Разработка и исследование динамики активной системы демпфирования продольно-угловых колебаний транспортных машин

• Автор: Захаренков, Николай Владиленович
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

1 Состояние проблемы. Цель и задачи исследования
1.1 Плавность хода транспортных машин и влияние колебаний на организм человека
1.2 Требования, предъявляемые к подвескам и их классификация
1.2.1 Упругая характеристика подвески
1.2.2 Кинематические схемы
1.2.3 Упругие элементы
1.2.4 Направляющие устройства
1.2.5 Амортизаторы
1.3 Управляемые подвески
1.3.1 Адаптивные подвески
1.3.2 Полуактивные подвески
1.3.3 Активные подвески
1.4 Постановка цели и задач исследования
2 Обоснование и построение математической модели транспортной машины с активной системой демпфирования продольно-угловых колебаний и ее исследование
2.1 Обоснование и построение математической модели транспортной машины
2.2 Возмущающие функции вынужденных колебаний транспортных машин
2.3 Разработка управления активной системой демпфирования продольно-угловых колебаний транспортной машины
2.3.1 Анализ нелинейности в системе управления для упрощенной модели
2.3.2 Сравнение аналитического и численного решений
2.4 Основные результаты и выводы по главе
3 Разработка экспериментального комплекса для исследования активной системы демпфирования продольно-угловых колебаний

3.1 Структура комплекса
3.2 Общий вид и описание конструкции
3.3 Система возбуждения колебаний
3.4 Система гашения колебаний
3.5 Информационно-измерительная система
3.6 Предельные значения характеристик стенда и начальные условия
3.7 Выводы по главе
4 Экспериментальные исследования активной системы демпфирования продольно-угловых колебаний на экспериментальном комплексе
4.1 Цель и задачи эксперимента
4.2 Выделение определяющих параметров
4.3 Предельные изменения определяющих параметров, граничные и начальные условия
4.4 Методика проведения испытаний
4.5 Обработка экспериментальных данных
4.6 Результаты испытаний и их оценка
4.7 Оценка адекватности математической модели
4.8 Рекомендации к проектированию активной системы демпфирования
4.9 Результаты и выводы по главе
Основные результаты и выводы по работе
Список использованных источников
Приложения
Необходимость максимального повышения плавности хода автомобиля и безопасности его движения, в связи с ростом средних эксплуатационных скоростей, ставит вопрос о рациональной конструкции подвески и ее динамических параметрах в число важнейших задач современного автомобилестроения. Решение этой задачи ведется как в направлении исследования новых схем подвесок, так и по пути создания упругих элементов новых типов и повышения их долговечности. Разработка конструкций в этих направлениях привела к созданию управляемых подвесок и активных систем демпфирования с применением пневматических и гидропневматических упругих элементов.
Водители транспортных машин проводят много часов в условиях повышенных вибраций и колебаний. Эти условия снижают комфорт, внимание, угрожают здоровью водителя и безопасности движения. Известно, что степень ощущений водителя при колебаниях определяется преимущественно продолжительностью действия, характером изменения и величинами испытываемых вертикальных ускорений. Наиболее чувствителен организм человека к колебаниям в диапазоне частот от 4-8 Гц, относящихся к резонансной области. В горизонтальной плоскости особенно опасны по влиянию на человека частоты 1 -2 Гц.
Возникающие при движении автомобиля колебания, вызванные неровностями дороги, оказывают влияние не только на плавность хода и управляемость, но также на ряд других эксплуатационных показателей. Так, при эксплуатации транспортных машин на дорогах с неудовлетворительным состоянием поверхности средняя скорость движения уменьшается на 40-50 %, межремонтный пробег - на 35-40 %, расход топлива увеличивается на 50-70 %, а себестоимость перевозок - на 50-60 %.
Основной причиной возникновения колебаний автомобиля являются неровности дороги. Их гашение осуществляется посредством подвески
Статистическая обработка фактического материала показывает, что на грунтовых дорогах встречаются как единичные неровности, так и волнообразный профиль с регулярно чередующимися неровностями, причем для дорог, наезженных автомобилями, наиболее типичным является волнообразный профиль с правильно чередующимися неровностями высотой 100-200 мм, и переменной длиной. Аналитически такой профиль характеризуется уравнением синусоиды.
Чередующийся характер неровностей часто наблюдается на асфальтированных и бетонированных дорогах, причем последние имеют повторяющиеся треугольные неровности. Периодический характер неровностей создает возможность появления резонанса, что подтверждается практикой эксплуатации автомобилей.
Проведенный краткий анализ неровностей дорог позволяет при исследовании колебаний автомобилей рассматривать как детерминированное возмущение, так и случайное. При исследованиях важно получить сравнительные данные для различных автомобилей, поэтому целесообразно рассматривать детерминированное возмущение, т.е. возмущение, определяемое периодическими неровностями дорог. Такой вид возмущения позволяет получить сравнительные данные в чистом виде и, в наиболее тяжелых -резонансных режимах колебаний автомобилей, что важно с точки зрения сохранности груза и динамической нагруженности ходовой части, трансмиссии и других элементов.
Немаловажным является то обстоятельство, что исследование колебаний на гармонических неровностях дает возможность точной проверки результатов теоретических исследований на ЭВМ и исследований с помощью механических моделей путем сравнения с экспериментальными данными, полученными при испытании натурных образцов на реальных гармонических поверхностях.
На первом этапе для определения качественного характера возмущений достаточно проанализировать выражение [3]: