К вопросу выбора компоновочных параметров одноосного прицепа с учетом долговечности дышла и активной безопасности автомобильного поезда

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

УДК 629. 113
А. В. Шустов, С. В. Ганзин, Ю. Я. Комаров
К ВОПРОСУ ВЫБОРА КОМПОНОВОЧНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОДНООСНОГО ПРИЦЕПА С УЧЕТОМ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЫШЛА И АКТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОМОБИЛЬНОГО ПОЕЗДА
Волгоградский государственный технический университет
(e-mail: anton_shustov86@rambler. ru)
В статье рассмотрены вопросы влияния конструктивных параметров одноосного прицепа малой грузоподъемности на долговечность дышла, тормозную эффективность малотоннажного автомобильного поезда, и сделан вывод о возможности повышения прочности несущей системы и активной безопасности автопоезда.
Ключевые слова: автомобильный поезд, конструктивные параметры, долговечность, тормозная эффективность.
The article discusses the influence of the design parameters of uniaxial trailer light-duty durability drawbar braking efficiency light-duty road train, and concluded that the possibility of increasing the strength of the support system and active safety train.
Keywords: car train design parameters, durability, brake efficiency.
Совершенствование и модернизация прицепной техники, используемой с легковыми автомобилями и автомобилями малой грузоподъемности, в современных условиях рынка требует сокращения сроков ее проектирования и постановки на производство. Вместе с этим несущая система одноосного прицепа должна
обладать высокой прочностью и долговечностью, а конструктивные параметры соответствовать эксплуатационным свойствам, обеспечивающим безопасное движение малотоннажного автомобильного поезда (МАП).
Особенностью несущей системы одноосного прицепа является наличие дышла, которое
воспринимает вес прицепного звена с перевозимым грузом и обеспечивает связь с автомобилем-тягачом. В связи с этим, к дышлу прицепа предъявляются высокие требования по прочности и долговечности. Отличие конструкции дышла одноосного прицепа от рамы транспортных машин большой грузоподъемности не позволяет использовать традиционные методы и способы повышения прочности и долговечности элементов рам и корпусов. Поскольку это неизбежно приведет к увеличению размеров дышла, его массы и стоимости изготовления, что совершенно недопустимо в условиях массового производства.
Исследования [1] показали, что величины динамических напряжений в опасном сечении дышла возможно уменьшить выбором конструктивных параметров одноосного прицепа. Вместе с тем для окончательного принятия ре-
шения по компоновке прицепного звена необходимо провести оценку влияния конструктивных параметров, соответствующих минимальному значению среднеквадратического отклонения напряжений, на показатели тормозной эффективности МАП.
При проведении исследований на долговечность дышла варьировались следующие конструктивные параметры одноосного прицепа МАП в составе автомобиля-тягача ВАЗ-2123 и одноосного прицепа: статический прогиб упругого элемента подвески (/Л), колесная база (Ьп), доля длины дышла в колесной базе прицепа (Дп), масса подрессоренных частей (Мпп), масса неподрессо-ренных частей (тпн), радиальная жесткость шины (Сш), вертикальное статическое усилие (0). Проверкой значимости коэффициентов уравнения регрессии установлено, что значимыми параметрами являются Ьп, Дп, Мпп, (табл. 1).
Таблица 1
Значения уровней и интервалов варьирования конструктивных параметров одноосного прицепа, полной массой не более 600 кг, малотоннажного автомобильного поезда в составе автомобиля-тягача ВАЗ 2123 и одноосного прицепа
Параметры Факторы Уровни варьирования факторов Интервал варьирования
-2,086 -1,000 0,000 1,000 2,086
/п, м Х1 0,125 0,158 0,188 0,218 0,250 0,03
Ь", м Х2 2,140 2,240 2,336 2,432 2,540 0,096
Лп, % Хз 39,00 42,70 46,00 49,30 53,00 3,30
Мпп, кг Х4 494,20 498,31 502,10 505,89 510,00 3,79
тпн, кг Х5 20,00 22,06 23,95 25,84 27,90 1,89
Сш, кН/м Хб 155,00 168,30 180,50 192,70 206,00 12,20
о, Н Х7 240,0 432,7 610,0 787,3 980,0 177,3
При проведении исследования влияния конструктивных параметров одноосного прицепа на динамические нагрузки его дышла использовалось представление о кибернетической системе «черный ящик». Это позволило установить связи между входами / Ьп, Лп, Мпп, тпн, Сш, ^0) и выходом системы о5(х1: х2: х3: х4: х5, х6, х7) в виде уравнения регрессии:
осного прицепа на динамические нагрузки дышла оценивалось для сцепки с автомобилем-тягачом ВАЗ 2123. Движение малотоннажного автомобильного поезда осуществлялось по участку дороги со случайным профилем [2, 3] и скоростью движения 90 км/ч. Параметры нормированной корреляционной функции (2) профиля участка дороги приведены в табл. 2.
у=ьо+? Ь ¦ х+? Ь ¦ х •х1+? ь •х.2 (1)
г=1,1 =1
Рх (Т) = А
-? А
¦ ОС8 (• т) (2)
где Ь0, Ь, Ьу, Ьгг — коэффициенты уравнения регрессии, хг — факторы, влияющие на систему, у -оцениваемый параметр.
Влияние конструктивных параметров одно-
где рх (т) — нормированная корреляционная функция- а1к, агк, рг4г — коэффициенты корреляционной связи- А1к, А2к — безразмерные коэффициенты, причем ^Агк=1-
г=1
Таблица 2
Параметры микропрофиля участка дороги
Полоса наката Статистические характеристики микропрофиля Коэффициенты аппроксимирующей функции
Мх (ф, (м) о (ф, (м) Тох, (м) А, а, А2 а2 В
Левая 0,035 0,012 19,08 0,25 0,250 0,75 0,030 0,070
Правая 0,042 0,012 17,57 0,05 0,088 0,95 0,044 0,096
Как видим, увеличение вертикального статического усилия Е0(х7) в сцепном устройстве приводит к росту среднеквадратического отклонения напряжений с$(х7). При вертикальном статическом усилии Е0(х7) = 610 Н среднеквад-ратическое отклонение напряжений ъ$(х7) равно 30,5 МПа. Увеличение Е0(х7) до 980 Н сопровождается ростом среднеквадратического отклонения напряжений о$(х7) на 10,1% (на 3,08 МПа). Таким образом, при проектировании одноосного прицепа необходимо стремиться к минимизации величины вертикального статического усилия ?0(х7).
Изменение вертикального статического усилия ?0(х7) в сцепном устройстве автомобильного поезда сопровождается перераспределением сцепного веса между осями тягача. С помощью методики [4] выполним оценку влияния величины вертикального статического усилия ?0(х7) на сцепной вес, приходящийся на переднюю ось автомобиля-тягача ВАЗ-2123. При Г0(х7) = = 240 Н величина сцепного веса, приходящегося на переднюю ось Яг1, равна 13,16 кН. Увеличение ?0(х7) до 980 Н приводит к уменьшению сцепного веса передней оси автомобиля-тягача до Яг1 = 12,92 кН. Следовательно, в случае увеличения вертикального статического усилия F0(х7) в сцепном устройстве следует ожидать раннего блокирования колес передней оси тягача. Данное обстоятельство оказывает негативное влияние на эффективность торможения МАП и его устойчивость при торможении.
При вертикальном статическом усилии Е0(х7) = 240 Н расстояние от оси колес до центра тяжести прицепа (Ф) равно 0,10 м, а рассчитанная по методике [5] граничная скорость Ух составляет 55,94 км/ч. Увеличение вертикального статического усилия до 980 Н способствует увеличению Ф до 0,42 м и росту граничной скорости до Ух = 58,80 км/ч. Нетрудно заметить, что увеличение вертикального статического усилия Е0(х7), напротив, оказывает положительное влияние на величину граничной по затуханию скорости поперечных колебаний автомобильного поезда Ух.
Для МАП в составе автомобиля-тягача ВАЗ 2123 и одноосного прицепа зависимость о3(х,)
от длины колесной базы прицепа Ьр (х2) носит линейный характер. Положительное значение коэффициента Ь2 уравнения регрессии показывает, что увеличение длины колесной базы прицепа Ьр (х2) оказывает негативное влияние на величину среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении дышла Оя (х). Увеличение колесной базы прицепа Ьр (х2) на 0,21 м, до Ьр (х2) = 2,54 мм, приводит к росту среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении дышла прицепа на 4,70 МПа (15,3%), до значения с$(х2)= 35,2 МПа.
Рассмотрим влияние величины колесной базы прицепа Ьр (х2) на распределение сцепного веса между осями автомобиля-тягача. Так, при изменении колесной базы прицепа с 2,14 м до 2,54 м сцепной вес Я, передней оси автомобиля-тягача ВАЗ 2123 увеличивается до 13,09 кН. Отклонение от сцепного веса передней оси Я!:1 одиночного автомобиля ВАЗ 2123 составило -1,7% (Ьр (х2) = 2,14 м) и -1,0% (Ьр (х2) = 2,54 м). Сцепной вес задней оси Яг2 автомобиля-тягача, напротив, снижается до величины 4,68 кН, а отклонение от сцепного веса задней оси Яг2 одиночного автомобиля ВАЗ 2123 составило 20,3% (Ьр (х2) = 2,14 м) и 18,4% (Ьр (х2) = 2,54 м). Следовательно, при проектировании прицепа, у которого Ф & gt- 0 м, конструктивный параметр Ьр (х2) одноосного прицепа следует выбирать большие значения.
Граничная по затуханию поперечных колебаний прицепного звена скорость Ух в случае колесной базы одноосного прицепа Ьр (х2)=2,14 м составляет 53,35 км/ч. Увеличение колесной базы прицепа на 0,4 м граничная по затуханию поперечных колебаний прицепного звена скорость Ух также увеличивается до 61,42 км/ч.
Отсюда следует вывод, что при проектировании одноосного прицепа его колесную базу прицепа следует выбирать по возможности больше. Однако, как было отмечено ранее, это приводит к увеличению динамических напряжений в опасном сечении дышла прицепа. Эффективным способом снижения негативного влияния увеличения Ьр (х2) на величину среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении ъ$(х) является уменьшения доли длины дышла в колесной базе одноосного прицепа 5(х3).
н & quot-
о
Рч Н
а й о X
ч
о п.
О
«ей
о о
ей =
о

К
Он
С
ей П
3
4
о
X к
Он
с
га
¦о оо о& gt- ¦о оо о 30
со оо чГ о& gt- о& gt- с* о& gt- о& gt-
о г- -1 00 м м «о оо
сГ -& quot- 1 -Г о'- о'- о о'- о'- о'- -'-
— & lt-м
Значение параметров х2, х3, х4, х7
1 зависимость среднеквадратпческого отклонения напряжений в опасном сечении
дышла от колесной базы одноосного прицепа
2 зависимость среднеквадратпческого отклонения напряжений в опасном сечении
дышла от доли длины дышла в колесной базе одноосного прицепа
3 зависимость среднеквадратпческого отклонения напряжений в опасном сечении
дышла от массы подрессоренных частей одноосного прицепа
4 зависимость среднеквадратпческого отклонения напряжений в опасном сечении дышла от вертикального статического усилия в узле сцепки
Зависимость среднеквадратического отклонения напряжений в опасном сечении дышла одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда в составе автомобиля-тягача ВАЗ 2123 и одноосного прицепа
Наименьшее влияние на среднеквадратиче-ское отклонение напряжений в опасном сечении дышла с$(х) МАП в составе ВАЗ 2123 и одноосного прицепа оказывает изменение массы подрессоренных частей Мп (х4) прицепа. Среднеквад-ратическое отклонение напряжений в опасном сечении дышла прицепа ъ$(х4) при изменении массы подрессоренных частей с 502,9 кг до 510 кг при скорости движения поезда по участку дороги 90 км/ч увеличивается на 0,38 МПа. Также масса подрессоренных частей прицепного звена не оказывает существенного влияния на распределение сцепного веса между осями автомобиля-тягача.
Резюмируя, следует отметить, что для повышения тормозной эффективности автомобильного поезда в составе тягача ВАЗ 2123 и одноосного прицепа долговечности дышла прицепа вертикальное статическое усилие на сцепное устройство ?0(х7), величину колесной базы Ьр (х2) и массу подрессоренных частей Мп (х4) следует выбирать как можно меньше. Устойчивость одноосного прицепного звена против поперечных виляний при данных параметрах снижается. Таким образом, при проектировании одноосного прицепного звена малой грузоподъемности инженеру необходимо решить сложную задачу выбора конструктивных параметров. Поэтому актуальной задачей является разработка методики проектирования, позволяющих на ранних
стадиях опытно-конструкторских работ определять параметры с учетом выполнения требований по долговечности дышла и активной безопасности автомобильного поезда.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шустов, А. В. Влияние конструкционных параметров одноосного прицепа малотоннажного автомобильного поезда на нагруженность дышла в условиях эксплуатации / А. В. Шустов, С. В. Ганзин, Е. И. Самек // Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств: матер. VIII междунар. науч. -техн. конф., г. Пенза, 21−23 мая 2014 г. / под общ. ред. Э. Р. Домке — ФГБОУ ВПО «Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства», Автомобильно-дорожный ин-т. — Пенза, 2014. — С. 422−428. -
2. Шустов, А. В. Оценка применяемых методов диагностики ровности покрытия автомобильных дорог при их эксплуатации / А. В. Шустов, С. В. Ганзин, Е. И. Самек // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. № 21(124) / Волг-ГТУ. — Волгоград, 2013. — (Серия «Наземные транспортные системы» — вып. 7). — 103 с.
3. Шустов, А. В. Результаты исследований ровности автомобильных дорог / А. В. Шустов, С. В. Ганзин, Е. И. Са-мек // Проблемы автомобильно-дорожного комплекса России: организация автомобильных перевозок и безопасность дорожного движения: матер. IX междунар. заоч. науч. -техн. конф., г. Пенза, 31 окт. 2013 г. / ФГБОУ ВПО «Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства», Автомобильно-дорожный ин-т. — Пенза, 2013. — С. 207−212.
4. Железное, Е. И. Эффективность торможения малотоннажных автопоездов: учеб. пособие / Е. И. Железнов — Волгоград. гос. техн. ун-т. — Волгоград, 2005. — 99 с. -
5. Теория движения специализированного подвижного состава / Я. Е. Фаробин, В. А. Овчаров, В. А. Кравцева: учеб. пособие. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1981. — 160 с.
4

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой