Зниження динамічних навантажень в основних елементах колісних транспортних машин і вантажах шляхом їх пружного зчленування - Автореферат

У дисертаційній роботі запропонований ефективний спосіб зниження поздовжніх динамічних навантажень на основні елементи КТМ та вантажі, який полягає в заміні жорсткого поздовжнього кріплення між собою шасі, кузова, вантажів на пружно-демпфувальне зєднання. Розробити математично-компютерний інструментарій (МКІ) для дослідження поздовжніх динамічних навантажень на основні елементи КТМ і вантажі при їх пружно-демпфувальному зєднанні з урахуванням механічної характеристики силового агрегату та характеру профілю дороги. При виконанні роботи застосовувались такі методи досліджень: аналітичної механіки, теорії нелінійних коливань дискретних механічних систем, динаміки машин, теорії руху колісних машин для побудови математичних моделей руху КТМ з пружно-демпфувальним зєднанням їх основних елементів і вантажів дорогами складного профілю та бездоріжжю з урахуванням механічної характеристики силового агрегату; методи обчислювальної математики при інтерполяції зовнішньої механічної характеристики силового агрегату та числовому інтегруванні систем звичайних нелінійних диференціальних рівнянь, що представляють собою математичні моделі; методи планування та обробки результатів досліджень, які виконувались на натурній експериментальній установці з використанням спеціального комплексу контрольно-вимірювальної апаратури; методи компютерного імітування при дослідженні динамічних процесів, що відбуваються з основними елементами КТМ та вантажами. узагальнена математична модель руху елементів КТМ і вантажів, яка на відміну від відомих одночасно враховує: інерційні характеристики основних елементів КТМ і вантажів; їх взаємне розташування і габарити; пружно-демпфувальні характеристики кріплень між собою; механічну характеристику силового агрегату; характеристики доріг складного профілю з пошкодженим покриттям та бездоріжжям; Дисертантові належить: [1] - складання диференціальних рівнянь, які описують коливальні процеси у КТМ із пружно-зчленованими елементами; [2] - розроблення розрахункової схеми; [3] - числовий розрахунок методом Хемінга; [4] - розроблення розрахункової схеми транспортування незакріпленого вантажу; [5] - аналіз ударних навантажень, що виникають у пружно-зчленованих елементах КТМ; [6] - складання диференціальних рівнянь руху; [7] - аналіз результатів транспортування вантажів з використанням пружно-демпфувальних пристроїв, розташованих на бортах транспортної машини; [8] - розроблення алгоритму проведення експериментальних досліджень для КТМ із пружно-зчленованими елементами; [9] - аналіз результатів експериментальних досліджень КТМ із пружно-зчленованими елементами; [10] - побудова графів спрощених моделей КТМ; [11] - розроблення способу покращення характеристик динаміки КТМ із пружно-зчленованими елементами; [12] - порівняльний аналіз роботи пружного зчленування основних елементів КТМ для зниження пікових значень динамічних навантажень; [13] - побудова математичної моделі роботи КТМ із пружно-зчленованими елементами та вантажами; [14] - розроблення конструкції пристрою для кріплення кузова транспортного засобу; [15] - розроблені розділи “Методологія експеримент-тальних досліджень” і “Фізичний експеримент у дослідженнях роботи механічних систем теоретичними методами”.Обґрунтована доцільність пружно-демпфувального зєднання основних елементів КТМ та вантажів, які вони транспортують, для зниження їх поздовжніх динамічних навантажень. Екстремальні значення динамічних зусиль при запропонованому пружно-демпфувальному зєднанні у порівнянні з КТМ з жорстким кріпленням їх елементів та вантажів у прийнятих діапазонах значень їх параметрів, знижуються для кузова до 19%, для вантажу до 10%. Розроблена узагальнена математична модель руху КТМ і вантажів, яка на відміну від відомих одночасно враховує: механічну характеристику силового агрегату, інерційні характеристики основних елементів КТМ і вантажів, характеристики пружно-демпфувальних пристроїв та профіль дороги. Дослідження динамічних навантажень на основні елементи КТМ і вантажі під час їх транспортування на прикладі модернізованого автомобіля ЗИЛ-131 показало, що можна суттєво впливати на значення поздовжніх зусиль, які діють на основні елементи різноманітних типів КТМ та вантажів з різними масо-габаритними характеристиками.

На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень можна зробити такі висновки: 1. Обґрунтована доцільність пружно-демпфувального зєднання основних елементів КТМ та вантажів, які вони транспортують, для зниження їх поздовжніх динамічних навантажень. Екстремальні значення динамічних зусиль при запропонованому пружно-демпфувальному зєднанні у порівнянні з КТМ з жорстким кріпленням їх елементів та вантажів у прийнятих діапазонах значень їх параметрів, знижуються для кузова до 19%, для вантажу до 10%.

2. Розроблена узагальнена математична модель руху КТМ і вантажів, яка на відміну від відомих одночасно враховує: механічну характеристику силового агрегату, інерційні характеристики основних елементів КТМ і вантажів, характеристики пружно-демпфувальних пристроїв та профіль дороги. Розроблений на її базі МКІ дозволяє моделювати і досліджувати динамічні навантаження на основні елементи різноманітних типів КТМ при перевезенні різних вантажів. Це створює умови для надання практичних рекомендацій щодо підбору параметрів пружно-демпфувальних пристроїв.

3. Триетапну апробацію МКІ, в яку входять складовими частинами математично-компютерне моделювання спільно з натурними експериментальними дослідженнями, можна рекомендувати як альтернативу до натурно-експериментальних повнофакторних перевірок результатів, отриманих за допомогою компютерного імітування. Розбіжність результатів досліджень не перевищувала 10-15%.

4. Дослідження динамічних навантажень на основні елементи КТМ і вантажі під час їх транспортування на прикладі модернізованого автомобіля ЗИЛ-131 показало, що можна суттєво впливати на значення поздовжніх зусиль, які діють на основні елементи різноманітних типів КТМ та вантажів з різними масо-габаритними характеристиками.

5. Спосіб включення у математичну модель руху КТМ механічної характеристики силового агрегату та ділянок дороги різноманітного профілю, по яким рухається КТМ, істотно розширює можливості розробленої узагальненої математичної моделі, розвиває теорію динаміки мобільних механічних систем каскадного типу.

6. Оптимальні значення коефіцієнтів жорсткості, демпфування пружно-демпфувальних пристроїв модернізованого автомобіля ЗИЛ-131 дозволяють досягати зниження динамічних навантажень: до 25% - для кузова, до 15% - для вантажу.

7. Запатентована конструкція пристрою кріплення кузова транспортного засобу, яка забезпечує повне розчленування кузова і рами автомобіля у поздовжньому напрямі, може слугувати прикладом для подальшого пошуку конструктивних рішень пружно-демпфувальних пристроїв, про що свідчить впровадження її у виробництво на ВАТ “Львівагромашпроект”.

1. Вікович І.А. Математична модель руху транспортної машини з пружно-зчленованими елементами/ І.А. Вікович, Ю.М. Черевко // Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні та приладобудуванні. Вісник. - Львів: Нац. ун-т “Львівська політехніка”. - 2005. - № 535. - С. 22-26.

2. Вікович І.А. Зниження динамічних навантажень в елементах ходової та несучої частин транспортної машини та на вантаж/ І.А. Вікович, Ю.М. Черевко // Динаміка, міцність та проектування машин і приладів. Вісник. - Львів: Нац. ун-т “Львівська політехніка”. - 2005. - № 539. - С. 19-22.

3. Черевко Ю.М. Методика числового моделювання функціонування транспортних машин із накопичувально пружно-демпфірувальними елементами/ Ю.М. Черевко, І.А. Вікович, Р.В. Зінько // Автошляховик України. - Київ. - 2007. - № 3 (197) - С. 22-23.

4. Черевко Ю.М. Пружний удар незакріпленого вантажу при його транспортуванні / Ю.М. Черевко, І.А. Вікович, І.С. Лозовий // Системи озброєння і військова техніка. Науковий журнал. - Харків: ХУПС. - 2007. - Вип. 4(12). - С. 48-53.

5. Вікович І.А. Аналіз віброзахисту вантажів під час транспортування/

І.А. Вікович, О.М. Дубневич, Ю.М. Черевко, Я.П. Яворський // Проектування, виробництво та експлуатація автотранспортних засобів і поїздів. Зб. наукових праць. - 2008. - Вип. 10. - С. 45-49.

6. Вікович І.А Віброзахист вантажів під час їх транспортування/ І.А. Вікович, О.М. Дубневич, Ю.М. Черевко // Оптимізація виробничих процесів і технічний контроль у машинобудуванні та приладобудуванні. Вісник. - Львів: Нац. ун-т “Львівська політехніка”. - 2008. - № 613. - С. 85-89.

7. Черевко Ю.М. Захист від динамічних перенавантажень незакріплених вантажів при їх транспортуванні/ Ю.М. Черевко, І.А. Вікович, І.С. Лозовий // Вісник ДІАТ. - 2008. - № 1. - С. 14-21.

8. Черевко Ю.М. Узагальнений алгоритм проведення досліджень при фізичному моделюванні / Ю.М. Черевко, І.А. Вікович, Р.В. Зінько // Вісник ЖДТУ “Технічні науки”. - 2008. - Вип. ІІІ (46), том ІІ. - С. 37-44.

9. Черевко Ю.М. Експериментальне дослідження характеристик автомобіля з пружно-демпфуючою системою / Ю.М. Черевко, Л.М. Королевич, Р.В. Зінько // Вісник ДІАТ. - 2008. - № 4. - С. 56-64.

10. Черевко Ю.М. Використання графів структури звязків для аналізу механічних систем з пружно-зчленованими елементами / Ю.М. Черевко, І.С. Лозовий, Р.В. Зінько // Автошляховик України. - Київ. - 2009. - № 4 (210). - С. 12-15.

11. Черевко Ю.М. Аналіз результатів досліджень механічних систем з пружно зчленованими елементами / Ю.М. Черевко, М.І. Черевко, Р.В. Зінько, І.С. Лозовий // Автошляховик України. - Київ. - 2009. - № 6. - С. 12-15.

12. Черевко Ю.М. Результати досліджень роботи самохідних транспортувальних машин з пружно зчленованими елементами / Ю.М. Черевко, І.С. Лозовий, М.І. Черевко // Автошляховик України. - Київ. - 2010. - № 2. - С. 22-23.

13. Черевко Ю.М. Математична модель та математично-компютерний інструментарій дослідження динаміки руху СТМПЗЕ каскадного типу / Ю.М. Черевко, І.С. Лозовий, М.І. Черевко // Вісник ЛЛТУ. - Львів. - 2010. - № 20.6 - С. 22-23.

14. Пат. 38922 Україна. Пристрій для кріплення кузова транспортного засобу / Вікович І.А., Зінько Р.В., Лозовий І.С., Черевко М.І., Черевко Ю.М. / заявник і патентотримач Академія сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного. - № u 2008 10267; заявл. 11.08.2008, опубл. 26.01.2009. Бюл. №2.

15. Зінько Р.В., Лозовий І.С., Черевко М.І., Черевко Ю.М. Методика експериментальних досліджень роботи механічних систем: Методичний посібник. - Львів: ЛІСВ, 2009.-160 с.