Снижение динамической нагруженности силового привода сочлененной машины на шинах низкого давления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.03, кандидат технических наук Дмитриев, Павел Евгеньевич

• Дмитриев, Павел Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Дмитриев, Павел Евгеньевич

1. ПРЕДПОСЫЛКИ К ИССЛЕДОВАНИЮ ДИНАМИЧЕСКОЙ

НАГРУЖЕННОСТИ СИЛОВЫХ ПРИВОДОВ СОЧЛЕНЕННЫХ МАШИН

НА ШИНАХ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

1.1. Основные понятия. Особенности динамической нагруженности силовых приводов сочленённых машин на шинах низкого давления

1.2. Краткий обзор работ посвящённых динамической нагруженности силовых приводов транспортных машин

1.3. Методы исследования вибронагруженности силовых приводов транспортных машин;

1.3.1. Методологическая основа задачи снижения динамической нагруженности силового привода

1.3. 2. Математические модели

1.3.3. Методы определения параметров

1.3.4. Методы решения

1.4. Постановка задач

1.5. Краткие выводы

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВОГО ПРИВОДА

2.1. Построение расчётной схемы силового привода

2.1.1. Проверка принимаемых гипотез

2.1.2. Принципы построения расчётной схемы

2.1.3. Математическая запись расчётной схемы

2.2. Построение математической модели

2.2.1. Общие принципы построения

2.2.2. Обоснование и методика численной реализации принятой модели

2.3. Краткие выводы

3. АНАЛИЗ АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В

СИЛОВОМ ПРИВОДЕ

3.1. Разработка математической модели

3.2. Определение исходных характеристик

3.2.1. Определение момента сопротивления вращению

3.2.2. Определение статической характеристики двигателя

3.2.3. Определение силы сопротивления движению

3.2.4. Определение силы трения скольжения

3.3. Исследование автоколебательных процессов

3.3.1. Исследование почти синусоидальных автоколебаний при движении машины по твёрдому опорному основанию

3.3.2. Исследование релаксационных автоколебаний при движении по грунту с низкой несущей способностью

3.3.3. Исследование устойчивости стационарных режимов

3.4. Явление захватывания в автоколебательной системе силового привода

3.5. Краткие выводы

4. МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕШО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО

ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИЛОВОГО ПРИВОДА

4.1. Планирование эксперимента

4.2. Техника экспериментальных исследований

4.3. Обработка экспериментальных данных и определение динамических характеристик силового привода

4.4. Краткие выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Снижение динамической нагруженности силового привода сочлененной машины на шинах низкого давления»

Актуальность работы. В настоящее время акционерная компания по транспорту нефти АК «Транснефть» эксплуатирует 49,6 тыс. км. магистральных нефтепроводов диаметром от 400 до 1220 мм. и 404 насосные станции. Основная задача АК «Транснефть» в современных условиях заключается в поддержании действующей сети магистральных трубопроводов в работоспособном состоянии. Дело в том, что ранее обслуживание и контроль нефтяных трубопроводов осуществлялся с использованием воздушного транспорта, а многочисленные попытки приспособить для работы на грунтах с низкой несущей способностью обычные (дорожные) машины пока не дали положительных результатов. Настоящая экономическая ситуация в стране сложилась таким образом, что использование воздушного транспорта для обслуживания нефтяных трубопроводов, стало крайне дорогим мероприятием. Кроме того, положение усугубляется повышением среднего возраста всех нефтяных трасс: на данном этапе 46% нефтепроводов России имеют возраст до 20 лет, 29% - от 20 до 30 лет, а 25% - эксплуатируются свыше 30 лет. Аварийность на магистральных трубопроводах составляет приблизительно 0.34 на 1000 км и имеет тенденцию к росту. Для оперативного выполнения работ по контролю и обслуживанию нефтяных трубопроводов при соблюдении международных стандартов безопасности и охраны окружающей среды акционерной компанией «Транснефть» было принято решение о необходимости создания специального наземного транспортного средства - машины обходчика нефтяных трасс с высокоэкологичным типом движителя.

Для решения возникшей задачи, ЗАО «Транспорт» совместно с СКТБ ТТМ (НГТУ) создано сочленённое транспортное средство на шинах низкого давления ТТМ-2902 {подробнее - приложение №1).

В процессе эксплуатации первых опытных образцов была выявлена высокая динамическая нагруженность силового привода таких машин. Об этом свидетельствовали преждевременные выходы из строя отдельных элементов трансмиссии: поломки деталей КПП и карданных шарниров, быстрый износ сцепления. Эта проблема побудила к дальнейшему, более углубленному анализу причин высокой динамической нагруженности силового привода.

Таким образом, важность проблемы эффективного обслуживания и контроля нефтяных трасс при соблюдении международных стандартов безопасности и охраны окружающей среды, необходимость создания машины обходчика нефтяных трасс, как ключа к решению данной задачи, а также выявленная при эксплуатации первых опытных образцов техническая проблема в совокупности делают данную работу актуальной. Цель работы. Снижение динамической нагруженности трансмиссии полноприводного сочленённого транспортного средства на шинах низкого давления.

Научная новизна работы. Применены новые, в рамках исследования динамической нагруженности силовых приводов транспортных машин, методы и модели, которые позволили:

- определить условия возникновения самовозбуждения крутящих моментов в силовом приводе машин на шинах низкого давления - автоколебаний близких к синусоидальным, релаксационных автоколебаний, явления «захватывания»;

- оценить зависимость основных характеристик автоколебаний крутящих моментов (амплитуды, частоты, близости к синусоиде) в силовом приводе от параметров машины: крутизны статической характеристики двигателя; силы трения скольжения в пятне контакта колеса с дорогой; демпфирования колебаний крутящих моментов в силовом приводе

- оценить эффективность снижения динамической нагруженности трансмиссии машины на шинах низкого давления по каждому параметру в отдельности и в их сочетании.

Объект исследования - сочлененное транспортное средство на шинах низкого давления ТТМ-2902.

Практическая значимость работы. Изложенные в диссертационной работе методики позволили:

- предложить на стадиях доводки и модернизации образцов конкретные решения;

- определить физические параметры корректирующих элементов и места их установки.

Реализация результатов работы. Программы и методики расчётов, изложенные в работе, внедрены в практику СКТБ ТТМ. Результаты работы использованы при доводке и модернизации выпускаемых машин ТТМ-2902 в ЗАО «Транспорт» (приложение №2). Материалы диссертации используются в учебном процессе кафедры «Автомобили и тракторы» Нижегородского государственного технического университета. Расчетно-теоретические исследования доведены до инженерных методик и могут быть использованы в конструкторских бюро и других научных организациях, связанных с вопросами проектирования транспортных средств высокой проходимости.

Апробация работы. Отдельные этапы и основное содержание работы докладывались на научно-технических конференциях: -международной научно-технической конференции «Развитие транспорт-но-технологических систем в современных условиях», Н.Новгород, НГТУ

- 1997г.;

-международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы автомобильного транспорта в России», Н.Новгород, НГТУ - 1998г.; -научном семинаре по колёсным и гусеничным машинам высокой проходимости, Москва, МАДИ - 1999г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 печатных работ, получено свидетельство на «полезную модель».

Заключение диссертации по теме «Колесные и гусеничные машины», Дмитриев, Павел Евгеньевич

8. Результаты работы внедрены в практику СКТБ ТТМ. Данные рекомендации по снижению динамической нагруженности силового привода использованы при доводке и модернизации сочленённого транспортного средства на шинах низкого давления ТТМ-2902.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Дмитриев, Павел Евгеньевич, 2000 год

1. Агейкин Я.С. Вездеходные колесные и комбинированные движители. -• М.: Машиностроение, 1972.-184с.

2. Агейкин A.C. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981.-232с.

3. Аксёнов П.В. Многоосные автомобили. -М.: Машиностроение, 1989. -280с.

4. Андронов A.A., Витт A.A., Хайкин С.Э. Теория колебаний. -М.: Физмат-гиз, 1959.-915с.

5. Антонов A.C. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Л.: Машиностроение, 1975.-480с.

6. Бабков В.Ф., Бируля А.К., Сиденко В.М. Проходимость колесных машин по грунту. -М.: Автотрансиздат, 1959.-189с.

7. Барахтанов Л.В., Беляков В.В., КравецН.Н. Проходимость автомобиля. -Н.Новгород.: НГТУ, 1996.-200с.

8. Беккер М.Г. Введение в теорию местность-машина. М.: Машиностроение, 1973.-520с.

9. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. М.: Мир, 1971.-408с.Ю.Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: «Наука», 1966.-992с.

10. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. М.: Высш.шк., 1980.-408с.

11. Биркгов Г. Динамические системы. М.-Л.:ОГИЗ, 1941.-320с.

12. Бочаров Н.Ф., Гусев В.И., Семенов В.М. и др. Транспортные средства на высокоэластичных движителях. М.: Машиностроение, 1974.-208с.

13. Вейц В.Л., Кочура А.Е., Мартыненко A.M. Динамические расчеты приводов машин. -Л.: Машиностроение, 1971.-354с.

14. Вейц В.Л. Динамика машинных агрегатов. Л.: Машиностроение, 1969.-370с.тJ: 145

15. Вейц B.JI., Кочура А.Е., Федотов А.И. Колебательные системы машинных агрегатов. -JL: ЛГУ, 1979.-255с.

16. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т.1 под ред. ИЖБлехмана. М.: Машиностроение, 1979.-351с.

17. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т.1 под ред. Ф.М.Диментберга, К.С.Колесникова. М.: Машиностроение, 1980.т.3.-544с.

18. Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т.1 под ред. К.В.Фролова. -М.: Машиностроение, 1981.т.6.-456с.

19. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. Пер.с англ. М.: Машиностроение, 1982.-283с.

20. ГерсевановН.М. Собрание сочинений. Т.2-Л.: Стройвоенмориздат, 1948-374с.

21. Динамика планетохода./Под ред. А.Л.Кемурджиана. М.: Наука, 1979.-458с.

22. Кнороз В.Н. Работа автомобильной шины. М.: Транспорт, 1976.-238с.

23. Кардашевский C.B., Погорелый Л.В., Фудиман Г.М. Исследование сельскохозяйственной техники.- М.: Машиностроение,!979.-288с.

24. Кононенко В.О. Колебательные системы с ограниченным возбуждением. М.: Наука, 1964.-254с.

25. Котельников Р.Б. Анализ результатов наблюдений. М.: Энергоатомиз-дат., 1986.-144с.

26. Левин М.А., Фуфаев H.A. Теория качения деформируемого колеса. М.: Наука, 1989.-272с.31 .Малиновский Е.Ю., Гайцгори М.М. Динамика самоходных машин с шарнирной рамой. М.: Машиностроение, 1974.-175с.

27. Маслов Г.С. Расчеты колебаний валов: Справочник. М.: Машиностроение, 1980.-151с.

28. Неймарк Ю.И., Фуфаев H.A. Динайика неголономных систем. М.: нау• ка, 1967.-519с.34.0строверхов H.JI., Русецкий Н.Л., Бойко Л.И. Динамическая нагружен-ность трансмиссий колесных машин. -Минск: «Наука и техника», 1977. -152с.

29. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. М.: Машиностроение, 1981.-279с.

30. Платонов В.Ф., Леиашвили Г.Р. Гусеничные и колёсные транспортно-тяговые мапшны.-М.: Машиностроение, 1986.-296с.

31. Попов Е.П., Пальтов И.П. Приближенные методы исследования нелинейных автоматических систем. -М.: Физматгиз,1960. -792с.

32. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. М.: Машиностроение, 1972.-246с.

33. Силаев A.A. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. М.: Машиностроение, 1963.-165с.

34. Скляревич A.M. Операторные методы в статистической динамике автоматических систем. -М.:Физматгиз.

35. Скотников В.А., Тетеркин А.Е. Основы теории проходимости гусеничных мелиоративных тракторов. Минск: Выш. шк., 1973 -256с.

36. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. М.: Машиностроение, 1981.-271с.

37. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. -М: Физматгиз, 1960. -653с.

38. Теория и расчет трактора «кировец». под. ред. Бойкова A.B. -Л.: Машиностроение, 1980.-208с.

39. Тракторы: Проектирование, конструирование и расчет, под. ред. Ксене-вича И.П. М.: Машиностроение, 1991. 544с.

40. Ульянов H.A. Основы теории и расчета колесного движителя землеройных машин. М.: Машгиз, 1962.-206с.т47 .Ульянов H.A. Колесные движители строительных и дорожных машин: Теория и расчет. М.: Машиностроение, 1982.-279с.

41. Ульянов Ф.Г. Повышение проходимости и тяговых свойств колесных тракторов на пневматических шинах. М.: Машиностроение, 1964.-136с.

42. Успенский И.Н. Проектирование трансмисии автомобиля. Горький: 1971.-64с.

43. Успенский И.Н., Савинов Б.В., Шатилов В.В. Расчёт крутильных и из-гибных колебаний в трансмиссии. Горький: 1978. - 53с.

44. Филиппов А.П. Колебания механических систем. Киев: Наук.думка, 1965.-716с.

45. Флорин В.А. Основы механики грунтов. М.: Стройиздат, 1961.Т.2.-420с.

46. Фурунжиев Р.И. Автоматизированное проектирование колебательных систем. Мн.: Вышейш. шк., 1977.-452с.

47. Цитович И.С., Альгин В.Б. Динамика автомобиля. Минск: Наука и техника, 1981.-191с.

48. Чудаков Е.А. Теория автомобиля. М.: Изд-во АН СССР, 1961.-463. (избранные труды, т. 1.).

49. Штейнберг Ш.Е. Идентификация в системах управления.-М.: Энерго-атомиздат, 1987.-80с.

50. Шупляков B.C. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. -М.: Транспорт, 1974.-328с.

51. Яценко H.H., Шупляков B.C. Нагруженность трансмиссии автомобиля и ровность дороги. М.: Транспорт, 1967.-164с.

52. Hecht Н. Schaltschema und differentialgleichungen elektrischer und mechanischer schwingungsgebilde. Leipzig., J.A. Barth, 1959. 176s.

53. Hart H. Einfurung in die Messtechnik. Berlin., VER, 1989. 391s.Статьи

54. Бочаров Н.Ф.Распределение крутящих моментов в трансмиссии многоприводных колесных машин на твердых дорогах. «Известия вузов», №12,1964г. »- ■ - Í I

55. Бочаров Н.Ф., Макаров С.Г. Особенности работы блокированной трансмиссии автомобиля с колесной формулой 4x4. «Автомобильная промышленность», №2,1970г.

56. Веселов П.Н. Результаты расчётно-теоретических исследований вынужденных колебаний автотранспортного средства./ Нижегород. гос. ун-т. -Н.Новгород, 1996,-Юс. -деп. В ВИНИТИ, №1859-В96.

57. Геккер Ф.Р. К методике определения оптимального момента трения демпфера крутильных колебаний трансмиссий автомобилей. «Автомобильная промьппленность»,№2,1969г.

58. Дик А.Б., Зобов В.П., Задворнов В.Н. Модель колеса для расчёта режимов движения автомобиля / НАМИ, 1991, вып.№1, с.58-70.

59. Дмитриев П.Е. Исследование напряженного состояния водонасыщенного глинистого грунта под воздействием высокоэластичного колесного движителя./Нижегород. техн. ун-т. Н.Новгород, 1999. -8с. (Деп. в ВИНИТИ 28.04.99. №1364-В99);

60. Дмитриев П.Е. Определение динамических характеристик силового привода вездехода на шинах сверхнизкого давления с сочлененной рамой без подвески./Нижегород. техн. ун-т. Н.Новгород, 1999. -12с. (Деп. в ВИНИТИ 28.04.99 №1365-В99);

61. Лукин П.П. К методике расчета гасителя крутильных колебаний в трансмиссии автомобилей. «Автомобильная промышленность», №11,1964г.

62. Маркелов В.П., Иванов В.А., Вафин Р.К. Крутильные колебания в замкнутых контурах силовых передач. «Известия вузов», №2, 1964г.

63. Москалев В.Н. К методике расчета гасителя крутильных колебаний. «Автомобильная промышленность», №4, 1962г.78.«Применение теории графов связей в технике». Сборник статей. -М.:Мир,1973.-94с.

64. Семенов В.М., Армадеров Р.Г. Динамические нагрузки трансмиссии автомобиля. «Автомобильная промышленность», №11,1959г.80. «Строительные и дорожные машины». Сборник 25 лет кафедре -Н.Новгород,1997.-265с.

65. Успенский И.Н., Савинов Б.В. Крутильные колебания в трансмиссии грузовых автомобилей Горьковского автозавода. «Автомобильная промышленность», №9,1970г.

66. Успенский И.Н., Нефедов В.А., Родичев И.С. Влияние конструктивныхпараметров на частоты собственных колебаний трансмиссии автомоби-fлей. «Автомобильная промышленность», №5,1971г.

67. Физико-технические приложения краевых задач. Сборник статей.-Киев: Наук. Думк.,1978.-244с.

68. Яценко H.H., Шупляков B.C. Переменная нагруженность трансмиссии автомобиля. «Автомобильная промышленность», №5,1969г.Диссертации

69. Барахтанов JI.B. Исследование статистических характеристик микропрофиля пересечённой местности и колебаний корпуса вездеходных машин: Дис. канд.техн.наук. -Горький.: 1972.-216с.

70. Брегадзе М.Д. Разработка методики расчета нагрузочных режимов полноприводных автомобилей при эксплуатации в условиях сельскохозяйственного производства: Дис. .канд.тех.наук. М.: 1989.-158с.

71. Вермеюк В.Н. Нелинейные колебания в трансмиссии автомобиля: Дисс. к.т.н. Тольятти: 1978. -156с.

72. Водяник И.И. Прикладная теория и методы расчета взаимодействия колес с грунтом: Дисс.д.т.н. Каменец-Подольский.: 1985.-399с.

73. Гусев В.И. Исследование влияния пневмокатков на проходимость и работу трансмиссии автомобилей типа 4x4: Дисс. к.т.н. М.: 1965.-190с.

74. Киршин В.Г. Снижение динамических нагрузок в системе «двигатель-трансмиссия-ходовая часть» автомобилей самосвалов с колесной формулой 6x4: Дисс. к.т.н.- М.: 1984. -156с.

75. Леликов О.П. Исследование влияния конструктивной схемы силового привода на его нагруженность и на тягово-сцепные качества автомобилей с колесной формулой 4x4: Дисс. к.т.н. М.: 1969.-146с.

76. Соколов М.О. Обоснование способов и средств повышения опорной проходимости базового лесопромышленного транспорта: Дисс. .канд. техн. наук. Химки: 1994.-154с.

77. Яуфман А.Ф.: Снижение уровня крутильных колебаний в трансмиссии легкового автомобиля: Дисс. к.т.н. М.: 1983. -252с