Введение. Рассматривается модель и результаты расчета плавности хода легкого трехосного внедорожного транспортного средства для Арктической зоны России. Модель основана на стандартных подходах и использует систему допущений, которая ограничивает число степеней свободы для кузова транспортного средства, равное трем, а также по одной степени свободы для неподрессоренных масс. Математическая модель представляет собой системы обыкновенных дифференциальных уравнений и дополнена необходимыми алгебраическими уравнениями, а также начальными условиями. Интегрирование системы осуществляется методом Рунге-Кутта 4-го порядка, для которого была написана программа на языке С++. Расчеты, приведенные в статье, демонстрируют возможности проведения исследований плавности хода транспортного средства в условиях произвольного рельефа местности, характерного для бездорожья в зимних условиях Арктической зоны. Размеры и другие параметры транспортного средства взяты с натурного образца, эксплуатировавшегося в реальных экспедициях в 2003– 2019 гг. На основе модели будут разработаны характеристики подвески для нового образца вездехода. Теория. При эксплуатации колесной машины в широком диапазоне условий, даже в северных районах, поперечно-угловые колебания очень часто незначительны, поэтому можно рассматривать только вертикальные линейные и продольно-угловые колебания остова. Эта задача позволяет построить систему уравнений движения транспортного средства по выбранным степеням свободы. С точки зрения математики эти уравнения классифицируются как обыкновенные дифференциальные уравнения второго порядка с переменной структурой правых частей, что отражает нелинейный характер поведения подвески с точки зрения ее геометрических ограничений.
Методы. В работе используются численные методы для решения уравнений построенной модели, что позволяет постепенно ослаблять принятые допущения и строит более общие алгоритмы расчета. Основным методом интегрирования для обеспечения устойчивости решений является многошаговый метод Адамса, что обеспечивает при правильном выборе шага необходимую устойчивость решения на достаточно длительных модельных временах. Тем не менее в настоящей работе принят метод Рунге-Кутта 4-го порядка, что оказалось вполне достаточно.
Результаты и выводы. В работе приведены результаты численного исследования колебательных процессов внедорожного транспортного средства при поступательном равномерном движении машины по горизонтальной поверхности с заданным профилем неровностей. На графиках заметен переходный процесс колебаний, который завершается выходом на установившийся режим. Форма колебаний на установившемся режиме может иметь нерегулярный характер и существенно зависит от заданной скорости движения вездехода. Анализ представленных на рисунках зависимостей показывает, что форма колебаний остова вездехода, а также амплитуда и частота существенно зависят от скорости машины (при постоянном профиле дороги). Изменение профиля дороги приводит к соответствующим изменениям форм и характеристик вынужденных колебаний транспортного средства на подвеске, что позволяет строить необходимые амплитудно-частотные характеристики, выполнять оптимизацию упругих и диссипативных параметров подвесок, оптимизировать их количество и расположение, а также следить за перемещениями произвольных точек, в которых расположены различные агрегаты.
Введение. На эффективность и надёжность силовых агрегатов автомобилей с дизельным двигателем значительное влияние оказывает техническое состояние электрогидравлических форсунок системы впрыска топлива. Для своевременного выявления и устранения возникающих в процессе эксплуатации неисправностей форсунок необходимо периодически проводить контрольно-диагностические работы. Диагностирование демонтированных с силового агрегата форсунок при помощи специальных стендов характеризуется наибольшей точностью, при этом определяется только общее техническое состояние форсунок, без конкретизации неисправностей. Углубленное диагностирование с локализацией неисправностей позволит принимать оптимальные решения о технических воздействиях при ремонте форсунок. Целью работы является оценка возможности повышения глубины поиска неисправностей при стендовом диагностировании форсунок путём анализа характера зависимостей диагностических параметров от величины давления тестовой жидкости на входе в жидкостный аккумулятор стенда при постоянной длительности управляющих импульсов.
Материалы и методы. Математическая модель электрогидравлической форсунки представлена в виде системы дифференциальных уравнений, описывающих динамику происходящих в форсунке процессов. При проведении численных экспериментов осуществлялось изменение в определённых диапазонах значений давления тестовой жидкости на входе в аккумулятор, структурных параметров: зазора в сопряжениях «плунжер мультипликатора – втулка», «направляющая часть иглы – корпус распылителя», неплотности управляющего клапана и уплотнительного кольца. Длительность электрических управляющих импульсов оставалась постоянной. Результаты. Приведены графики полученных зависимостей диагностических параметров: цикловой подачи, среднего расхода тестовой жидкости в обратную линию и продолжительности запаздывания окончания впрыска от давления тестовой жидкости при различных значениях структурных параметров.
Обсуждение и заключение. В результате проведённых исследований были выявлены отличия в характере зависимостей некоторых из рассмотренных диагностических параметров от давления на входе в аккумулятор при наличии отклонений отдельных структурных параметров. Полученная при диагностировании дополнительная информация позволит выявлять наличие отклонений отдельных структурных параметров, что увеличит глубину поиска неисправностей. В работе приведена блок-схема предлагаемого диагностического алгоритма.
Введение. Разрушение покрытий автомобильных дорог и гидротехнических сооружений часто происходит из-за недостаточного уплотнения насыпных грунтов ввиду послойного уплотнения на малую глубину. Решение этой проблемы требует совершенствования технологии и оборудования для равномерного уплотнения грунтов на глубину, независящую от толщины насыпного слоя. Целью данного исследования является определение передаточного отношения нового устройства для глубокого уплотнения грунтов, разработанного соавторами.
Материалы и методы. В работе используются методы математического моделирования нового устройства по кинематическим схемам для определения передаточного отношения. Рассмотрены кинематические схемы нового устройства с использованием трех конусных роликов, расположенных между водилом, эпициклом (уплотняемым грунтом) и забурником через равные углы. На основе анализа кинематических схем выявлена зависимость передаточного отношения устройства от угловых скоростей водила и конусного ролика. Определены угловые скорости и построена схема для определения радиусов водила и конусного ролика. Получена зависимость передаточного отношения нового устройства от его геометрических характеристик.
Результаты. Получено Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025660077. Представлены фрагменты исходного кода программы для расчета передаточного отношения устройства на языке программирования Python. Результаты работы могут быть использованы инженерами и специалистами профильных предприятий, конструкторских бюро и инжиниринговых центров при расчете параметров аналогичных устройств. Практическое значение результатов исследования связано с усовершенствованием устройств глубокого уплотнения грунтов и повышением показателей эффективности дорожно-строительных машин.
Обсуждение и заключение. Ценность работы обусловлена полученным выражением для передаточного отношения нового устройства, обладающим научной новизной. Установленная связь между передаточным отношением, углом между осями конусных роликов и углом наклона образующей конусного ролика позволяет рассчитать крутящий момент на валу рассматриваемого механизма. Также представлен экспериментальный образец нового устройства с оптимальными геометрическими параметрами.
Введение. В статье отмечается, что при проведении прочностных расчетов сборочных единиц и деталей бульдозеров, в том числе ведущих колес, используются коэффициенты динамичности. Анализ результатов исследований других авторов показывает, что изучение динамических процессов, проходящих во время движения гусеничных машин разного назначения, вызывает большой интерес.
Материалы и методы. Для анализа динамических нагрузок на ведущие колеса во время копания грунта авторами предлагается использовать динамическую, математическую и имитационную модели бульдозера, разработанные на основе системного подхода, включающие двигатель трансмиссию, движитель рабочего оборудования, внешнюю среду. С использованием программного обеспечения, разработанного на основе математических моделей и позволяющего имитировать движение бульдозера, заглубление отвала, увеличение толщины стружки, рост призмы волочения, транспортировку грунта, проведен ряд численных экспериментов, имитирующих движение машины в режиме копания грунта с разными толщинами стружки.
Результаты. Результаты имитационных экспериментов, моделирующих процесс копания с разными толщинами стружки, показывают, что значения коэффициентов динамичности достигают 20% при меньших толщинах стружки и, соответственно, более низком уровне нагружения по сравнению с более высокими толщинами стружки, когда значения коэффициентов динамичности не превышают трех процентов при более высоком уровне нагружения.
Обсуждение и заключение. Таким образом, при прочностных расчетах ведущих колес гусеничного движителя бульдозера и максимальных нагрузках на рабочем оборудовании использование коэффициентов динамичности не требуется в связи с тем, что расчеты на прочность предполагают использование коэффициентов запаса, которые составляют около 20% от статических нагрузок. Необоснованное использование высоких значений коэффициентов динамичности приводит к увеличению металлоемкости конструкций, и, соответственно, увеличиваются стоимость проектируемой техники.
Введение. В статье представлены исследования возможности повышения давления газа в одной ступени. Рассмотрены поршневые компрессоры дорожно-строительных машин, для которых, как и для любых мобильных станций, остро стоит вопрос снижения массогабаритных параметров технологического оборудования. В связи с этим цель работы – расширить диапазон давлений, получаемых в одноступенчатых поршневых машинах. Альтернативой применения существующих компрессоров со смазываемой проточной частью могут являться компрессоры с уплотнениями на основе фторопластовых композиций, не требующих жидкой смазки. В связи с этим актуальной задачей является определение диапазона отношений давлений с ограничением по температуре работы несмазываемых уплотнений. Повышение давления в одной ступени сжатия позволит значительно повысить эффективность передвижных компрессорных установок, в том числе и для дорожно-строительных работ.
Mатериалы и методы. На основе разработанной математической модели сосредоточенными параметрами газа были проведены теоретические исследования по определению температуры цилиндропоршневых уплотнений компрессора. В статье представлены упрощающие допущения, принятые в математической модели, и система расчётных уравнений, основными из которых являются уравнение первого закона термодинамики, уравнение состояния, уравнение работы и уравнение для расчёта массовых потоков через неплотности рабочей камеры и клапаны.
Результаты. На основании теоретических исследований были получены диаграммы изменения средней температуры для одноступенчатых машин и для случая непродолжительной работы компрессора. Ограничение по температуре устанавливалось на уровне +200 0С, что характерно для исследуемых материалов на основе фторопласта.
Обсуждение и заключение. Были получены перспективные результаты, показавшие возможность расширения диапазона давлений в одноступенчатой машине. В случаях, когда не требуется соблюдений жёстких условий по температуре газа, в таких компрессорах отношение давлений может достигать 16. При этом объём ресивера может быть уменьшен до 44%. Рассмотрен также вариант с кратковременной работой компрессора от 15 до 45 мин, при этом диапазон отношения давлений может быть увеличен до 28…30, однако при этом время остывания компрессора составляет не менее 1 ч.