Введение к работе
Актуальность работы.
Создание полноприводных внедорожных машин обусловлено потребностями многих отраслей народного хозяйства. До недавнего времени развитие конструкции полноприводных внедорожных машин происходило только в направлении повышения проходимости. При их проектировании оценивались параметры взаимодействия движителя с опорной поверхностью с точки зрения снижения сопротивления качению и повышения сцепных качеств. Разрушающее воздействие автомобиля на грунт практически не рассматривалось. Не исследовались конструктивные особенности автомобилей, влияющие на такое воздействие: компоновка, схемы перераспределения потока мощности по ведущим колесам и мостам, сцепные свойства движителей и т.д.
В настоящее время оценка воздействия автомобилей на окружающую среду является одной из основных проблем при проектировании автомобильной техники. Подтверждением актуальности данной проблемы является создание направления в проектировании «Автомобили дружественные окружающей среде» (EFV). Конструкция современного полноприводного автомобиля должна отвечать не только общим требованиям повышения эффективности движения, но и требованиям, направленным на снижение экологического ущерба, наносимого колесными машинами грунту. Поэтому представляется актуальным разработка метода, позволяющего осуществлять выбор конструктивных решений систем силового привода ведущих колес, систем рулевого управления и компоновки автомобиля для достижения минимального разрушающего воздействия движителя на грунт при обеспечении достаточного уровня проходимости. Особую значимость такой подход приобретает при проектировании автомобилей для специализированных отраслей, например, лесоперерабатывающей промышленности, сельского хозяйства, автомобилей для геологоразведочной деятельности, нефте- и газодобывающей отрасли и т.д.
Таким образом, существует и требует своего решения актуальная научная проблема установления научно-обоснованных закономерностей экологического воздействия автомобилей на грунт и разработки основных принципов проектирования внедорожных транспортно-тяговых систем учитывающих эти закономерности.
Целью диссертационной работы является разработка расчетно-экспериментального метода оценки экологических показателей внедорожных автомобилей, позволяющего проводить расчеты влияния основных конструктивных параметров автомобиля на разрушение грунта при обеспечении заданного уровня проходимости.
Объект исследований: полноприводный автомобиль.
Методы исследования, используемые в работе, базируются на основных положениях прикладной механики, теории грунтов, теории автомобиля, методов инженерного эксперимента, математического анализа. В работе нашли применение логический метод, анализ, синтез, математическое и физическое моделирование с использованием аппарата математической статистики.
Научная новизна заключается в следующем:
- разработана математическая модель функционирования подсистемы «колесо - опорная поверхность» при криволинейном движении колесного движителя, позво-
/ п
4 ляющая определить величину глубины колеи при последовательных проходах коле в условиях частичного несовпадения колей колес автомобиля;
получены аналитические уравнения для определения величины уширеіи колеи с учетом сдвига грунта в повороте для различных случаев расположения ш люса поворота автомобиля;
уточнена аналитическая зависимость для показателя разрушающего воздеї ствия полноприводного автомобиля на грунт (Кте) при повороте, на основе которог разработана расчетная методика определения разрушающего воздействия полн приводного автомобиля на грунт;
разработана экспериментальная методика оценки изменения параметров о новных свойств грунта при последовательных проходах в условии частичного н совпадения колей колес автомобиля.
Эти результаты выносятся на защиту.
Квалификационная формула работы: проведенные автором диссертаци исследования обеспечивают решение ^актуальной научной задачи, имеющей важно научно-практическое значение, направленное на повышение экологических показ телей полноприводных внедорожных автомобилей. Теоретические и практически решения, полученные в ходе проведенного исследования, позволяют создавать по ноприводные внедорожные автомобили, которые обеспечивают снижение уровн воздействия на грунт при сохранении высоких значений параметров проходимост а также положены в основу методик проведения испытаний полноприводных авт мобилей.
Достоверность результатов проведенных исследований подтверждается об емными расчетно-экспериментальными исследованиями с соблюдением достатс ной для инженерных расчетов точности и сходимости экспериментальных и теор тических результатов. При проведении экспериментальных исследований использ валась аттестованная и поверенная современная электронная контрольн измерительная, регистрирующая и обрабатывающая аппаратура с применением с временных методов автоматизированной обработки данных.
Практическая ценность.
результаты проведенной научно-исследовательской работы позволяют пр нимать конструктивные решения при создании новых полноприводных автомоб лей, обеспечивающие повышение экологических параметров взаимодействия авто мобилей с грунтом при заданном уровне проходимости;
создана расчетная программа для ЭВМ, позволяющая исследовать влияни конструктивных параметров автомобиля и колесного движителя на экологически показатели при движении по грунтам;
уточнена экспериментальная методика определения параметров грунта п колее в условии частичного несовпадения колей автомобиля при проведении испь таний.
Реализация основных результатов исследования осуществлена:
в конструкции полноприводного автомобиля 6x6 с гидрообъемным силовы приводом колес «Гидроход-49061»;
в НИР «Бальзамин» и «Кочегар» при изготовлении макетных образцов мн гоосных шасси с электротрансмиссией и всеколесным рулевым управлением, вь полненных НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана по Гособоронзаказу;
в разработанном руководящем документе РД-37.083-003-2005 «Определение параметров фунта и их изменения по проходам при проведении испытаний колесной машины на деформируемом грунте»;
в учебном процессе кафедры «Автомобили» им. Е.А.Чудакова МГТУ «МАМИ».
Апробация работы. Материалы диссертации в различное время были рассмотрены и обсуждены:
на 49 конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», посвященная 140-летию МГТУ «МАМИ», Москва, 2005 г.
на конференции-семинаре ААИ «Значение технических регламентов в решении проблем создания и эксплуатации автомобилей в условиях Сибири и Крайнего Севера», посвященной 75-летию СИБАДИ, Сургут, 2005г.;
4-ом международном автомобильном научном форуме «Научные, конструктивные и технологические достижения», ФГУТТ НАМИ, Москва, 2006 г.;
на научно-технической конференции «Проектирование колёсных машин», посвященной 70-летию кафедры «Колесные машины» МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006
г.;
на 58 конференции ААИ «Автомобиль и окружающая среда» НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ» , 2007 г.;
на 3-ем Белорусском конгрессе «Механика-2007», Минск , 2007 г.;
на 65-й конференции ААИ «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров», проведенная в рамках международного научного симпозиума «Автотракторостроение - 2009», МГТУ «МАМИ», Москва, 2009г.;
на постоянно действующих научных семинарах ОАО «Инновационная фирма «НАМИ-Сервис».
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в 9 печатных трудах автора, в том числе 2 Патентах РФ и одном Свидетельстве о регистрации программы расчета разрушающего воздействия автомобиля на грунт.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех основных глав, общих выводов к работе, списка использованных источников в количестве 108 трудов и 2 приложений. Работа содержит 226 страниц машинописного текста, включая 43 таблицы и 98 рисунков.
