Введение к работе
Актуальность работы. Микропрофиль автомобильных дорог и качество подвески автомобиля являются важнейшими факторами, определяющими плавность хода, скорость и безопасность движения автомобиля.
Располагая эффективными методами аналитического описания движения автомобиля в реальных условиях, можно с минимальными затратами проводить поиск и оценку принципиально новых конструктивных решений, находить оптимальные параметры подвески автомобиля или сочетания ряда параметров или, по крайней мере, уменьшать степень неопределенности при принятии конструкторских решений. Иначе говоря, правильным расчетом параметров автомобильной подвески при верной оценке характеристик микропрофиля дороги можно свести к допустимому уровню интенсивность колебаний автомобиля.
Для проведения таких расчетов и для ряда других целей нужна запись микропрофиля и его статистические характеристики.
На автомобиль при его движении по дороге воздействуют дорожные неровности (микропрофиль), а их статистической характеристикой, необходимой для расчета автомобильной подвески, является функция спектральной плотности (дисперсия высот неровностей, корреляционная функция).
Таким образом, для решения задач, связанных с плавностью хода автомобиля, методами статистический динамики, необходима запись микропрофиля дороги, как исходный материал для определения его статистических характеристик.
Запись микропрофиля дороги требуется не только для получения его статистических характеристик, но и для непосредственного использования, например, при исследовании автомобильной подвески путем математического моделирования, а также при оценке эксплуатационных характеристик дорог н степени износа дорожного покрытия и, следовательно, объема работ по их ремонт}'.
Автомобильные дороги с твердым покрытием (и их миіфопрофили) различаются между собой в зависимости от класса (категории) дороги, степени ее изношенности и других факторов, но в любом случае они соответствуют определенным стандартам. Таким образом, в большинстве случаев можно подобрать требуемый для исследователя микропрофиль из числа опубликованных, независимо от того, в какой стране или регионе находится данная дорога. Совсем иная картина складывается, если речь идет о дорогах, не имеющих твердого покрытия -грунтовых, щебеночных и грейдерных. Их микропрофиль в определяющей степени зависит от множества факторов: от региона, в котором расположена дорога, от почвенных и климатических условий местности, ее рельефа, от характеристик движущихся по ним автомобилей и скоростей их движения, которые, в свою очередь, зависят от условий оплаты труда водителей, их квалификации, темперамента и т.д. Таким образом, если ставится задача исследования плавности хода автомобиля на дорогах без твердого покрытия применительно к определенному региону, то корректно она может быть решена лишь при услозни, что исследователь располагает сведениями о микропрофиле именно этих дорог. Если не предполагается глобального обследования местных автомобильных дорог в
различных странах и регионах, это означает, что исследователь должен иметь возможность регистрации микропрофиля именно тех дорог, которые интересуют его в соответствии с решением конкретной задачи.
Целью работы является разработка метода регистрации микропрофиля автомобильной дорога и создание устройства, реализующего этот метод.
Для достижения поставленной цели потребовалось решение следующих задач:
-
аналитический обзор существующих методов и устройств для регистрации микропрофиля автомобильных дорог;
-
анализ воздействия микропрофиля автомобильной дороги на динамическую систему (модель) автомобиля;
-
разработать идеологию устройства для регистрации микропрофиля автомобильной дороги и применимой к нему системы записи;
-
провести аналитическую оценку работоспособности разработанного устройства;
-
изготовить опытный образец устройства для регистрации микропрофиля автомобильной дороги;
-
провести экспериментальные исследования и проверку работоспособности устройства.
Методика проведения исследований:
Для теоретических и экспериментальных исследований возмущающего воздействия микропрофиля дороги на движущийся автомобиль применяются методы теории случайных функций и статистической динамики. Одновременно с теоретической оценкой точности записи созданного устройства проводится экспериментальная проверка его функционирования.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
метод и система преобразования микропрофиля автомобильной дороги в сигнал, пригодный для регистрации;
-
разработанное устройство для регистрации микропрофиля автомобильной дороги;
-
система записи сигнала, изображающего микропрофиль дороги ("система сбора информации");
-
результаты натурных испытаний разработанного устройства для регистрации микропрофиля дороги.
Научная новизна:
разработана система регистрации микропрофиля автомобильной дороги по углу наклона продольного профиля неровности относительно горизонтали по одной, двум или более колеям; разработана система записи ("система сбора информации"), позволяющая оперативно обработать информацию о микропрофиле дороги, приводя ее в форму, удобную для непосредственного применения при моделировании колебаний автомобиля при его движении по дороге реального микропрофиля, или для получения статистических характеристик микропрофиля автомобильной дороги. Практическая значимость:
разработан способ регистрации микропрофиля автомобильной дороги по одной, двум или более колеям движения, позволяющий оценивать качество дороги, определять необходимость и периодичность ремонтных воздействий, оценивать плавность хода автомобиля на данной дороге и планировать перевозки, оценивать
нагруженность агрегатов автомобиля и прогнозировать срок его службы; разработано и изготовлено устройство, реализующее указанный способ регистрации микропрофиля дороги, устройство не содержит дефицитных или дорогостоящих деталей и легко воспроизводимо; разработана системы регистрации сигнала, изображающего микропрофиль дороги, позволяющая непосредственно после обследования дорожного участка получить с помощью компьютера таблицу ординат дорожных неровностей и статистические характеристики микропрофиля.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-методической и научно-исследовательской конференции ТУ "МАДИ", на Международных научных симпозиумах в МГТУ МАМИ и на заседаниях кафедры "Автомобили" МГТУ МАМИ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Содержит 144 страницы печатного текста, 5 таблиц, 43 рисунков, список использованной литературы включает 152 наименования.
