Развитие теории систем амортизации на основе дискретной коммутации упругих элементов

• Автор: Калашников, Борис Александрович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 442 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ НАПРАВЛЕНИЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ СИСТЕМ АМОРТИЗАЦИИ ОБЪЕКТОВ
1.1. Об основных направлениях дальнейшего совершенствования
систем амортизации (СА)
1.2. Демпфирование в системе с одной степенью свободы, обусловленное
нелинейной зависимостью диссипативной силы от скорости
1.2.1. Частотная характеристика коэффициента относительного затухания по методу энергетического баланса
1.2.2. Регулирование силы неупругого сопротивления в гидравлических амортизаторах
1.3. Демпфирование в системе с одной степенью свободы, обусловленное внутренним трением в материале упругих элементов
1.4. Прототипы систем амортизации с дискретной коммутацией
(СА с ДК) частей упругих элементов
1.4.1. Характеристика способов реализации голономных связей
1.4.2. Ударное наложение связей
1.4.3. Прототипы СА с ДК частей упругих элементов из твёрдых деформируемых тел
1.4.4. Прототипы систем амортизации с ДК частей упругих пневмоэлементов
1.5. Системы амортизации с ДК частей упругих элементов
1.5.1. Способ гашения колебаний, основанный на ДК частей
упругих пневмоэлементов
1.5.2. Способ гашения колебаний, основанный на ДК частей упругих элементов из твёрдых деформируемых тел
1.5.3. Обобщённая динамическая модель СА ДК частей упругих элементов
Выводы по главе 1. Цель и задачи исследования

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СА с ДК ЧАСТЕЙ УПРУГИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
2.1. Физические различия сред, применяемых в СА с ДК частей упругих элементов и их уравнения состояния. Массово-геометрические особенности упругих элементов
2.1.1. Упругие элементы с однозначной кусочно-нелинейной характеристикой позиционной силы
2.1.2. Упругие элементы с однозначной кусочно-линейной характеристикой позиционной силы
2.2. Предпосылки применения метода гармонической линеаризации и основные допущения
2.2.1. Анализ неоднозначной кусочной характеристики позиционной силы деформируемой части элемента
2.2.2. Уравнения движения. Основные допущения
2.3. Эквивалентная линеаризация уравнений движения СА с ДК частей упругих элементов
2.3.1. Скачкообразный закон изменения масс частей упругих элементов при их ДК
2.3.2. Скачкообразный закон изменения смещения состояния
статического равновесия объекта при ДК частей упругих элементов
2.3.3. Гармоническая линеаризация неоднозначных кусочых характеристики позиционной силы
2.3.4. Эквивалентная линеаризация неконсервативной составляющей позиционной силы
2.3.5.Линеаризованные уравнения движения СА с ДК частей упругих элементов
Выводы по главе

3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕОДНОЗНАЧНЫХ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНЫХ СА с ДК ЧАСТЕЙ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ С ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ
3.1. Закон изменения позиционной силы
3.2. Гармоническая линеаризация неоднозначной кусочнолинейной характеристики позиционной силы
3.2.1. Коэффициенты гармонически линеаризованной аппроксимации позиционной силы
3.2.2. Поверхность связи параметров решения и отношения масс частей упругих элементов
3.2.3. Анализ геометрических особенностей поверхности связи
3.2.4. Динамические особенности неоднозначной кусочно- линейной характеристики позиционной силы
3.2.4.1. Зависимость жёсткости упругих элементов в функции фазы колебаний
3.2.4.2. Неоднозначные кусочно-линейные характеристики позиционной силы обеих частей элемента
3.2.4.3. Амплитуда и сдвиг фазы первой гармоники линеаризованной силы
3.2.4.4. Периодическое смещение состояния равновесия
3.3. Эквивалентная линеаризация неконсервативной составляющей позиционной силы деформируемой части упругого элемента
3.3.1. Количество рассеянной за период энергии
3.3.2. Эквивалентный коэффициент относительного затухания
3.3.2.1. Коэффициент относительного затухания на кривой
экстремальных амплитуд
3.4. Работа позиционной силы и потенциальная энергия гармонически линеаризованной системы
3.5. Сравнение законов изменения параметров движения и сил

личении амортизируемой массы эта сила уменьшается, что требует снижения и сопротивления амортизатора, тогда как на деле необходимо обратное.
В результате рассмотрения рабочих процессов автором работы [3] делается вывод о том, что создание гидропневматических элементов с независимыми упругими и демпфирующими характеристиками принципиально невозможно. Однако их взаимное влияние может быть сведено к приемлемому уровню в результате применения двух независимых дросселирующих систем, что обеспечивает более широкие возможности управления демпфирующей характеристикой. Идея применения двух дросселирующих систем заключается в создании неупругого сопротивления путём принудительного вытеснения жидкости поршнем, а не за счёт восстанавливающей силы.
В настоящее время наиболее полное удовлетворение требований увеличения полного хода до величины дге/ = 0,3м в многоосных шасси [27] и до величины, сопоставимой с размерами упруго-демпфирующих элементов в системах сейсмозащиты [15, с. 3] и получения 5-образной характеристики восстанавливающей силы осуществляется путём применения гидропневматических элементов. Их классификация, конструкции, методы расчёта подробно рассмотрены в литературе [28 - 33] и в других источниках. В работе [3] дан анализ взаимозависимости упругих и диссипативных характеристик гидропневматических элементов, указано на сходство их конструкций и рабочих процессов с конструкциями и процессами однотрубных амортизаторов.
Демпфирование колебаний в системах сейсмо- и ударозащиты чаще всего осуществляется гидродемпферами с переливным клапаном [15, с. 118], а в многоосных шасси - при помощи встроенного амортизатора и за счёт гидравлического сопротивления балансирной связи [6].
В литературе указывается, что эта связь даёт значительное улучшение характеристик угловых и вертикальных колебаний шасси, а также снижение и выравнивание динамических нагрузок в ходовой части [4, б, 7, 34]. Однако полученные в этих работах результаты не объединены в теорию связанной подвески, отсутствие которой приводит к затруднениям в оценке степени влияния