Влияние колебаний корпуса транспортного средства на работоспособность шарнирных соединений подвески

 

Лазарев В.В., Камынин В.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)

 

Одним из основных критериев отражающих работоспособность узлов трения является параметр pv. Для оценки влияния колебаний корпуса транспортных средств на этот параметр составим дифференциальные уравнения вертикальных и угловых колебаний корпуса n-осной машины с индивидуальной подвеской при несимметричной схеме подрессоривания (см. рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1- Расчётная схема для определения параметров свободных колебаний корпуса при несимметричной схеме подрессоривания

 

На основе дифференциальных уравнений Лагранжа второго рода можно записать

                                 ,                                      (1)

где Q_z, Q_j  и z, j – соответственно обобщённые силы, действующие на корпус и координаты перемещения корпуса;

М, J_п – соответственно масса и момент инерции корпуса относительно его центра тяжести;

t – время процесса;

Т – кинетическая энергия колеблющегося корпуса.

Проведя ряд преобразований системы уравнений (1) получим дифференциальные уравнения свободных колебаний корпуса

                          ; ,                               (2)

где                 ;   ;   ;  ;

 n – число колёс (катков) борта машины;

с_i – приведённая жёсткость подвески i-го колеса.

Решая систему (2) с учётом того, что  и  по своему физическому смыслу представляют соответственно частоты вертикальных k_z и угловых kj колебаний, приходим к результату

                        ;                              (3)

                        .                              (4)

Дальнейшие преобразования системы (2) позволили получить формулы для определения вертикальных и угловых  ускорений корпуса

                   ;                        (6)

                  .                       (7)

Полученные зависимости позволяют оценить влияние параметров подвески на уровень динамических нагрузок действующих на шарнирные соединения направляющих элементов подвески, а также на скорость V перемещения осей во втулках.

Например, расчёты показали, что применительно к четырёхосному шасси, имеющего М=15000 кг; J_п=20000 кг·м²; l₁=3,3 м l₂=0,9 м; l₃=0,6 м; l₄=3 м, при снижении с_i в 1,2-1,3 раза вертикальные ускорения корпуса, а следовательно и нагрузки на шарниры подвески снижаются примерно на 30%, в то время, как скорость  (где d – диаметр контактирующей поверхности, a – угол поверхности оси во втулке, град.) повышается не более чем на 10-15%. При этом параметр pv снижается примерно в 1,2 раза.

 

Литература

1. Смирнов Г.А. Теория движения колёсных машин. М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.

2. Гринченко И.В., Розов Р.А., Лазарев В.В., Вольский С.Г. Колёсные автомобили высокой проходимости. М.: Машиностроение, 1967. – 240 с.