Методы моделирования и оценки поглощающей и сглаживающей способности пневматических шин в расчетах подвески и колебаний колесных машин

• Автор: Рыков, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Братск
• Количество страниц: 430 с. : ил. + Прил. (207 с.: ил.)

ЧАСТЬ 1. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН
Глава 1. Обзор и анализ выполненных исследований. Постановка задач диссертационной работы
1.1. Поглощающая способность шины
1.2. Комплексное нагружение колеса
1.3. Сглаживающая способность шины
1.4. Стенды и оборудование для экспериментальных исследований поглощающих
и сглаживающих свойств шин
1.5. Цель и задачи диссертационной работы
Глава 2. Математическая модель поглощающей способности шины
2.1. Построение модели и оценка ее параметров по характеристикам нормальной жесткости шины
2.2. Построение модели и оценка ее параметров по кривым затухающих
колебаний колеса
2.3. Упрощение модели для инженерных расчетов
2.4. Оценочные параметры поглощающей способности шины
Глава 3. Оценка поглощающей способности шины в расчетах колебаний
автомобиля
3.1. Эквивалентная колебательная система и дифференциальные уравнения движения ее масс
3.2. Построение и сравнительный анализ передаточных функций и частотных характеристик
3.3. Моделирование статистических характеристик случайного возмущающего воздействия микропрофиля специальных дорог по данным геодезической съемки
3.4. Расчет колебаний автомобиля с учетом разработанной модели поглощающей способности шины
Глава 4. Экспериментальные исследования поглощающей способности автомобильных шин
4.1. Задачи, объекты и программа экспериментальных исследований
4.2. Результаты испытания шин в режиме одинарного квазистатического нагружения колеса
4.3. Результаты испытания шин в режиме динамического нагружения колеса
4.4. Результаты испытания шин на вращающемся колесе
4.5. Результаты испытания шин в режиме комплексного нагружения колеса
ЧАСТЬ 2. МЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ СГЛАЖИВАЮЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ШИН
Глава 5. Математическая модель сглаживающей способности шины
5.1. Построение модели переменного сглаживания шиной неровностей дороги
5.2. Обоснование вида функциональной зависимости между длиной пятна
контакта и нормальным прогибом шины
5.3. Особенности эквивалентной колебательной системы и дифференциальных уравнений движения ее масс в случае учета новой модели сглаживающего эффекта
шины
5.4. Упрощение модели для инженерных расчетов
Глава 6. Оценка сглаживающей способности шины в расчетах колебаний
автомобили
6.1. Задачи разработки нового программного комплекса численного моделирования колебаний подвески

6.2. Моделирование случайного возмущающего воздействия микропрофиля специальных дорог по заданному виду корреляционной функции
6.3. Построение и сравнительный анализ передаточных функций и частотных характеристик
6.4. Расчет и анализ колебаний автомобиля на неровных дорогах с учетом разработанной модели сглаживающей способности шины
Ф Глава 7. Экспериментальные исследования сглаживающей способности
автомобильных шин
7.1. Новое оборудование для испытания шин на сглаживающую способность
в лабораторных и дорожных условиях
7.2. Методики проведения экспериментов и оценки погрешностей результатов измерений
7.3. Результаты испытания шин в лабораторных условиях
7.4. Результаты испытания шин в составе полнокомплектных автомобилей
на специальных дорогах автополигона НИЦИАМТа
Глава 8. Практическое приложение разработанных теорий и методов оценки к моделированию и конструированию упруго-демпфирукнцих элементов подвески
8.1. Построение модели поглощающей способности листовой рессоры
8.2. Оценка поглощающей способности листовой рессоры в расчетах колебаний
9 автомобиля
8.3. Экспериментальные исследования поглощающей способности автомобильных листовых рессор
8.4. Моделирование демпфирующей способности гидравлического амортизатора
8.5. Новые конструкции автомобильных шин и рессор с определенными поглощающими свойствами
Результаты и выводы
Список литературы

Исключительно разнообразные условия использования и эксплуатации автомобилей требуют не только постоянного совершенствования и модернизации уже освоенных моделей, но и создания новых, более приспособленных к этим условиям, а, следовательно, более надежных образцов автомобильной техники. В отличие от многих других машин массового производства автомобили подвергаются изменчивым и разнообразным внешним воздействиям при перевозке грузов и пассажиров. Поэтому оценивать конструкции автомобилей приходится по множеству эксплуатационных свойств, а их совершенствование можно осуществлять только на основе все более глубокого изучения рабочих процессов взаимодействия автомобиля с окружающей средой и, в первую очередь, с неровной дорогой, как главным источником динамического воздействия на его ходовую часть.
Среди основных эксплуатационных свойств автомобиля плавность хода, выражаемая характеристиками колебательных процессов его масс, занимает особое место. Это объясняется существенным влиянием колебаний кузова и колес, возникающих при движении по неровностям дороги, почти на все эксплуатационные качества автомобиля. Вместе с тем, характерной особенностью общей дорожной сети России является большая протяженность дорог с переходным покрытием и грунтовых. В этих условиях особенно велики прямые и косвенные потери на автомобильном транспорте за счет еще недостаточной защищенности автомобиля от динамических воздействий неровной дороги. Фактические данные показывают значительное увеличение расхода топлива и себестоимости перевозок по грунтовым и переходным дорогам в сравнении с перевозками по дорогам с усовершенствованным покрытием [115].
Проблеме плавности хода и подрессоривания автомобилей посвящены фундаментальные исследования отечественных ученых И.Г. Пархиловского, Я.М. Певзнера, Р.В. Ротенберга, A.A. Силаева, A.A. Хачатурова, H.H. Яценко и других, в которых разработана современная теория колебаний автомобиля. Эффективное приложение этой теории развивалось затем как в направлении совершенствования расчетов и оценки нагруженности основных агрегатов трансмиссии и несущей системы в реальных условиях движения, так и в построения теории и методов форсированных полигонных испытаний.
В работах И.В. Балабина, Я.М. Горелика, А.Д. Дербаремдикера,
С.С. Дмитриченко, В.П. Жигарева, A.C. Кольцова, Г.М. Косолапова, Ю.В. Пир-ковского, В.Ф. Платонова, А.Е. Плетнева, O.K. Прутчикова, В.М. Семенова, И.Н. Успенского, С.Б. Цимбалина, В.П. Шалдыкина и других решены многие важные вопросы действительной оценки рабочих процессов автомобиля в условиях его колебаний от воздействия неровной дороги, реальной нагруженности агрегатов и систем, расчета элементов подвески, ускоренных испытаний автомобильной техники. Благодаря этому теория автомобиля как научная дисциплина была значительно продвинута вперед. Установление тесной связи переменных воздействий неровной дороги и возникающих колебаний масс автомобиля значительно приблизило методы проектирования систем подрессоривания

Другим примером стендов платформенного типа, где реализовано непрерывное нагружение шины радиальной силой, является стенд для определения жесткостных характеристик шин, разработанный на автополигоне НАМИ под руководством И.В. Балабана [7]. Схема стенда приведена нарис. 1.35.

Рис. 1.35. Стенд для определения жесткостных характеристик шин:
1 - стойка несущая; 2,27,28 - площадки опорные; 3,26, 30 - электромеханизмы нагружения; 4, 29-рычаги; 5-вал; 6-ступица; 7-колесо; 8-ползун; 9,14-винты; 10, 11,12-привод консоли; 13 -труба-консоль; 15 — фиксаторы; 16 - направляющие роликовые; 17, 18, 19,20-рычажная система; 21 - винт ходовой; 22 - редуктор; 23 - тележка; 24,25 - шарниры [7]
Стенд предназначался для исследования геометрических параметров и упругих свойств пневматических шин легковых и грузовых автомобилей в ква-зистатическом режиме нагружении при одинарном и комплексном силовом воздействии на колесо. Измерительная система стенда оснащалась тензометри-ческими датчиками для измерения нормальной, боковой, продольной и поворачивающей нагрузок и реохордными датчиками перемещений для измерения соответствующих деформаций шины. Регистрация характеристик жесткости и на-