05.22.02 "Автомобілі та трактори"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/20965
Переглянути
Документ Динамічний аналіз та методи поліпшення плавності ходу колісного трактора при транспортуванні рідких вантажів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Кожушко, Андрій ПавловичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.22.02 "Автомобілі та трактори" (13 Механічна інженерія та 27 Транспорт). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2021. Дисертацію присвячено розв’язанню науково-прикладної проблеми поліпшення динамічних властивостей руху колісних тракторів при транспортуванні рідини в цистернах сільськогосподарського призначення за рахунок визначення раціональних схем та параметрів конструкції машинно-тракторного агрегату для зменшення негативного впливу низькочастотних коливань поверхневого шару рідини у цистерні на показники плавності ходу трактора. Аналізуючи існуючі дослідження, які пов’язані з використанням колісних тракторів на транспортних роботах, було встановлено, що виробники тракторної техніки для аграріїв постійно збільшують її продуктивність – це зумовлює до збільшення вантажопідйомність транспортованих агрегатів та підвищення транспортних швидкостей. Така тенденція негативним чином впливає на динамічні властивості руху тракторних цистерн при їх частковому заповненні, яке відбувається в умовах коливального руху багатотонних мас рідини вздовж її вільної поверхні. Не вивченою залишається можливість розповсюдження коливання рідини з цистерни через зчіпний пристрій на підресорену частину трактора. Недостатньо висвітлено питання виникнення автоколивань при при прямолінійному русі колісного трактора з цистерною. Сформульована загальна методика математичного моделювання коливань рідини у тракторній цистерні, яка має вільну поверхню. На основі використання рівняння Нав’є-Стокса для ізотермічного руху ньютонівської в'язкої нестисливої рідини, а також формули Лапласа для сили поверхневого натягу, формалізовано фізичну модель збудження низькочастотних поверхневих коливань рідини і аналітичні вирази для визначення частот вільних коливань. Запропоновано обчислювати коливальний процес рідини в тракторній цистерні шляхом введення умовних (парціальних) осциляторів, які мають конкретні вагові, інерційні, пружні та дисипативні характеристики. Експериментально доведено доцільність використання математичних алгоритмів, які визначають частоти вільних коливань рідини в ємності, шляхом порівняння теоретичних та експериментальних значень періодів коливань для рідини різної в’язкості. Визначено величини декрементів загасання коливань рідини різної в’язкості задля його використання при подальших розрахунках нелінійної моделі руху рідини в цистерні. Наведена концепція визначення вільних коливань колісного трактора з цистернами на транспортних роботах. Представлено лінеарізовану модель пов’язаних поздовжніх коливань колісного трактора з причіпною та напівпричіпною цистернами. Модель дозволяє знайти спектр наявних частот вільних механічних коливань у низькочастотному діапазоні, а також проаналізувати форми взаємопов’язаних рухів елементів, амплітуди яких нормовані за їх вкладом до загальної кінетичної енергії коливань. За допомогою проведеного динамічного аналізу помічено виникнення динамічної нестійкості (галопуючого резонансу причіпної цистерни). Відкриті нові спектральні ефекти, що дозволяють розвинути класичну теорію коливань та підняти ефективність її прикладних методів за рахунок швидкого визначення небезпечних та найбільш напружених режимів роботи агрегату. За результатами аналізу частот вільних коливань виконане структурне укрупнення математичної моделі машинно-тракторного агрегату. Сформовано нелінійну математичну модель пов’язаних коливань колісного трактора з причіпною та напівпричіпною цистернами. Модель дозволяє досліджувати вплив перерозподілу мас рідини на техніко- експлуатаційні показники колісного трактора при виконанні транспортної роботи з перевезення рідкого вантажу. Запропоновано для математичного тестування динамічних якостей транспортного засобу описувати нерівності дорожнього покриття двома гармоніками, які мають, відповідно, велику (у діапазоні декількох сотень метрів) та малу (у діапазоні декількох метрів) довжину хвилі. Розроблено метод визначення довжини хвилі дорожнього покриття, яка призводить до резонансного збільшення амплітуди коливань рідини у цистерні, що впливає на динамічні властивості колісного трактора. Проведено експериментальне дослідження з метою підтвердження теоретичних залежностей, які описують динаміку поздовжньо-кутового та вертикального руху колісного трактора з причіпною та напівпричіпною цистернами при виконанні транспортної роботи. Виконано дослідження рівнів прискорень на сидінні оператора-водія колісного трактора при перевезенні рідких вантажів з різним рівнем наповнення цистерн, на основі яких встановлено передумови до повного аналізу низькочастотних коливань шляхом дослідження плавності ходу колісного трактора з цистерною. Встановлено взаємозв’язок між рівнем наповнюваності цистерни та показником плавності ходу колісного трактора. А саме, при малих рівнях рідини вертикальні прискорення на сидінні оператора-водія в резонансній зоні напівпричіпного агрегату змінюються за ступеневою функцією до моменту вирівнювання мас між трактором та цистерною. При співпаданні мас агрегату та трактора резонансна зона напівпричіпного агрегату входить в резонансну зону остова трактора. Значний вплив на показник плавності ходу колісного трактора при транспортуванні цистерни здійснюють шини трактора і напівпричіпного агрегату. При зниженні тиску в шинах трактора досягається зменшення вертикальних прискорень в резонансних зонах переднього моста та остова трактора. А при зниженні тиску в шинах напівпричіпного агрегату відповідне зменшення вертикальних прискорень спостерігається в усіх резонансних зонах машинно-тракторного агрегату.