Повышение виброзащитных свойств пневмогидравлических рессор за счет саморегулируемых адаптивных демпферов

• Автор: Похлебин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 170 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Плавность хода и скорость движения автотранспортных средств (АТС) на неровных дорогах в значительной степени определяются виброзащитными свойствами подвески. Качество подвески влияет на долговечность и топливную экономичность машин, сохранность и скорость доставки перевозимых грузов, и, в конечном счете, на эффективность использования автомобильного транспорта. Для техники специального назначения от качества системы подрессори-вания в значительной степени зависит усталость экипажа и точность выполнения возложенных на него функций.
В настоящее время в системах подрессоривания АТС все шире применяются пневматические рессоры с гидравлической передачей усилия, которые называют пневмогидравлическими рессорами (ПГР). Пневмогидравлические рессоры по сравнению с другими типами подвесок имеют небольшие габариты и массу, высокую энергоёмкость, обеспечивают в одном узле одновременно упругие и демпфирующие свойства, обладают наиболее желательной с точки зрения плавности хода нелинейной упругой характеристикой, а выход их из строя не внезапный, а постепенный. Кроме того, в подвесках с пневмогидравличе-скими рессорами проще обеспечить регулирование клиренса машины. Однако виброзащитные свойства применяемых ПГР не достаточны для дальнейшего увеличения скоростей движения АТС, особенно по разбитым дорогам. В основном это связано с тем, что в них применяются нерегулируемые демпферы в виде дросселей, гидравлическое сопротивление которых зависит только от скорости и направления деформации рессоры. В результате не на всех режимах работы подвески обеспечиваются высокие виброзащитные свойства.
Одним из путей повышения эффективности пневмогидравлических подвесок является регулирование сил неупругого сопротивления ПГР в зависимости от режимов колебаний. Данное регулирование реализуется в управляемых с

помощью бортовых ЭВМ демпферах и в саморегулируемых адаптивных демпфирующих устройствах. Активные и управляемые от ЭВМ системы подрессо-ривания сложны в конструктивном исполнении и являются достаточно дорогостоящими. Поэтому разработка и обоснование новых способов регулирования сил неупругого сопротивления ПГР с помощью адаптивных саморегулируемых демпферов является актуальной темой исследования.

Диссертационная работа состоит из пяти глав.

В первой главе изложено современное состояние проблемы создания и исследования ПГР. Рассмотрены основные типы ПГР с различными демпферами и дана их сравнительная оценка. Произведён анализ влияния особенностей конструкции и условий работы ПГР на демпфирующие свойства подвески. Сформулированы цель и задачи диссертации.

Во второй главе представлены оригинальные конструкции и

математические модели ПГР с демпферами, обеспечивающими саморегулирование неупругого сопротивления в зависимости от режимов колебаний одновременно по нескольким управляющим параметрам. Представлены математические модели одноопорной двухмассовой, двухопорной трехмассовой и многоопорной пространственной колебательных систем с предложенными ПГР.
В третьей главе представлены методика стендовых испытаний пневмогидравлических рессор с саморегулируемыми демпферами и
экспериментальная ПГР, обеспечивающая саморегулирование сил неупругого сопротивления в зависимости от амплитуды и направления колебаний.
В четвертой главе представлены результаты теоретических и
экспериментальных исследований математических моделей и экспериментальной ПГР, приведенных в главах 2 и 3.
В пятой главе на основании проведённых теоретических и
экспериментальных исследований представлены предложения ПГР с новыми

способами саморегулирования демпфирования для колесных и гусеничных машин специального назначения, а также инженерная методика расчета демпфера, саморегулируемого по амплитуде и частоте колебаний.
В приложении к работе представлены программы расчёта уравнений динамики колебаний подвески АТС с ПГР с саморегулируемыми демпферами.
Работа выполнена на кафедре “Автоматические установки” Волгоградского государственного технического университета, где в течение ряда лет ведутся работы по изысканию путей повышения виброзащитных свойств пневмогидравлических рессор, а также по совершенствованию конструкций серийных демпферов подвесок АТС, выпускаемых предприятиями Волгограда, Минска и других городов.
Цель работы: Повышение виброзащитных свойств пневмогидравлических рессор за счет адаптивных демпферов, обеспечивающих саморегулирование неупругого сопротивления в зависимости от режимов колебаний одновременно по нескольким управляющим параметрам.
Задачи исследования:
1. Разработать математические модели ПГР с адаптивными демпферами, обеспечивающими саморегулирование гидравлического сопротивления в зависимости от режимов колебаний одновременно по нескольким управляющим параметрам.
2. Разработать методику стендовых испытаний ПГР новой структуры.
3. Разработать экспериментальный образец ПГР с саморегулируемым демпфером.
4. Провести теоретическое и экспериментальное исследование виброзащитных свойств ПГР с предложенными алгоритмами адаптивного саморегулируемого демпфирования и плавности хода АТС с такими ПГР.
5. Разработать предложения по модернизации ПГР с целью повышения их демпфирующих свойств и снижения внутренних потерь.
разгрузочных клапанов одинаковый с предыдущей коэффициент сопротивления, авторы установили, что при наложении на низкочастотные колебания кузова высокочастотных колебаний колёс такой же амплитуды в нелинейной подвеске происходит систематическое открытие разгрузочных клапанов и ослабление демпфирования низкочастотных колебаний почти в четыре раза. Эти результаты показывают, что обычные амортизаторы не обеспечивают эффективное гашения смешанных (низкочастотных и высокочастотных) колебаний. Поэтому необходим поиск новых конструкций демпфирующих устройств.
В монографии [137] И. Н. Успенский и А. А. Мельников для подвески со статическим регулированием положения кузова рекомендует при движении по ровным дорогам (средняя квадратическая высота неровностей оя < 0,5 см) оптимальные значения относительного коэффициента затухания у/ = 0,2..0,3, а при движении по разбитым дорогам (<тч > 2,5 см) - у/ = 0,6...0,8, причем большие значения соответствуют меньшим собственным частотам. При движении по дорогам среднего качества сопротивление при малых размахах колебаний подвески (к < 2 см) может быть снижено до уровня, соответствующего оптимальному значению при движении по ровным дорогам. Эти результаты получены при предельно допустимых вертикальных среднеквадратических ускорениях 0, -2 м/с2, оцениваемых как беспокоящие, при которых усталость наступает через 3..4 часа движения.
В монографии [43] под редакцией А. А. Хачатурова показывается, что для получения оптимального с точки зрения плавности хода линейного сопротивления амортизаторов при изменении условий движения требуются непрерывное регулирование относительного коэффициента затухания у/ в пределах 0,25...0,6 - для грузовых автомобилей и 0,15...0,5 - для легковых автомобилей. При этом оптимальный по плавности хода коэффициент сопротивления применительно к сильно изношенным и грунтовым дорогам будет оптимальным и по безопасности движения. На хороших дорогах это