «Диана-2М» был выбран исходя из условий проведения эксперимента, возможности регистрировать виброскорости в зоне установки датчиков, прибор обладает следующими возможностями и характеристиками:
Прибор может быть использован в качестве цифрового магнитофона с длительностью регистрации до 1 часа (в зависимости от выбранных параметров регистрации). Этот режим позволяет анализировать вибрацию оборудования в переходных режимах, смену нагрузки при выбеге, пуске и т. д.
Наличие большого количества встроенных функций, например, расчет амплитуды и фазы первой гармоники, расчет спектра огибающей вибросигнала, определение частот собственного резонанса, использование маршрутной технологии и т.д., повышают эффективность применения прибора.
Основные технические данные. Прибор имеет жидкокристаллический низкотемпературный дисплей с разрешением 320x240 точек. Прибор комплектуется виброакселерометрами пьезоэлектрического типа со встроенными предусилителями, обеспечивающими высокую чувствительность, помехозащищенность и линейность характеристик во всем частотном диапазоне измерений, и лазерным отметчиком фазы
Подготовка трассы включала в себя несколько этапов. Первый этап заключается в выборе участка дорожного полотна на местности соответствующей грунтовой дороге и представляющей собой волнообразную форму, участок позволил бы двигаться исследуемому объекту со скоростями до 40 км/ч с отключенными телескопическими амортизаторами. Второй этап заключался в разметке участка трассы, измерения таких параметров профиля дорожного полотна как длина между вершинами неровностей и глубина впадин. Для проведения эксперимента был выбран прямолинейный участок дороги, соответствующий условиям проведения эксперимента и составивший протяженность 170 метров, длина участка была промерена с помощью лазерного дальномера фирмы BOSCH (рисунок 4.1).
После выбора и замера протяженности участка для проведения пробеговых испытаний, были определены параметры профиля полотна дороги. Измерение параметров профиля дороги проводилось при помощи шпагата, лазерного дальномера, мерной линейки (рисунок 4.2).