Технические науки / 4.

Транспорт

 

К.т.н., доцент Бейгул О.А.

Днепродзержинский государственный технический университет

Д.т.н., профессор Мямлин С.В.

Днепропетровский национальный университет железнодорожного
транспорта имени академика Всеволода Лазаряна

 

Выбор параметров стабилизатора поперечной устойчивости автослябовоза
вагонной компОновки

 

Известно [1-5, 7], что транспортные средства с упругой подвеской и высоко расположенным центром массы снабжаются стабилизаторами поперечной устойчивости, параметры которых определяются из условия предельного угла крена подрессоренных частей по статическому критерию. Вместе с тем при движении по неровностям возникает не только крен, но и раскачивание транспортного средства в поперечной плоскости, что может привести к потере устойчивости движения. Стабилизатор поперечной устойчивости в традиционном исполнении не препятствует вертикальным колебаниям, вступает в работу как упругий элемент подвески только при поперечном раскачивании, и его параметры существенно влияют на возмущенное движение транспортного средства в поперечной плоскости.

Анализ исследований и публикаций [1-5, 7] показывает, что основное внимание уделяется повышению угловой жесткости подвески, выбору места установки стабилизаторов поперечной устойчивости, конструктивным особенностям последних, связанным с компоновкой транспортных средств. Вместе с тем не уделяется внимание процессу раскачивания транспортных средств в поперечной плоскости.

Поэтому целью данной работы является учет поперечного раскачивания автослябовозов вагонной компоновки в поперечной плоскости и выбор параметров стабилизаторов поперечной устойчивости по динамическому критерию при включении последнего в динамическую систему как упругого элемента при возмущенном движении в поперечной плоскости.

Расчетная схема платформы атослябовоза вагонной компоновки представлена на рис. 1.5, где приняты следующие обозначения: 1 – настил; 2 – полезный груз; 3 – упругие элементы подвески; 4 – стабилизатор поперечной устойчивости; 5 – колеса.

 

 

Рисунок 1 – Расчетная схема автослябовоза вагонной компоновки

После выполнения действия над выражениями кинетической и потенциальной энергий системы в соответствии с уравнением Лагранжа второго рода получены четыре обыкновенных дифференциальных уравнения второго порядка, которые образуют две независимые системы:

                                                           (1)

                       (2)

Для определения параметров стабилизатора поперечной устойчивости использована система (2). Решение уравнений разыскивается в таком виде:

                                       ;                                                  (3)

                                     ,                                                 (4)

где q0 , q10 – амплитудные значения обобщенных координат q и q1 соответственно, рад; р – круговая частота собственных колебаний, 1/с; j – фаза колебаний, рад.

После подстановки выражения (3) и (4) в уравнения (2):

                     (5)

Откуда получено следующее частотное уравнение:

                       (6)

После введения новых обозначений:  

 уравнение (6) принимает следующий вид:

             .                        (7)

Произведение входит параметром в уравнение (7), активно влияет на собственные динамические характеристики системы в поперечных колебаниях и в дальнейшем называется жесткостным фактором стабилизатора поперечной устойчивости.

               (8)

Принято условие работоспособности по поперечному раскачиванию платформы в виде непопадания частот асимметричных внешних возмущений в 10-процентную полосу в окрестности j-й собственной частоты:

                                           ;                                                      (9)

                                           ,                                                    (10)

где wі – круговая частота і-го возмущающего фактора, 1/с;

рj – j-я собственная круговая частота, 1/с.

После раскрытия неравенств (9) и (10) получены области приемлемых значений :

                                             (11)

                                             (12)

 

Выводы. Устойчивость движения транспортных средств с упругой подвеской и высоко расположенным центром массы определяется не только креном в поперечной плоскости, но и динамическим взаимодействием стабилизаторов поперечной устойчивости с подрессоренной и неподрессоренной частями при возмущенном движении в поперечной плоскости.

Стабилизаторы поперечной устойчивости как упругие элементы не препятствуют вертикальным колебаниям, вместе с тем включаются в работу при возмущенном движении в поперечной плоскости.

Параметры стабилизаторов поперечной устойчивости формируют собственные динамические характеристики транспортных средств в поперечной плоскости и определяются из рассмотрения возмущенного движения.

 

Литература

1.   Белокуров В.Н. Снижение нагруженности несущей системы грузового автомобиля путем оптимизации соотношения угловых жесткостей рамы и подвески //Автомобильная промышленность. – 1983. – №6. – С.13-16.

2.   Выгонный А.Г. Выбор условий жесткости подвески автомобиля //Автомобилестроение. Теория и конструирование. – Минск. –1984. – Вып. 19.– С.51-55.

3.   Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчета. – М.: Машиностроение, 1980. – 304 с.

4.   Панов А.Н. Несущие системы грузовых АТС. Прогнозирование ресурса // Автомобильная промышленность. – 2003. – №4. – С. 18–21.

5.   Раймпель И. Шасси автомобиля. Элементы подвески. – М.: Машиностроение, 1987. – 284 с.

6.   Яблонский А.А., Норейко С.С. Курс теории колебаний. – М.: Высшая школа, 1975. – 256 с.

7.   Van Deusen B.D. Truck suspension system optimization. – Journal of Terramechanics, 1974.–Vol.9.–N2. – Р. 83-100.