авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 2 ] --

The article describes the sequence of calculating the height of the obstacles overcome by the vertical wheel ma chines.

Keywords: calculation, height, overcoming, vertical obstacles, wheel machine.

Если машина полноприводная, то на перед- Проходимость любой машины при наличии ние колеса будут действовать (рис. 1): G1 – вертикального препятствия оценивается высо часть силы тяжести, приходящаяся на перед- той h, которую колесная машина может пре нюю ось;

Р1 – толкающая сила, создаваемая си- одолеть (рис. 1).

лами тяги задних колес;

Р2 – сила сопротивле ния качению задних колес;

М1 – крутящий мо мент, подведенный к передней оси машины от двигателя;

R – радиальная реакция кромки (грани) А препятствия в момент, когда нор мальная реакция опорной поверхности, направ ленная по вертикальному диаметру, становится равной нулю;

Р – сила тяги, развиваемая пе редними колесами на грани А моментом М1.

Здесь и далее индексы 1 и 2 относятся к сило вым факторам, связанным с передней и задней осями машины.

Если рассматривается заднеприводная колес Рис. 1. Силы, действующие на передние колеса полнопри ная машина, то из схемы сил рис. 1 следует ис- водной колесной машины при преодолении вертикального ключить М1 и Р, если переднеприводная – то Р1. препятствия высотой h 28 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Так, согласно разработанному алгоритму все 1 cos. (5) решения [1–3] по определению максимальной 1 tg 1 k высоты преодолеваемого препятствия можно Тогда они приобретут следующий вид:

представить в наиболее компактном виде, оди наковом для всех рассматриваемых машин, как h r 1 (1 r ) 1 k 2, (6) h r (r ) cos, (1) где r – свободный радиус колеса;

– радиаль- где для автомобиля:

ный прогиб (деформация) шины;

– угол меж- – полноприводного ду направлениями реакции R кромки препятст G ( x f )G вия и части силы тяжести G1, приходящейся на k A 1 ;

(7) G1 A ( x f )G переднюю ось автомобиля.

Уравнение (1), общее для всех колесных – переднеприводного машин, содержит угол, который зависит от G f G схемы привода ведущих колес и определяется k A 1 ;

(8) G1 A f G по следующим формулам для автомобиля:

– полноприводного – заднеприводного G ( x f )G2 ( f )G arctg A 1 ;

(2) k x. (9) G1 A ( x f )G2 G – переднеприводного G f G arctg A 1 ;

(3) БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК G1 A f G 1. Мамити, Г. И. Преодоление вертикального препят – заднеприводного ствия заднеприводной колесной машиной с места / Г. И. Ма G мити, С. Х. Плиев, Э. К. Гутиев, В. Г. Васильев // Известия arctg( x f ) 2, (4) ФГБОУ ВПО «Горский ГАУ» / Научно-теоретический G журнал. Т. 49, ч. 4. – Владикавказ: Изд-во «Горский госаг где х – коэффициент сцепления шин задней роуниверситет», 2012. – С. 213–216.

оси колесной машины с опорной поверхно- 2. Мамити, Г. И. Преодоление вертикального препят ствия переднеприводной колесной машиной с места / стью;

f – коэффициент сопротивления качению Г. И. Мамити, С. Х. Плиев, Э. К. Гутиев, В. Г. Васильев // колес машины;

G1 и G2 – части силы тяжести Известия ФГБОУ ВПО «Горский ГАУ» / Научно-теорети колесной машины, приходящиеся на переднюю ческий журнал. Т. 50, ч. 1. – Владикавказ: Изд-во «Гор и заднюю ее оси;

А – коэффициент сцепления ский госагроуниверситет», 2013. – С. 177–180.

шин передней оси колесной машины с гранью 3. Мамити, Г. И. Преодоление вертикального препятст вия полноприводной колесной машиной с места / Г. И. Ма А препятствия.

мити, С. Х. Плиев, Э. К. Гутиев, В. Г. Васильев // Известия Формулы (1)–(4) в более удобном для рас- ФГБОУ ВПО «Горский ГАУ» / Научно-теоретический чета виде можно представить, если тригоно- журнал. Т. 50, ч. 1. – Владикавказ: Изд-во «Горский госаг метрическую функцию cos выразить как роуниверситет», 2013. – С. 181–183.

УДК 629. А. А. Ревин НЕОБХОДИМОСТЬ УЧЕТА ДИНАМИКИ ДИФФЕРЕНТА КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ В РЕЖИМЕ ТОРМОЖЕНИЯ ПРИ ОЦЕНКЕ КУРСОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ДВИЖЕНИЯ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: revin@vstu.ru) Сделан вывод о необходимости учета динамики дифферента кузова автомобиля при решении задач кур совой устойчивости в режиме торможения.

Ключевые слова: курсовая устойчивость, дифферент кузова автомобиля.

Concluded the need to consider the dynamics of the car body trim in solving stability during braking.

Keywords: stability of movement of cars, a trim of the car body.

В связи с появлением в последнее время вости движения автомобиля в режиме тормо публикаций, посвященных проблеме устойчи- жения и, в частности, влияния на курсовую ус ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Наличие упругой связи кузова с задней тойчивость дифферента и крена кузова [1, 2], осью автомобиля с классической компоновкой считаю необходимым высказать свое мнение по и, следовательно, изменение расстояния между данному вопросу.

задним мостом и соответствующей точкой ку Для режима торможения характерно дейст зова при изменении дифферента используется в вие приложенной к центру масс силы инерции, качестве задающего параметра в подавляющем величина которой зависит, с одной стороны, от числе регуляторов тормозных сил РТС, работа усилия нажатия водителем на педаль и, с дру которых заключается в изменении сечения гой, от реализованного значения сцепления па тормозной магистрали в заднем контуре тормо ры «шина-дорога». При этом ее величина опре зов при определенном ходе подвески, т. е. пе деляется по известной зависимости редаточного соотношения в тормозном приво Рин = G jx;

(1) де. Тем самым создаются предпосылки для ис где G – масса автомобиля;

jx – реализованное ключения блокировки задних колес и потери замедление.

устойчивости по этой причине.

Следовательно, в режиме торможения в Наиболее ярко это проявляется у коротко продольной плоскости на подрессоренные мас базных автомобилей с высоким расположением сы автомобиля действует мощное возмущение центра масс. На рисунке представлена фото в виде момента, величина которого, с одной графия, где запечатлено явление отрыва задних стороны, пропорциональна силе инерции Рин и колес автомобиля-фургона от дорожного по с другой – высоте центра масс автомобиля.

лотна в ходе первоначального «клевка», неод Действие момента сопровождается дифферен нократно зафиксированное автором статьи при том кузова вследствие наличия упругодемпфи испытании автомобиля на покрытии с высоким рующей связи последнего с колесами автомоби коэффициентом сцепления юз = 0,73 (взлетно ля. Данный процесс приводит к перераспределе посадочная полоса аэродрома). При этом также нию нормальных нагрузок на передних и задних фиксировалось касание ограничителей хода колесах, естественно, в пользу передних.

рессор передней подвески (пробой подвески).

Явление перераспределения нормальных Безусловно, такое явление может возникать нагрузок между передними и задними осями у отдельных конструкций автомобилей при автомобиля еще в семидесятых годах прошлого торможении на поверхности с высокими значе века учел А. Б. Гредескул, что позволило ему ниями коэффициента сцепления и больших ве сформулировать положение об оптимальном личинах продольного замедления. Однако даже передаточном числе в тормозном приводе ав на легковых автомобилях с РТС при описании томобиля с целью достижения одновременной влияния технического состояния регулятора на блокировки колес передней и задней осей при курсовую устойчивость потребовался учет ди экстренном торможении в определенном диа намики изменения угла дифферента [4], не го пазоне изменения коэффициента сцепления или воря уже о задачах формирования эксплуатаци опережающей блокировки колес передней оси онных свойств автомобиля с АБС за счет выбо для обеспечения курсовой устойчивости. Одна ра структуры управления [3].

ко динамика процесса дифферента при этом не учитывалась, а изменение нормальных реакций на колесах осей считалось пропорциональным действующему моменту от сил инерции.

Г. М. Косолапов и В. А. Хитин, творчески развивая данное положение, с учетом неравно мерности действия тормозных механизмов, по лучили уточненные значения величин переда точных чисел тормозного привода для достиже ния опережающей блокировки колес передней оси, что нашло блестящее подтверждение у ко роткобазных автомобилей с высоким располо жение центра масс производства Ульяновского автомобильного завода и позволило заводчанам не только успешно пройти сертификационные Явление отрыва заднего колеса автомобиля-фургона в про испытания, но и запустить в производство авто- цессе экстренного торможения на поверхности типа «сухой мобили повышенной проходимости. асфальтобетон»

30 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Динамику движения кузова по углу диффе- Из вышеперечисленного следует главный рента можно описать с помощью дифференци- вывод – реализованные в пятне контакта ко ального уравнения вида лес автомобиля нормальные реакции оказыва ют решающее влияние на курсовую устойчи n = (Rzp2 bk – Rzp1 ak – mnhkjx)/Jky, (2) вость автомобиля при торможении. Как част где Jky – момент инерции кузова вокруг попе ный случай можно рассматривать явление пе речной оси;

Rzpi – суммарная нормальная ре риодического блокирования и разблокирования акция на соответствующей оси;

hk –высота цен колес автомобиля без АБС, наблюдаемое у тра подрессоренных масс.

груженого автомобиля с высоким расположе Динамика изменения величин нормальных нием центра масс при изменении угла диффе реакций на колесах автомобиля в течение про рента, что неоднократно фиксировалось в про цесса торможения описывается следующей за цессе дорожных испытаний [3, 4].

висимостью Поэтому заключение авторов работы [1] о Rzpji = cpj (zkji zaji) + hpj ( kji aji) + Rzoj, (3) том, что «при рассмотрении задач устойчиво где cpj – нормальная жесткость упругого эле- сти движения автомобиля при торможении уг мента, с учетом явления пробоя подвески (ха- лы крена и тангажа (дифферента) кузова учи рактерно для экстренного торможения);

hpj – тывать не нужно» можно воспринимать как ча демпфирование в амортизаторе;

Rzoj – статиче- стное заключение для определенной компонов ская нагрузка на колесе;

zkji – характеристики ки и конструкции подвески автомобиля или микропрофиля полотна дороги. следствие некорректной обработки показаний Из приведенной формулы вытекает важное датчиков при эксперименте. На последнее ука следствие – изменение нормальных реакций зывает полученное различие в углах дифферен в пятне контакта колес с дорогой Rzpji во многом та для передней и задней частей кузова автомо определяется динамикой дифферента кузова (уг- биля, что возможно лишь при существенной лом и скоростью его изменения), а также рядом его деформации.

других факторов: величиной неподрессоренных БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК масс автомобиля, нормальной жесткостью и демп фированием в шине и т. п. В свою очередь, ус- 1. Балакина, Е. В. Нужно ли учитывать крен и диффе рент кузова при оценке устойчивости движения АТС при тойчивость автомобиля в режиме торможения во торможении? / Е. В. Балакина, Н. М. Зотов // Автомобиль многом зависит от величины действующего ная промышленность. – 2012. – № 2. – С. 17–19.

в горизонтальной плоскости поворачивающего 2. Балакина, Е. В. Определение целесообразности уче момента, который обусловлен неравномерно- та углов дифферента кузова в задачах исследования ус тойчивости движения автомобиля / Е. В. Балакина // Изве стью действия тормозных механизмов (ГОСТР стия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 2(89) / ВолгГТУ. – 51709–2001 в эксплуатации допускает 20 %-ю не- Волгоград, 2012. – (Серия «Наземные транспортные сис равномерность для дисковых тормозов и 25 %-ю – темы» ;

вып. 5). – С. 5–9.

3. Ревин, А. А. Модель для исследования влияния тех для барабанных), поперечной неравномерно нического состояния РТС на тормозную динамику легко стью коэффициента сцепления («микст»), само- вого автомобиля / А. А. Ревин, А. М. Аванесян // Известия поворотом управляемых колес в пределах по- ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 12(85) / ВолгГТУ. – датливости в элементах рулевого привода (зазо- Волгоград, 2011. – (Серия «Наземные транспортные сис темы» ;

вып. 4). – С. 115–117.

ры и упругость в шарнирах), несоответствием 4. Ревин, А. А. Теория эксплуатационных свойств авто кинематики подвески и рулевого управления, мобилей и автопоездов с АБС в режиме торможения: моно отклонением осей при крене кузова и т. п. графия / А. А. Ревин;

ВолгГТУ. – Волгоград, 2002. – 372 с.

УДК 656.113.

И. М. Рябов, Д. М. Ханин, М. М. Мамакурбанов РАСЧЕТ КРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ НА ПОВОРОТЕ АВТОМОБИЛЯ С НЕЗАКРЕПЛЕННЫМ ГРУЗОМ В КУЗОВЕ Волгоградский государственный технический университет Махачкалинский филиал Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) (e-mail: ap@vstu.ru, mfmadi@ dagestan.ru) В статье приведена методика расчета критической скорости на повороте грузового автомобиля с неза крепленным грузом в кузове.

Ключевые слова: автомобиль, незакрепленный груз, критическая скорость.

In the article the technique of calculating the critical speed of the turn of the freight car with loose weight in the back of the.

Keywords: the car, a loose cargo, the critical speed.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ При перевозке груза на поддонах в авто фургонах его, как правило, не закрепляют. Это приемлемо когда груз занимает практически всю площадь пола кузова. Однако в случае не полного использования площади пола кузова и полного использования грузоподъемности ав томобиля возможны различные варианты его размещения (рис. 1), которые имеют некоторые недостатки:

– при размещении поддонов с грузом в пе редней части кузова (рис. 1, а) возникает зна чительная перегрузка переднего моста;

– при размещении поддонов в средней час ти кузова (рис. 1, б) возможно опрокидывание груза при экстренном торможении;

– при размещении поддонов с грузом в один а б в ряд в середине кузова (рис. 1, в) возможно оп Рис. 1. Возможные варианты размещения поддонов в ку рокидывание груза на повороте.

зове автомобиля с учетом полного использования грузо Последний вариант размещения груза не подъемности и 60 %-го использования площади пола кузова:

имеет недостатков двух первых вариантов, но а – размещение поддонов в передней части кузова (перегрузка при его использовании нельзя на поворотах переднего моста);

б – размещение поддонов в средней части ку зова (возможно опрокидывание груза при экстренном тормо превышать критическую скорость по устойчи- жении);

в – размещение поддонов с грузом в один ряд в середине вости груза. Поэтому определение критической кузова (возможно опрокидывание груза при повороте) скорости на повороте автомобиля с незакреп вость груза с учетом крена кузова. Схема для ленным грузом в кузове представляет интерес.

определения коэффициента устойчивости неза Для определения критической скорости на крепленного груза с учетом крена кузова на по повороте грузового автомобиля с незакреплен ным грузом необходимо рассмотреть устойчи- вороте приведена на рис. 2.

ЦТгр Pи ЦО h mпg P B Рис. 2. Схема для определения коэффициента устойчивости незакрепленного груза с учетом крена кузова на повороте 32 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Из формул (4) и (5) получим:

При повороте возможно скольжение или hа Py опрокидывание груза [1]. Условие скольжения:

arctg. (6) mп gf тр Pи, (1) cп Вр соответственно, условие отсутствия скольжения: Момент, удерживающий груз от опрокиды mп gf тр Pи, вания, создается весом груза и поддона:

(2) М у Gп B cos h sin, (7) где mп – масса поддона с грузом;

g – ускорение где Gп – вес груза и поддона ( Gп mп g );

В – по свободного падения;

f тр – коэффициент трения ловина ширины поддона.

между поддоном и полом кузова;

Pи – центро Введем показатель устойчивости груза в ку бежная сила инерции, действующая на груз. зове Момент, опрокидывающий груз относи- B М у Gп h cos sin тельно центра опрокидывания (ЦО) с учетом. (8) крена кузова, можно определить по формуле М оп Pи cos B sin М оп Pи h cos B sin, (3) h где h – высота центра масс груза от пола кузо- Положение груза в кузове устойчиво, когда ва;

B – половина ширины поддона;

– этот показатель больше единицы.

Отношение плеч удерживающего и опроки угол крена кузова относительно горизонталь дывающего груз моментов в автомобиле, стоя ной плоскости;

– угол уклона поверхности щем на горизонтальной поверхности, B / h дороги относительно горизонтальной плоско сти;

– угол крена кузова относительно по- является коэффициентом поперечной устойчи верхности дороги, который может быть рассчи- вости груза в кузове [1]. Тогда, при наличии тан по формуле крена кузова автомобиля, вызванного центро Rб min R бежной силой инерции на повороте связь меж arcsin б max, (4) ду показателем устойчивости и коэффициентом cп Вр поперечной устойчивости определится выра где Rб max и Rб min – соответственно максималь- жением:

ная и минимальная нагрузки на рессоры бор- G cos sin g 0 tg п 0, (9) тов;

сп – угловая жесткость подвески с учетом Pи cos 0 sin jа 1 0 tg стабилизатора поперечной устойчивости;

Вр – где jа – центростремительное ускорение авто расстояние между рессорами бортов.

Из равенства моментов, создаваемых цен- мобиля.

Из выражения (5) выделим коэффициент тробежной силой инерции автомобиля Py и си tg лами, возникающими при деформации рессор, 0, (10) 1 0 tg следует:

являющийся коэффициентом устойчивости гру hа Py cos ( Rб max Rб min ) Bр, (5) за в кузове при крене кузова.

где hа – высота расположения центра масс ав- Графики, построенные по формуле (10), приведены на рис. 3.

томобиля.

0, 0, 0, 1 0, 6 12 18 24 30 36, град Рис. 3. Зависимость коэффициента устойчивости груза в кузове при крене кузова от угла крена кузова (с учетом уклона дороги = 3 градуса) при различных значениях коэффициента поперечной устойчивости груза ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Из рис. 3 видно, что коэффициент устойчи- а tg arctg 0.

(13) вости груза в кузове уменьшается пропорцио 3,62 Rg нально росту угла крена кузова относительно горизонтальной плоскости. Отсюда уравнение для определения крити Поперечная сила инерции, действующая на ческой скорости на повороте автомобиль на повороте [2], а2 кр 3,62 Rg ctg arctg 0 0, (14) G 2 L2 R 2 d L dа Py а а2 а,(11) 3,6 R 2 dt g 3,6 R R dt и общее решение этого уравнения b где Gа – вес автобуса;

а кр 3,6 Rg ctg arctg 0.

– коэффициент (15) L расположения центра масс;

b – расстояние от Таким образом, получена формула для рас ЦМ автомобиля до заднего моста;

L – база ав- чета критической скорости на повороте для ав томобиля;

а – скорость автомобиля;

R – ради- томобиля с незакрепленным грузом в кузове.

ус поворота автомобиля;

– средний угол по ворота управляемых колес. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Поскольку рассматривается равномерное дви d d 1. Литвинов, А. С. Автомобиль: Теория эксплуатаци жение по окружности, то а 0 и 0. Тогда онных свойств: учебник для вузов по специальности «Ав dt dt томобили и автомобильное хозяйство» / А. С. Литвинов, Py j Я. Н. Фаробин. – М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.: ил.

а tg arctg 0 tg arctg 0,(12) 2. Зимелев, Г. В. Теория автомобиля / Г. В. Зимелев. – g mа g Военное издательство министерства обороны союза ССР, где mа – масса автомобиля. 1957. – 455 с.

УДК 621. С. В. Солоденков, К. И. Лютин, В. Д. Тураев ОЦЕНКА ЗОНЫ НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ В ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ С МЕСТНОЙ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: tig@vstu.ru) В статье оценивается зона нестабильности частоты вращения выходного вала гидромеханической сис темы постоянной частоты вращения, разработанной ранее.

Ключевые слова: гидромеханическая система постоянной частоты вращения, зона нестабильности.

The article evaluates the area of instability of output shaft speed hydromechanical system constant frequency speed, developed earlier.

Keywords: hydromechanical system constant frequency, area of instability.

В работах [1–14] описана гидромеханиче- более резкие, чем в авиации и железнодорож ская система постоянной частоты вращения ном транспорте, возмущения системы со сто (ГСПЧВ), предназначенная для привода гене- роны единого приводного двигателя транспор ратора переменного тока на транспортных тного средства.

средствах, а также разработанный авторами В исходной ГСПЧВ движение поршня гид способ [9] повышения устойчивости этой сис- роцилиндра управления (ГЦУ), т. е. регули темы в виде местной гидравлической обратной рующие воздействие на объект регулирования, связи (ГОС). Установка указанной ГОС в гид- начинается в момент смещения его управляю равлическом контуре управления (ГКУ) исход- щего золотника из нейтрального положения, ной гидромеханической системы постоянной потому что абсолютная величина разности дав частоты вращения позволяет эффективно ис- лений в полостях ГЦУ p1 p2 сразу же стано пользовать ГСПЧВ на наземных транспортных вится равной pп pсл ( pп – давление питания, машинах, на которых наблюдаются намного 34 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ при х pсл – давление в сливной магистрали ГКУ) [5, pп p1 kо p1 p2 ;

6, 8]. Таким образом, исходная ГСПЧВ без ГОС kз x (2) имеет нулевой наклон статистической характе p2 pсл kо p1 p2, kз x (3) ристики и является астатичной.

Совсем иная картина процессов наблюда- при х ется при начальном смещении золотника в p1 pсл kо p1 p2 ;

kз x (4) ГСПЧВ с ГОС. В этом случае поршень гидро pп p2 kо p1 p2, kз x (5) цилиндра управления будет находиться в покое при смещении золотника до тех пор, пока абсо- где kз – удельная проводимость окон управ лютная величина разности давлений в полостях ляющего золотника;

kо – удельная проводи гидроцилиндра не возрастет до значения:

мость дроссельного отверстия в поршне ГОС.

Pтр При раскрытии скобок модуля в уравнениях p1н p2н, (1) Fц (2), (3), (4), (5) необходимо учитывать, что при любых режимах работы ГСПЧВ где p1н, p2н – значения давлений в полостях Sign x Sign p1 p2. (6) гидроцилиндра, при которых начинается дви После необходимых преобразований из ука жение поршня;

Pтр – сила сухого трения в ГЦУ;

занных уравнений можно получить выражение Fц – рабочая площадь поршня ГЦУ. для xн :

До достижения указанной разности давле 2 p1н p2н kо ний поршень гидроцилиндра управления будет xн. (7) pп pсл p1н p2н kз находиться в покое, даже если управляющий золотник находится не в нейтральном положе- С учетом соотношения (1) выражение (7) нии, а будет смещен на какую-то величину xн приобретает вид от него. Расход рабочей жидкости через золот- 2Pтр / Fц k xн о2. (8) никовый распределитель при этом смещении kз pп pсл Pтр / Fц xн равен расходу жидкости через канал ГОС.

Расчеты, проведенные по формуле (8), по Таким образом, отклонение управляющего казывают, что для исследуемой ГСПЧВ мощ золотника от нейтрального положения внутри ностью 4 кВт с ГОС xн 9,25 105 м.

зоны ± xн не вызывает перемещения поршня Значения давлений в полостях гидроцилин гидроцилиндра управления, который осуществ дра уравнения p1н и p2н, при которых начина ляет регулирующее воздействие на объект ре гулирования. Следовательно, при введении ется движение поршня, находятся из уравнений ГОС в ГСПЧВ образуется определенная зона (2), (3), (4), (5). После необходимых преобразо ваний получим:

нечувствительности ± xн контура управления p (k 2 xн k 2 ) k 2 p системы.

p1н п з 2 2 о 2 о сл ;

(9) Этой зоне нечувствительности соответству- (kз xн 2kо ) ет определенная нестабильность частоты вра pп (kз2 xн kо2 ) kо2 pсл (kз2 xн kо2 ) 2 щения выходного вала системы Г. Неста p2н ( kз2 xн 2kо2 )kо бильность частоты вращения вала генератора Г в % от номинальной частоты вращения kз2 xн pп. (10) г можно определить из уравнения движения ном kо управляющего золотника с учетом действующе- Проделав расчеты по формулам (9) и (10), го на него усилия поршня ГОС [12, 13, 14], за- находим, что для исследуемой ГСПЧВ с ГОС писанного для условий статики, если известны p1н = 107499,9 Па и p2н = 101523,1 Па.

величины xн, p1н, p2н. Численный расчет по уравнению движения управляющего золотника [12, 13, 14], записан Значение xн можно найти из уравнений не ному в статическом виде при найденных значе разрывности потока рабочей жидкости в конту ниях xн, p1н и p2н показывает, что нестабиль ре управления ГСПЧВ с ГОС [6, 8], записанных для статического режима работы системы: ность частоты вращения вала генератора со ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ модели / С. В. Солоденков, А. С. Горобцов, В. Д. Зорин, ставляет 0,7 % от ном 314,16 рад/с ( ном г г Д. А. Мелехов // Матер. междунар. науч.-практ. конф. «Про 3000 мин 1 ). гресс транспортных средств и систем2005», 2023 сентября 2005. – Волгоград: ВолгГТУ, 2005. – Ч. 2. – C. 435, 436.

Таким образом, разработанная ГОС являет 8. Солоденков, С. В. Математическая модель гидро ся практически гибкой и можно считать, что механической системы постоянной частоты вращения / ГСПЧВ с ГОС астатична и имеет нулевой на- С. В. Солоденков, А. С. Горобцов, К. И. Лютин // Автомо клон статической характеристики. бильная промышленность. – 2008. – № 8. – C. 2124.

9. А.с. 119622 СССР, МПК G 05 D 13/22. Центробеж БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ный регулятор скорости / Солоденков С. В., Лаптев Ю. Н.;

заявитель Волгоградский политехнический ин-т. – 1. Солоденков, С. В. Результаты исследована способов №3755528;

заявл. 22.06.1984;

опубл. 07.12.1985.

повышения устойчивости гидромеханической системы 10. Солоденков, С. В. Разработка и исследование уст постоянной скорости / С. В. Солоденков, Ю. Н. Лаптев, ройств пневмогидроавтоматики, повышающих устойчи Е. А. Дьячков. – Волгоград, 1993. Деп в ЦНИТЭИтрак вость систем автоматического управления / С. В. Соло торсельхошаш 13.07.93. № 712-ТС.

денков // Тез. докл. VI всесоюз. симпозиума по пневмати 2. Попов, Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и ческим (газовым) приводам и системам управления (с ме пневмосистем: учеб. для вузов / Д. Н. Попов. – М.: Маши ждунар. участием). – М.: Тула: 1991. – C. 93.

ностроение, 1987. – 464 с.

11. Лаптев, Ю. Н. Расчет оптимизации корректи 3. Солоденков, С. В. Исследование математической рующих устройств приводов постоянной частоты враще модели гидромеханической системы постоянной скорости ния / Ю. Н. Лаптев, С. В. Солоденков // Тез. докл. науч. на устойчивость / С. В. Солоденков, Ю. Н. Лаптев // Тез.

докл. IV всес. науч. конф. «Автоматизация поискового кон- техн. конф. «Промышленная гидравлика и пневматика». – струирования и подготовка инженерных кадров», 810 сен- Киев: РДЭНТД, 1992.

тября 1987. – Волгоград: ВолгПИ, 1987. – Т. 1. – C. 110. 12. Солоденков, С. В. Задача повышения устойчиво 4. Солоденков, С. В. Исследование устойчивости гид- сти гидродинамических систем постоянной частоты вра ромеханической системы постоянной скорости и способы щения / С. В. Солоденков, К. В. Приходьков // Известия ее повышения / С. В. Солоденков, Ю. Н. Лаптев // Конст- ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 8 / ВолгГТУ. – Волго руирование и эксплуатация автомобилей и тракторов. – град:, 2007. – (Серия «Наземные транспортные системы» ;

1989. – Вып. 4. – C. 93. вып. 2). – C. 2932.

5. Солоденков, С. В. Анализ устойчивости гидромеха- 13. Бондаренко, А. В. Повышение устойчивости гид нического привода постоянной частоты вращения назем- ромеханической системы постоянной частоты вращения ной транспортной машины / С. В Солоденков, Д. А. Поля- при помощи гидравлической обратной связи / А. В. Бон ков // Межвуз. сб. науч. тр. «Наземные транспортные сис- даренко, С. В. Солоденков // Матер. IV межвуз. науч. темы». – Волгоград: ВолгГТУ, 2000. – C. 5964.

практ. конф. мол. уч. и студ. «Теория, практика и перспек 6. Математическая модель гидромеханической системы тивы развития современного сервиса. (Автосервис: техни постоянной частоты вращения и некоторые результаты ее ка, технологии, материалы)», 1213 марта 2009. – исследования / С. В. Солоденков, А. С. Горобцов, В. Д. Зо Волгоград: Волгогр. филиал ФГОУ ВПО «Рос. гос. ун-т рин, М. Д. Селезнев // Известия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч.

туризма и сервиса», 2009. – C. 4347.

ст. № 3 / ВолгГТУ. – Волгоград, 2004. – (Серия «Транспорт 14. Для повышения устойчивости гидромеханической ные наземные системы» ;

вып. 1). – C. 125128.

системы постоянной частоты вращения / С. В. Солоден 7. Определение границы устойчивости гидромехани ков, К. И. Лютин, А. С. Горобцов, С. С. Фоменко // Авто ческой системы постоянной частоты вращения наземной мобильная промышленность. – 2010. – № 2. – C. 1416.

транспортной машины по ее линейной математической УДК 62- Е. И. Тескер, В. Ю. Тараненко ВНУТРЕННЯЯ ДИНАМИКА СИЛОВЫХ ПЕРЕДАЧ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: agromash-vlg@rambler.ru) В статье рассмотрены исследования факторов, влияющих на динамическую нагруженность зубчатых колес коробок перемены передач гусеничных тракторов.

Ключевые слова: зубья, колебания, динамическая нагрузка.

The article discusses a study on factors affecting the dynamic encumbrance of gear boxes transmission tracked tractors.

Keywords: teeth, the vibrations, the dynamic load.

Известные модели, описывающие динами- – одиночный удар зубчатых колес, обуслов ческие процессы, вызванные перезацеплением ленный погрешностью шага зацепления (удар зубьев, можно классифицировать по следую- ная модель);

щим типам: – кромочное взаимодействие зубьев, обу 36 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ словленное той же погрешностью (кромочная дическое изменение мгновенного передаточно модель);

го отношения зубчатой пары. Дискретный ха – параметрическое возбуждение динамиче- рактер нагружения связан прежде всего с вне ских нагрузок, обусловленное периодическим запным приложением и снятием нагрузки на изменением жесткости зацепления;

зубе при входе и выходе из зацепления.

– кинематическое возбуждение, вызывае- Экспериментальными исследованиями ус мое периодическими погрешностями зубчатых тановлено [1], что нагрузка на зубьях силовых колес;

передач в резонансных режимах, в зависимости – виброударные колебания зубчатых колес, от условий эксплуатации, увеличивалась в вызванные боковыми зазорами между зубьев 1,75…3 раза, по сравнению со статическими (виброударная модель). нагрузками. С увеличением погрешности шага Основными возбуждающими факторами резонансная частота крутильных колебаний при перезацеплении являются погрешность ша- зубчатых колес смещается в сторону меньшей га зацепления и дискретное нагружение зубьев. скорости вращения.

Постоянная погрешность шага зацепления дей- В работе [2] были проведены исследования ствует в течение всего времени нахождения па- факторов, влияющих на динамическую нагру ры зубьев в зацеплении с учетом того, что име- женность зубчатых колес коробок перемены ет место кромочное взаимодействие зубьев на передач гусеничных тракторов. Полученные входе и выходе из зацепления, а также перио- при этом результаты, приведены на рис. 1–2.

а б Рис. 1. Влияние fpbr на Кдин.ср:

а – Мкр.ст = 35 кгс·м;

б – Мкр.ст = 60 кгс·м [14] Из графиков видно, что существенное нагрузок, вызванных резко–переменным харак влияние на динамическую нагруженность ока- тером изменения эксплуатационных нагрузок зывают погрешности шага fpbr, диаметрального самоходных машин и внутренней динамикой зазора в сопряжении «вал – шестерня», ско- передач зацеплением.

рость вращения шестерни V и передаваемый В процессе эксплуатации механических крутящий момент Мкр.ст. систем в результате износа происходят необра Очевидно, что для повышения достоверно- тимые изменения зазоров сопряжений и гео сти и точности расчетов несущей способности метрии контактируемых поверхностей силовых зубчатых передач необходимо совместное изу- элементов приводов, что существенно влияет чение процессов формирования динамических на условия формирования и величину динами ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ческих нагрузок. Изменение технического со- элементов (подшипниковых опор и зубчатых стояния приводов и трансмиссий сопровожда- колес) на динамическую нагруженность приво ется также изменением вибрационных характе- дов и трансмиссий выявляется методами виб ристик. Влияние дефектов основных силовых родиагностики.

а б Рис. 2. Влияние диаметрального зазора на Kдин.cp:

а – Мкр.ст = 20 кгс·м;

б – Мкр.ст = 35 кгс·м является измерением вибрационных характери В общем случае на вибрационные характе стик, по результатам которых можно судить об ристики оказывают влияние три группы факто эксплуатационной динамической нагруженно ров: нелинейная жесткость подшипников, дефек сти привода.

ты изготовления и сборки, дефекты эксплуата Периодическое изменение жесткости зубьев ции в виде усталостного разрушения (питтинга), и погрешности шага вызывают появление виб износа, изменения зазоров, посадок, геометриче раций зубчатой передачи, колебаний на зубцо ских характеристик и режима смазки.

вой частоте и ее гармониках, при этом частота Разрушение (питтинг) рабочих поверхно колебаний определяется соотношением:

стей влияет на характер вибрации во всем час fz = z1 f1 = z2 f 2, тотном диапазоне, поскольку контактное взаи модействие поверхностей, имеющих дефекты, где z1 и z2 – числа зубьев и fr1, fr2 – частоты вра а также разрушение масляной пленки приводят щения сопряженных колес.

к возникновению ударов, которые выявляются Переменная (накопленная) погрешность в по интенсивности высоких гармоник и увели- шаге зацепления и нарушение соосности вызы чению случайных составляющих в сигнале виб- вают вибрации практически на всех частотах рации. Дефекты износа проявляются только на вращения валов.

этапах длительной эксплуатации. При интенсивном износе зубчатых колес Выше было показано, что динамическая на- нарушаются микро и макрогеометрия контак груженность зубчатых передач вызывается по- тируемых зубьев, изменяются геометрические грешностями изготовления и монтажа, а также характеристики профилей зубьев, увеличивает периодическим изменением жесткости зубьев ся шаг зацепления, что приводит к ударному по фазе зацепления. режиму возбуждения вибраций и к росту спек Погрешности изготовления зубьев характе- тральных составляющих гармонического ряда ризуются кинематической погрешностью (по- частот, кратных частоте зацепления (kfz), а так грешность шага), погрешностью профилей же появлению промежуточных частотных со зубьев, а также погрешностями монтажа. Влия- ставляющих (fm) и перераспределению энергии ние отмеченных дефектов при диагностике вы- на высоких частотах.

38 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Кроме того, появление дефектов в виде ямок выкрашивания приводит к увеличению деформации зубьев и флуктуации давления смазки в упругодинамическом контакте.

Эти явления также вызывают увеличение динамической нагруженности, которое про является по увеличению амплитуд гармоник kfr, росту амплитуд комбинационных час тот mfz ± mfr и «промежуточных» частот а (fm + fm ± nfr).

В ряде случаев в процессе эксплуатации зубчатых колес возникает явление заедания.

При заедании происходит разрыв масляной пленки и интенсивный адгезионный износ зубьев.

На рис. 3 показаны спектры вибрации, ил люстрирующие динамическую нагруженность зубчатых передач, вызванную различными ви дами повреждений зубьев в условиях эксплуа тации.

Таким образом, питтинг и изменение гео метрии в результате изнашивания существенно влияют на нагруженность силовых элементов, что необходимо учитывать при расчетах долго вечности приводов и трансмиссий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК б 1. Айрапетов, Э. П. Состояние и перспективы разви тия методов расчета нагруженности и прочности передач зацеплением: методические материалы / Э. П. Айрапетов. – Ижевск: ИжГТУ, 2000. – 116 с.

2. Канне, М. М. Технологическое обеспечение качест ва высоконагруженных передач с эвольвентными цилинд рическими зубчатыми колесами: дис.... д-р. техн. наук / М. М. Кане. – Минск, 1997.

3. Ширман, А. Ч. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования / А. Ч. Ширман, А. Б. Соловьев. – М.: Машиностроение, Рис. 3. Спектры вибраций (продолжение):

1985. – 400 с.

а – при погрешности расположения осей;

б – при увеличении бокового зазора УДК 629. К. В. Чернышов, А. В. Поздеев, И. М. Рябов МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ АЛГОРИТМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТЬЮ УПРУГОГО ЭЛЕМЕНТА В ОДНОМАССОВОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: chernykv@rambler.ru) В статье представлено обоснование алгоритма оптимального управления жесткостью упругого элемента в одномассовой колебательной системе с целью минимизации вертикальных перемещений подрессоренной массы.

Ключевые слова: одномассовая колебательная система, жесткость упругого элемента, оптимальное управление.

The article presents the rationale of the algorithm of optimal control of the stiffness of the elastic element in the single-mass oscillation system to minimize the vertical displacement of the sprung mass.

Keywords: single-mass oscillation system, stiffness of the elastic element, optimal control.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рассмотрим линейную одномассовую одно- Для определения этих работ используем ин опорную колебательную систему с кинемати- тегралы:

Aпр Fпр dq, Aпр Fпр dz, Aпр Fпр dx, (4) ческим возмущением, расчетная схема которой q z x представлена на рис. 1.

где Fпр – усилие пружины (упругого элемента).

С учетом того, что Fпр c z q xст z m c x xст, dq q dt, dz z dt, dx x dt, по лучим:

Aпр c x xст q dt, Aпр c x xст z dt, q z Aпр c x xст x dt.

x (5) c k Поскольку пружина является консерва тивным элементом, ее работа по координате xст z – q за цикл деформации (например, от q статической деформации до статической де формации) равна нулю. Рассмотрим это на примере установившихся колебаний при сину Рис. 1. Расчетная схема линейной одноопорной колеба- соидальном возмущении по закону тельной системы при кинематическом возмущении:

q q0 sin t, (6) m – подрессоренная масса;

k – коэффициент сопротивления амор где q0 – амплитуда возмущения;

– частота тизатора;

c – жесткость пружины;

z – перемещение подрессорен ной массы;

q – перемещение возмущающего основания (профиль возмущения. В этом случае в установившемся дороги) режиме абсолютные и относительные колеба Динамика такой системы описывается сле- ния подрессоренной массы также имеют сину дующим дифференциальным уравнением: соидальный характер:

m k z q c z q xст mg 0, (1) z z0 sin (t z ), z (7) или 2h z q 0 z q xст g 0. (2) х х0 sin (t x ), (8) z где z0 и х0 – амплитуды соответственно абсо В формуле (2) h – коэффициент относитель ного сопротивления амортизатора ( h k 2m );

лютных и относительных колебаний подрессо ренной массы;

z и x – фазовые сдвиги абсо 0 – собственная частота подвески ( 0 c / m ), лютных и относительных колебаний подрессо mg g – ускорение свободного падения, xст – ренной массы относительно кинематического c возмущения.

статическая деформация подвески.

Амплитуды q0, z0 и х0 связаны между со Рассмотрим работу пружины (упругого эле бой соотношениями мента) в этой системе. Можно выделить три вида работы пружины (упругого элемента): x0 q0, q (1 2 ) 2 4 2 Aпр – работы пружины (упругого элемента) по координате q;

1 4 2 z0 q0, z Aпр – работы пружины (упругого элемента) (1 2 ) 2 4 2 по координате z;

x0 z x. (9) Aпр – работы пружины (упругого элемента) 1 4 2 по координате xст z – q:

Фазовые сдвиги колебаний Aпр Aпр Aпр, x z q (3) 2, x arctg z arctg. (10) где x – деформация подвески относительно ее 1 4 1 2 статической деформации при колебаниях под Здесь h / 0 – относительный коэффициент рессоренной массы (колебания x(t ) – колеба затухания, / 0 – относительная частота ния подрессоренной массы относительно про филя дороги или относительные колебания). возмущения.

40 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ На основании формул (5) получены следующие выражения для определения работы пружины:

– работа пружины по координате q:

Aпр c ( x xст ) q dt c х0 q0 sin (t x ) cos t dt c xст q0 cos t dt q 1 2t (1 ) cos 2t 2 sin 2t c xст q0 sin t cх0 q0 (11) 2 (1 ) 4 22 (1 2 ) 2 4 2 1 2 t (1 2 ) cos 2t 2 sin 2t cxст x cх0 sin t, 2 2 2 – работа пружины по координате z:

Aпр (cx cxст ) z dt cх0 sin (t x ) z0 cos( t z ) dt cxст z0 cos( t z ) dt z 1 1 ((1 2 ) 2 4 2 2 8 2 4 ) cos 2t c х0 z0 2t 2 (1 ) 4 2 2 1 4 2(1 4 4 2 2 )sin 2t (1 2 4 22 )sin t 2 3 cos t cxст z0 (12) (1 ) 4 1 22 22 1 1 ((1 2 ) 2 4 2 2 8 2 4 ) cos 2t cх0 2t 2 2 2 (1 ) 2(1 4 4 2 2 )sin 2t (1 2 4 22 )sin t 2 3 cos t, cxст x (1 ) 2 22 – работа пружины по координате x:

Aпр c ( x xст ) q dt c х0 q0 sin (t x ) cos t dt c xст q0 cos t dt x (1 2 ) cos 2t 2 sin 2t c xст q0 sin t c х0 q0 4 (1 ) 22 ((1 2 ) 2 4 2 2 8 2 4 ) cos 2t c х0 z0 4((1 ) 4 ) 1 22 22 2(1 4 4 2 2 )sin 2t (1 4 2 2 )sin t 2 3 cos t cxст z0 (1 ) 4 1 22 22 (1 2 ) 2 4 2 (1 2 ) cos 2t 2 sin 2t cxст x cх 2 sin t 4 ((1 2 ) 2 4 2 2 8 2 4 ) cos 2t cх0 4 ((1 ) 4 2 2 ) 2(1 4 4 2 2 )sin 2t (1 4 2 2 )sin t 2 3 cos t.

cxст x0 (13) (1 ) 2 22 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ По этим выражениям получены следующие Движение подрессоренной массы с матема формулы для работ за цикл установившихся ко- тической точки зрения заключается в измене лебаний: нии во времени переменных z1, z 2. Предполо – работа пружины по координате q: жим также, что u – управляющий жесткостью параметр, подчиненный условию u umax или 2 Aпр cх0 q0 cх q,(14) u umin.

(1 ) 22 Тогда закон движения подрессоренной мас – работа пружины по координате z: сы записывается в виде системы дифференци 2 2 альных уравнений Aпр cх0 q0 cх z,(15) dz i (1 2 ) 2 4 2 2 f i z1, z2, u, i = 1, 2. (17) dt – работа пружины по координате х: Функции f i определены для любых значе Aпр 0.

x (16) ний векторной переменной z и для значений u umax и u umin, а также непрерывны и не Равенство правых частей формул (14) и (15) прерывно дифференцируемы по z1 и z 2. С уче означает, что полученная пружиной от возбуди теля колебаний энергия за цикл полностью пе- том управляющего параметра u дифференци редается ей подрессоренной массе. Поэтому за альное уравнение, описывающее состояние цикл колебаний полная работа пружины равна подрессоренной массы, имеет вид нулю (формула (16)). m k z q cu z q xст mg 0 (18) z Однако в цикле колебаний существуют мо или (после деления на m) менты времени, когда пружина не забирает 2h z q 0 u z q xст g 0, энергию от возбудителя колебаний, а отдает ее z (19) ему, а также моменты времени, когда пружина где h f h z q, z q и 0 f 0 z q, z q – не отдает энергию подрессоренной массе, а за положительные функции, z f z t, q и q – бирает у нее энергию колебаний. Первый слу- чай соответствует моментам времени, когда внешнее возмущение. В фазовых координатах c ( x xст ) q 0, а второй случай – моментам вре dz z1 z, z2 это уравнение записывается в ви мени, когда (cx cxст ) z 0.

dt Второй случай интересен тем, что при ус- де системы ловии (cx cxст ) z 0, пружина совершает по dz z2, лезную работу по сопротивлению перемеще- dt (20) нию подрессоренной массы, а при условии dz 2h z q 0 u z q xст g.

(cx cxст ) z 0 пружина выполняет работу по dt усилению колебаний подрессоренной массы. Предположим, что задана также функция Поэтому снижение жесткости пружины при dz f 0 z1, z2, u 1 z2, вы-полнении условия (cx cxст ) z 0 приведет (21) dt к уменьшению амплитуд колебаний подрессо определенная и непрерывная со своими частны ренной массы.

f0 f Для подтверждения правильности найден ми производными и (так же, как и ного алгоритма управления жесткостью подве- z1 z ски с целью снижения амплитуд колебаний ис функции f i ) на всем пространстве Z U, где пользуем принцип максимума Л. С. Понтрягина.

U – это область управления. Тогда минимум В соответствии с принципом максимума функционала Л. С. Понтрягина [1] предположим, что состоя t ние подрессоренной массы m в каждый момент J f 0 z1, z2, u dt (22) времени характеризуется действительными чи t слами z1 и z 2, причем векторное пространство будет соответствовать движению подрессо Z векторной переменной z z1, z 2 является ренной массы с минимальным отклонением по фазовым пространством (фазовой плоскостью) перемещению от предшествующего состояния состояния подрессоренной массы. в каждый последующий момент времени.

42 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Согласно принципу максимума, существует Таким образом, найденный алгоритм управ некоторое оптимальное управление u t, пере- ления жесткостью упругого элемента подтвер ждается принципом максимума Л. С. Понтря водящее фазовую точку из положения z t гина.

в положение z t1 и придающее функционалу При горизонтальном расположении оси ко mg (22) минимальное значение. Существует также лебаний системы xст 0. В этом случае функция c алгоритм оптимального управления выглядит H f z1, z2, u, (23) следующим образом:

u umax при z ( z q ) 0, где – дополнительные переменные, для ко (30) u umin при z ( z q ) 0, торых z, z, u, i 0, 1, 2. (24) 2 f di 1 2 а моменты переключения жесткости при опти zi dt мальном управлении соответствуют условиям z 0 и zq 0.

Для оптимальности управления u t необ Однако для большинства колебательных ходимо, чтобы существовало такое нетриви систем с вертикально расположенной осью ко альное решение 0 t, 1 t и 2 t, для ко лебаний, например, эквивалентных подвеске торого при любом t, t0 t t1, функция H пере- mg автотранспортного средства, z q xст.

менного u U достигает в точке u u t мак- c То есть всегда z q xст 0. Поэтому для та симума, и выполняются соотношения 0 t const 0, H 0. ких систем алгоритм оптимального управления (25) выглядит следующим образом:

Таким образом, для рассматриваемой си u umax при z 0, стемы (31) H 0 z2 1 z2 2 2h z2 q u umin при z 0, 2 0u z1 q xст 2 g. (26) и моменты переключения жесткости при опти мальном управлении всегда соответствуют ус Из (26) видно, что для того, чтобы функция ловию z 0.

H принимала максимальные значения, необхо Таким образом, обоснован алгоритм опти димо выполнение условий мального управления жесткостью упругого эле u umax при 2 z1 q xст 0, мента в цикле колебаний, который легко осу (27) u umin при 2 z1 q xст 0. ществить, например, в пневматических подвес ках с дополнительным объемом путем включе В работах [2–4] показано, что для рассмат ния и отключения этого объема.

риваемой колебательной системы 2 и z 2 все гда имеются разные знаки. Следовательно, для БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК того, чтобы функция H принимала максималь ные значения, необходимо выполнение условий 1. Понтрягин, Л. С. Математическая теория опти мальных процессов / Л. С. Понтрягин, В. Г. Болтянский, u umax при z 2 z1 q xст 0, Р. В. Гамкрелидзе, Е. Ф. Мищенко. – М.: Наука, 1976. – (28) u umin при z 2 z1 q xст 0. 392 с.

2. Чернышов, К. В. Результаты решения математиче или, с учетом того, что z 2 z и z z, ской модели колебательной системы, содержащей демп фер с оптимальным управлением / К. В. Чернышов // Из u umax при z z q xст 0, вестия ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. – Вол (29) гоград, 2000. – (Серия «Наземные транспортные си u umin при z z q xст 0.

стемы»).

В общем случае z z q xст, следователь- 3. Определение условий оптимального регулирования жесткости пневматической подвески АТС / К. В. Черны но, выражение z z q xст меняет знак в двух шов, А. В. Поздеев, В. В. Новиков, И. М. Рябов // Грузо вик &. – 2010. – № 11. – С. 2–5.

случаях: когда меняет знак z и когда меняет 4. Синтез алгоритмов оптимального управления знак z q xст, то есть моменты переключения демпфированием и жесткостью подвески АТС / А. В. По здеев, В. В. Новиков, К. В. Чернышов, И. М. Рябов // Гру соответствуют условиям z 0 и z q xст 0.

зовик &. – 2011. – № 6. – С. 2–6.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 629.114.2.042. К. В. Шеховцов, А. В. Победин, Н. С. Соколов-Добрев, В. В. Шеховцов ПОДРЕССОРИВАНИЕ КАБИН ТРАКТОРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДИНАМИЧЕСКИХ ГАСИТЕЛЕЙ КОЛЕБАНИЙ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: shehovtsov@vstu.ru) В статье рассмотрены принцип действия динамических гасителей колебаний и конструкция работающе го по этому принципу виброизолятора кабины трактора.

Ключевые слова: кабина, виброизолятор, динамическое гашение колебаний.

The article describes the principle of dynamic vibration absorbers operating and the tractor cabin vibration isola tor construction, which operates on this principle.

Keywords: cabin, vibration isolator, dynamic vibration absorbtion.

Для подрессоривания кабин гусеничных ское решение виброизолятора, работающего по тракторов семейств ДТ и ВТ производства ВгТЗ принципу динамического гасителя колебаний используются виброизоляторы из эластомера, (рис. 2).

конструкция которых показана на рис. 1 [1, 2, 6, 7]. Они удовлетворительно зарекомендовали се бя в эксплуатации, хотя совершенствованию их конструкции и упруго-демпфирующих характе ристик при создании машин новых поколений не уделялось внимания, материал эластомера и конструкция виброизолятора остаются неизмен ными на протяжении всего времени производст ва машин [8, 9, 10].


В идеальном случае для подрессоривания кабины каждой машины должны создаваться виброизоляторы [3, 4, 5] с характеристиками, необходимыми для обеспечения комфортной работы оператора именно этой машины [10]. Рис. 1. Виброизолятор подвески кабин тракторов С этой целью авторами создано новое техниче- семейств ДТ и ВТ 5 1 Рис. 2. Схема предложенного технического решения виброизолятора 44 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Он содержит коаксиально расположенные Чтобы избежать чрезмерного увеличения амплитуды А1 в околорезонансной зоне частот между подрессориваемым объектом 8 (кабиной) первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 уп- воздействий (на рис. 4 заштрихована), в систему руго-демпфирующие элементы, первую 5, вто- устанавливают динамический гаситель колеба рую 6 и третью 7 подвижные массы. Комплект ний с подвижной массой 3 и упругодемпфи упругодемпфирующих элементов и располо- рующим элементом 4 (рис. 5). Величину под женных между ними подвижных масс скреплен вижной массы 3, жесткостные и демпфирующие центральным болтом 10 с гайкой 11 и втулкой характеристики упругодемпфирующего элемен 12 таким образом, что между подвижными мас- та 4 выбирают такими, чтобы при динамических сами 5, 6, 7 и опорным основанием 9 имеются воздействиях со стороны опорного основания амплитуды А1 перемещений подрессориваемого зазоры 13, 14 и 15, при этом подвижные массы имеют возможность осевого перемещения в объекта 1 были минимальными.

пределах этих зазоров и упругой деформации контактирующих с ними упругодемпфирую щих элементов.

Принцип работы виброизолятора поясняет ся схемами и графиками, представленными на рис. 3, 4, 5, 6 и 7. Представленный на рис. 3 под- рессоренный объект 1 при динамических воз действиях на него со стороны опорного осно вания 3 совершает колебания, амплитуда А1 ко торых изменяется в соответствии с его ампли тудно-частотной характеристикой, представлен ной на рис. 4. Собственная частота колебаний fс подрессориваемого объекта 1 определяется его массой и жесткостью упругодемпфирующего Рис. 5. Схема двухмассовой колебательной системы элемента 2.

А fп1, fc1 fп2, fc2 f, Гц 0 fc Рис. 3. Схема одномассовой колебательной системы Рис. 6. АЧХ двухмассовой колебательной системы А Данная динамическая система (рис. 5) обла дает двумя собственными fс1 и fс2 и двумя пар циальными fп1 и fп2 частотами колебаний, кото рые в общем случае отличаются друг от друга (рис. 6).

Пусть парциальной частотой fп1 обладает парциальная система с упругодемпфирующим элементом 2 и подрессоренной массой 1, а пар циальной частотой fп2 – парциальная система с элементом 4 и подвижной массой 3. Тогда в случае действия со стороны опорного основа 0 fc f, Гц ния 5 на подвижную массу 3 через элемент возмущений с частотой fп2 амплитуда колеба Рис. 4. АЧХ одномассовой колебательной системы ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ний подрессориваемого объекта 1 будет незна- чительной, а амплитуда колебаний подвижной массы 3 – существенной [10]. При этом подви жная масса 3, совершающая колебания с боль шой амплитудой, действует на подрессоренную массу 1 силой, которая по амплитуде почти равна, а по фазе почти противоположна внеш ней силе со стороны опорного основания 5. Та ким образом, динамический гаситель почти полностью компенсирует действие внешней силы на подрессоренную массу 1. Методы спектрального анализа позволяют в спектре частот внешних воздействий на под рессориваемую массу (кабину транспортного средства) выделить основные частоты, при ко торых подрессориваемой массе сообщается наибольшая колебательная энергия. Обычно это самые низкие частоты спектра в диапазоне от 0 до 50, максимум до 100 Гц [10]. На прак тике число принимаемых во внимание основ ных частот обычно ограничивают до 3 (fо1, fо2, fо3), полагая, что воздействия с более высокими частотами обладают существенно меньшей ко- Рис. 7. Схема четырехмассовой колебательной системы лебательной энергией [8].

Виброизолятор (рис. 2) обеспечивает гаше- 7 и подрессориваемая масса 1 будут совершать ние колебаний кабины с тремя основными час- незначительные колебательные перемещения;

тотами спектра. Принцип его устройства и ра- при действии же возмущений с третьей fо3 ос боты поясняет схема на рис. 7. В ней (вместе новной частотой со значительной амплитудой с подрессориваемой кабиной) можно выде- будет колебаться подвижная масса 7, а под лить 4 парциальные системы. Первую состав- вижные массы 3, 5 и подрессориваемая масса будут почти неподвижными.

ляет подрессориваемая масса 1 с упругодемп Представленная на рис. 7 схема 4-массовой фирующим элементом 2, вторую – подвижная колебательной системы соответствует пред масса 3 с элементами 2 и 4, третью – подвиж ставленной на рис. 2 также 4-массовой колеба ная масса 5 с элементами 4 и 6, четвертую – тельной системе виброизолятора кабины, при подвижная масса 7 с элементами 6 и 8.

этом первому 2, второму 4, третьему 6 и чет Во второй, третьей и четвертой парциаль вертому 8 упругодемпфирующим элементам на ных системах величины подвижных масс и же рис. 7 соответствуют первый 1, второй 2, тре сткость упругодемпфирующих элементов под тий 3 и четвертый упругодемпфирующие эле бирается таким образом, чтобы парциальные менты на схеме рис. 2, первой 3, второй частоты fп1, fп2, fп3 этих систем соответствовали и третьей 7 подвижным массам на рис. 7 соот трем основным частотам fо1, fо2, fо3 из спектра ветствуют первая 5, вторая 6 и третья 7 под частот эксплуатационных воздействий на каби вижные массы на рис. 2, подрессориваемому ну со стороны опорного основания 9 (рис. 7).

объекту 1 на рис. 7 соответствует подрессори Тогда при действии возмущений со стороны ваемый объект 8 на рис. 2, а опорному основа опорного основания 9 с первой основной час нию 9 на рис. 7 соответствует опорное основа тотой fо1 подвижная масса 3 будет совершать ние 9 на рис. 2. При действии со стороны опор колебания со значительной амплитудой, а ам ного основания 9 осевых возмущений (рис. 2) плитуды колебаний подвижный масс 5 и 7, с первыми основными частотами fо1, fо2, fо3 из а также подрессориваемой массы 1 (что важно!) спектра частот эксплуатационных воздействий будут минимальными. Соответственно при дей на средства по вышеописанному принципу бу ствии возмущений со второй основной часто дут изменяться амплитуды колебаний первой 5, той fо2 со значительной амплитудой будет коле второй 6 и третьей 7 подвижных масс в преде баться подвижная масса 5, а подвижные массы 3, 46 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 5. Пат. 100159 РФ, МПК F 16 F 3/10. Виброизолятор / лах осевых зазоров 13, 14, 15 и упругой дефор В. В. Шеховцов, А. В. Победин, Вл. П. Шевчук, М. В. Ля мации контактирующих с ними упругодемпфи шенко, К. В. Шеховцов;

ГОУ ВПО ВолгГТУ. – 2010.

рующих элементов 1, 2, 3, 4, при этом подрес- 6. Шеховцов, К. В. Анализ конструкций виброизоля сориваемый объект 8 будет совершать лишь не- торов для подвески кабин тракторов / К. В. Шеховцов, значительные перемещения [10]. А. В. Победин // Городу Камышину – творческую молодежь (посвящается 15-летию Камышинского технол. ин-та (фи лиала) ВолгГТУ): матер. III регион. н.-практ. студ. конф., БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 22–23 апр. 2009 г. / ВолгГТУ, КТИ (филиал) ВолгГТУ. – Камышин, 2009. – Т. 3. – C. 196–198.

1. Анализ и классификация технических решений виб 7. Shehovtsov, V. V. Classification and Analysis of the роизоляторов подвески кабины / В. В. Шеховцов, А. В. По Ways of Cabin Suspension Vibroinsulators` Characteristic бедин, О. Д. Косов, К. В. Шеховцов // Проектирование ко Formation / V. V. Shehovtsov, A. V. Pobedin, M. V. Lya лесных машин: матер. всерос. науч.-техн. конф., посвящ.

shenko, K. V. Shehovtsov // XXIX Seminarium K Nau 100-летию начала подгот. инж. по автомобильной специ kowych «Mechanikw», Warszawa, 22–23 kwietnia 2010 r. :

альности в МГТУ им. Н. Э. Баумана (25–26 дек. 2009 г.) / referaty / Wojskowa Akademia Techniczna. – Warszawa, ГОУ ВПО «МГТУ им. Н. Э. Баумана». – М., 2010. – 2010. – S. 449–452. – Англ.

C. 181–184.

8. Победин, А. В. Испытания виброизоляторов на 2. Анализ технических решений виброизоляторов / стенде / А. В. Победин, К. В. Шеховцов // Известия А. В. Победин, О. Д. Косов, В. В. Шеховцов, К. В. Шеховцов // ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 12 / ВолгГТУ. – Волго Прогресс транспортных средств и систем – 2009: матер.

град, 2011. – (Серия «Наземные транспортные системы» ;

междунар. н.-пр. конф., Волгоград, 13–15 окт. 2009 г.: в вып. 4). – C. 41–43.

ч. Ч. 1 / ВолгГТУ [и др.]. – Волгоград, 2009. – C. 210–211.

9. Пат. 104714 РФ, МПК G 01 M 7/02. Стенд для ис 3. Пат. 124340 РФ, МПК F16F3/093, F16F1/373. Виб пытаний виброизоляторов / В. В. Шеховцов, А. В. Побе роизолятор / В. В. Шеховцов, А. В. Победин, Вл. П. Шев дин, Вл. П. Шевчук, М. В. Ляшенко, К. В. Шеховцов, чук, О. Д. Косов, М. В. Ляшенко, К. В. Шеховцов;

Д. В. Бусалаев;

ВолгГТУ. – 2011.

ВолгГТУ. – 2013.

10. Стендовое оборудование для испытания виброи 4. Пат. 93477 РФ, МПК F 61 F 7/12. Виброизолятор / В. В. Шеховцов, А. В. Победин, Вл. П. Шевчук, М. В. Ля- золяторов кабины трактора / А. В. Победин, М. В. Ляшен шенко, К. В. Шеховцов;

ГОУ ВПО «Волгогр. гос. техн. ко, К. В. Шеховцов, З. А. Годжаев // Тракторы и сельхоз ун-т». – 2010. машины. – 2012. – № 7. – C. 43–48.

I.Ч а с т ь ОБЗОРН ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕВОЗОК И БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ УДК 658. А. А. Алексеев, С. А. Ширяев, В. А. Гудков, Д. П. Гронин МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИСТРИБЬЮТОРСКИХ СЕТЕЙ АВТОСЕРВИСА Волгоградский государственный технический университет (e-mail: ap@vstu.ru, sh-sa@vstu.ru) В статье рассматриваются основные подходы к созданию на макро- и микро-уровнях математической имитационной модели дистрибьюторской сети автосервисных центров.


Ключевые слова: математическое моделирование, автосервис, дистрибуция.

The main approaches towards the creation at the macro- and micro- levels of mathematic simulation model of distribution network service centers is considered in the article.

Keywords: mathematical simulation, service center, distribution.

В настоящее время в сфере автомобиле- вение заявок моделируются как случайные строения прослеживается интеграция между процессы, обусловленные неравномерностью продвижением к потребителю готовой продук- потребительского спроса.

ции с услугами автосервиса [1, 2]. Распростра- Эффективность функционирования системы ненной формой дистрибьюции мировых авто- доставки в модели оценивается при помощи мобильных брендов на российском рынке стало комплексного критерия K, представляющего формирование многопрофильных дилерских собой комбинацию из показателей, характери сетей по примеру «Toyota», предлагающих по- зующих степень удовлетворения потребностей требителю широкий ассортимент автомобилей, клиентов K П, безотказность работы K ОТ и бы запасных частей, автосервисных и сопутст строту обслуживания K СК :

вующих услуг. Проведенное обследование ра бочих процессов в десяти автомобильных ди- К П К СК К max.

лерских центрах продаж и обслуживания К ОТ (ДЦПО) компании «Toyota» в разных регионах Частные коэффициенты: эффективности России позволило разработать на микро- и мак удовлетворения потребностей K П, безотказно роуровне математическую имитационную мо дель работы дилерского центра [3, 4]. сти K ОТ, быстроты обслуживания K СК :

В основу микромодели положено матема N St тическое описание производственных процес- ОТК КП, К ОТ, N сов, происходящих внутри отдельно взятого ПK дилерского центра (рис. 1, табл. 1). Увязка та- K ких центров с внешней средой – распредели (t t ) У ОЖ К СК тельными центрами деталей, материалов и го-, t товых изделий смоделирована в макромодели, У объединяющей несколько центров продаж и где St – суммарная стоимость реализованных обслуживания, распределительные центры, ка- по рыночным ценам товаров и услуг конечному налы дистрибуции, точки производства (рис. 2, П потребителю;

– и затраты, понесенные табл. 2). Особенностью модели является клас- К К сификация сервисных работ на категории по N в системе, – суммарное количество сня емкости (времени) их выполнения. Возникно- ОТК 48 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ марное полезное время обработки заявки в сис тых по различным причинам заявок по всем дилерским центрам системы;

N – суммар- теме без учета времен ожидания в технологиче ских цепочках, tУ – общее суммарное время ное число заявок, обработанных во всех дилер ских центрах системы;

(tУ tОЖ ) – сум- исполнения всех заявок в системе.

Рис. 1. Технологическая схема этапов ДЦПО (микромодель) Таблица Производственные операции, происходящие в дилерском центре Обозначение Содержание операций операций Операции, выполняемые в ходе первоначального обращения клиента к сервисному консультанту КО Демонстрация клиенту выбранного автомобиля Д Оформление документов и оплата О ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Окончание табл. Обозначение Содержание операций операций Мероприятия по выдаче клиенту автомобиля из сервиса СЧ Подготовка пакета комплектовщиком к выдаче механику в сервисный центр, либо передаче кон ПП сультанту в торговый зал Передача комплектовщиком сформированного пакета консультанту в торговый зал ПЕ Непроизводственные простои, вызванные очередями, либо неготовностью условий дальнейшего об ОЖ служивания Перегон мойщиком автомобиля со стоянки на мойку и с мойки на стоянку ТМ, МТ Выполнение мойки автомобиля М Перегон механиком автомобиля между стоянкой и сервисным постом ТС, СТ Проведение диагностики ДИ Переговоры с клиентом о дополнительных работах (деталях) СЕ Получение механиком запчастей и материалов на складе ТП Выполнение механиком сервисных работ ОМ Проверка выполненных работ мастером, подготовка документов ПМ Выполнение комплектовщиками разгрузки прибывшего транспорта дистрибьютора ВР Прием, проверка по наименованию и пересчет комплектовщиком принятого от дистрибьютора груза ПИ Отказ клиенту из-за невозможности исполнения заявки, либо отказ клиента от покупки (услуг) ОТ Ожидание приезда клиента за автомобилем ОК Ожидание поставки на склад недостающих деталей для обслуживания ОП Альтернативная развилка, возможно только одно направление (стрелки исходят из одной точки) Параллельная развилка, процессы идут одновременно по нескольким ветвям (стрелки исходят из разных точек) Сложная развилка с пустым блоком, возможно только одно направление из двух (стрелки исходят из одной точки), одно из которых порождает два параллельных процесса (стрелки исходят из раз ных точек) Таблица Производственные операции, происходящие у «производителя – дистрибьютора – дилера»

Содержание операций Обозначение операций Производство товара И Хранение у производителя ХР Погрузка у производителя ПР Перегон автомобилей с площадки на автовоз и обратно ПН Прием, проверка товара ПИ Простои, вызванные очередями, либо неготовностью условий дальнейшего обслуживания ОЖ Маневрирование автомобиля МА Оформление документов на отгруженный (принятый) товар ОФ Транспортирование груза к месту назначения ТР Подача подвижного состава под погрузку ПО Механизированная разгрузка у дистрибьютора РГ 50 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Окончание табл. Содержание операций Обозначение операций Хранение товара у дистрибьютора ХР Погрузка у дистрибутора силами комплектовщиков ПГ Разгрузка (комплектовщиками) транспорта дистрибьютора у дилера ВР Простой автомобиля в гараже дистрибьютора. СТ Рис. 2. Макромодель «производитель – дистрибьютор – дилер»

виса в малых городах: дис.... канд. техн. наук: 05.22.10: за Указанные коэффициенты могут быть ис щищена 07.11.2008 / П. В. Варуха. – Черкесск, 2003. – 143 с.

пользованы в ходе оценки уровня рентабельно- 2. Ширяев, С. А. Подходы к разработке сервисного сти и эффективности вновь организуемых или плана на предприятиях автосервиса / С. А. Ширяев, А. А. Ра реконструируемых ДЦПО, а также поиска уз- юшкина // Транспортные и транспортно-технологические системы: материалы Международной научно-технической ких мест и проблем в функционировании суще конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – С. 307–311.

ствующих систем товарной и сервисной дист 3. Алексеев, А. А. Подходы к моделированию сетей дист рибьюции. Принимаемые таким образом биз- рибуции товаров и услуг в сфере автосервиса / А. А. Алек нес-решения должны минимизировать пред- сеев, В. А. Гудков, С. А. Ширяев, Д. П. Гронин // Известия принимательский риск и способствовать ВолгГТУ : межвуз. сб. науч. ст. № 10(70) / ВолгГТУ. – 2010. – С. 104–107.

формированию устойчивой сети по продвиже 4. Алексеев, А. А. Оптимизация дистрибьюторской се нию товара и сервиса от производителя к ко- ти автосервиса с использованием математической модели / нечному потребителю продукции с минималь- А. А. Алексеев, Д. П. Гронин, С. А. Ширяев, В. А. Гудков // ными издержками и максимальным качеством. Проблемы качества и эксплуатации автотранспортных средств : матер. VII междунар. науч.-техн. конф., Пенза, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 16–18 мая 2012 г. / ФГБОУ ВПО «Пензенский гос. ун-т архитектуры и строительства», Автомобильно-дорожный 1. Варуха, В. П. Разработка методики обоснования спе ин-т. – Пенза, 2012. – C. 240–244.

циализации, мощности и размещения предприятий автосер ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 629. А. А. Горшенин, Е. Ю. Липатов АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ВОДИТЕЛЯ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: 256kot@mail.ru, elpat@vstu.ru) В статье классифицированы устройства и системы контроля состояния водителя автотранспортного средств, а также высказаны предположения о возможных причинах их недостаточного распространения и способах преодоления этой ситуации.

Ключевые слова: контроль состояния, водитель, алкозамок, засыпание.

Driver monitoring systems and devices are classified in article. Possible reasons of their non-extensive use are supposed as well as ways of overcoming of this situation.

Keywords: driver monitoring system, alcolock, drowsiness detection.

Количество дорожно-транспортных происше- опьянение или эмоциональное расстройство, но ствий (ДТП) с каждым годом растет. Это связано со своей задачей справляются хорошо.

не только с организацией дорожного движения, Единичные устройства предназначены для но и с поведением водителей на дороге. Стати- непосредственного контроля скорости мысли стические данные показывают, что число ДТП по тельных процессов и реакции водителя [5]. Они вине водителя составляет более 80 % [2]. блокируют запуск ДВС при значительном их Одной из причин неправильных действий замедлении, что достаточно для предотвраще водителя является его небезопасное психофи- ния примерно половины потенциально опасных зиологическое состояние, например, усталость, случаев управления АТС.

перевозбуждение или алкогольное опьянение. В процессе работы СКСВ контролируют Для повышения безопасности движения жела- различные параметры. Простейшим способом тельно ограничить или полностью блокировать является проверка наличия реакции водителя доступ к управлению автотранспортным сред- на периодически подаваемый световой или зву ством (АТС) при наличии хотя бы одного из ковой контрольный сигнал («АВТОСТРАЖ»

подобных факторов. Осуществить эту задачу LG 2310 AVS, Россия;

«Anti Sleep Pilot», Да призваны специальные технические средства, ния). Для определения периодичности исполь контролирующие состояние водителя, которы- зуется алгоритм, учитывающий пройденное ми оснащают свои автомобили ряд автопроиз- расстояние и соответствующее ему время, водителей. Однако об их широком применении а также возраст водителя, стаж вождения, рост, говорить пока не приходится. Это может быть массу тела, тип АТС и другие параметры.

вызвано как дороговизной и сложностью по- В ряде систем (Toyota, Nissan и др.) для кон добных систем, так и малым опытом их экс- троля внимания водителя используется сканиро плуатации. Для выяснения причин недостаточ- вание его век и направления лица. Если глаза но широкого распространения систем контроля водителя остаются закрытыми дольше, чем при состояния водителя (СКСВ), а также возмож- обычном моргании, система контроля подает ности их установки на уже находящиеся в экс- ему предупредительные сигналы, а затем ис плуатации АТС, необходимо проанализировать пользует кратковременное резкое притормажи их устройство и принцип действия. вание для физического воздействия на него. При Существующие СКСВ можно разделить на дальнейшем развитии опасной ситуации активи группы по следующим признакам: по типу пре- руются тормоза, чтобы максимально снизить дотвращаемого состояния водителя, по контро- скорость неизбежного столкновения [6].

лируемым параметрам и по характеру воздей- Другие системы (Volvo DAC и LDW, ствия на АТС. Из опасных состояний водителя Mersedes-Benz Attention Assist и др.) определя контролируются, в основном, засыпание и ал- ют начало засыпания водителя по характеру когольное опьянение. Системы этих групп движения АТС по дороге. Для этого использу представлены сравнительно большим количе- ется сканирование разделительных полос доро ством производителей, и их эффективность ги и/или информация о характере вращения ру можно считать доказанной. Они, как правило, левого колеса. Засыпающий или отвлекающий не могут детектировать другие виды недопус- ся водитель совершает характерные движения тимых состояний, например, наркотическое рулем (например, плавное отклонение от пря 52 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ молинейного движения, затем резкий возврат интегрируется в систему зажигания транспорт к нему), что может вызывать хаотичное пересе- ного средства и предусматривает несколько чение разделительных полос. При обнаружении степеней защиты от имитации выдоха, попыток таких явлений СКСВ либо ограничивается пода- запуска двигателя в обход системы, попыток чей предупредительных сигналов (Lane Depar- взлома системы и других способов обмана [4].

Воздействие СКСВ на АТС в случае обна ture Warning, LDW), либо пытается вернуть ав ружения небезопасного состояния водителя томобиль на свою полосу движения (Lane может включать в себя различные комбинации Keeping System, LKS). Как дополнительный следующих методов:

контролируемый параметр используется мони блокировка запуска ДВС;

торинг нажатий на клавиши приборной панели и подача предупреждающих сигналов води воздействий на органы управления АТС.

телю (световые, звуковые, вибрация руля, уси Схожий принцип определения недопусти ления натяжения ремня безопасности, кратко мого состояния водителя применяется в разра временное притормаживание);

ботках, связанных с интеллектуальными транс включение внешней аварийной сигнализа портными системами (ИТС). В них для опреде ции и звукового сигнала АТС, для информиро ления характера движения АТС используются вания других участников движения;

входящая в ИТС система определения мгно снижение скорости АТС (уменьшение по венных координат транспортных средств. Су дачи топлива, активация тормоза);

ществует также СКСВ («АВТОСТРАЖ» LG воздействие на рулевое управление (акти 2310 AVS), контролирующая траекторию АТС вация усилителя руля).

по датчикам продольного и бокового ускоре На основании приведенного выше анализа ния, а также углов крена и дифферента кузова.

можно сделать вывод о том, что на сегодняшний Принципиально иной способ обнаружения день существует достаточное количество техни усталости и засыпания водителя состоит в кон ческих решений СКСВ, причем эффективность троле его физиологических параметров: прово многих из них доказана многолетним опытом димости кожи (системы Vigiton® компании эксплуатации. Некоторые из них интегрированы «Нейроком» и StopSleep компании «ПФС-диаг в конструкцию АТС и не могут быть установле ностика»), а иногда также сердцебиения и тем ны на другие автомобили, а некоторые допус пературы тела. Перед началом рейса водитель кают возможность дооборудования. Массовое надевает на руку два контактных элемента, не распространение подобных систем благоприят прерывно измеряющие электродермальное со но сказалось бы на дорожно-транспортной об противление. При обнаружении состояния, становке, но этого не происходит.

предваряющего засыпание, система подает Причины подобной ситуации могут быть, предупредительные сигналы [3].

во-первых, в недостаточной информировано СКСВ, предотвращающие управление АТС сти автовладельцев о положительных свойствах в нетрезвом виде, определяют наличие алкого СКСВ, во-вторых, в необходимости дополни ля в организме водителя по одному из следую тельных расходов на их приобретение и уста щих параметров:

новку и, в-третьих, здоровым консерватизмом и 1) концентрации паров алкоголя в выды желанием убедиться в эффективности СКСВ на хаемом воздухе;

чужом опыте.

2) концентрации паров алкоголя в салоне Возможным решением данной проблемы автомобиля;

может активная агитация в пользу установки 3) концентрации паров алкоголя в непосред систем контроля состояния водителя, а также ственной близости от наружных слоев кожи;

финансовая поддержка со стороны государства 4) концентрации алкоголя непосредственно для автопредприятий и индивидуальных вла в наружном слое кожи;

дельцев, внедряющих СКСВ на своих авто 5) состоянию сетчатки глаза и мимике. транспортных средствах.

Для каждого из этих способов разработана своя методика измерений и соответствующая БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК аппаратура. Если содержание алкоголя превы- 1. Прибор контроля состояния водителя «АВТО СТРАЖ» LG 2310 AVS [Электронный ресурс] // Веб-узел шает установленный предел, системы этого ти городской диспетчерской службы Egds. – 2013. – Режим па блокируют запуск двигателя. Поэтому они доступа: http://www.egds.biz/index.php?option=com_con получили название «алкозамки». Алкозамок tent&view=article&id=251:autostraj&catid=65&Itemid= ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 2. Сведения о показателях состояния безопасности 5. SafeKey. A Simple Deterrent to Impaired Driving and дорожного движения [Электронный ресурс] // Интернет- Auto Theft [Electronic resource] : Human Laboratory Study сайт Госавтоинспекции МВД России. – 2013. – Режим 2011 – 2012 / SafeKey Corporation. – PDF-document. – Min доступа: http://www.gibdd.ru/stat/. neapolis : SafeKey Corporation, 2012. – Mode of access:

3. Система поддержания работоспособности водителя http://www.safekeycorporation.com/read_file.php?

Vigiton [Электронный ресурс] // Веб-узел компании Neu- content_type=PDF&file_name=359.pdf.

rocom. – 2013. – Режим доступа: http://www.neurocom. 6. Sustainability Report 2008 [Electronic resource] / ru/ru2/auto/vigiton.html Toyota Motor Corporation. – PDF-document. – Toyota City :

4. McKnight, A. S. Transdermal Alcohol Monitoring: Toyota Motor Corporation, 2008. – Mode of access:

Case Studies (Report No. DOT HS 811 603) / A. S. http://www.toyota-global.com/sustainability/sustainabi McKnight, J. C. Fell, A.Auld-Owens. – Washington, DC : Na- lity_re-port/pdf_file_download/08/pdf/sustainability_ re tional Highway Traffic Safety Administration, 2012. – 125 p. port08.pdf УДК 656.113. В. А. Гудков, Т. Б. Залимханов, М. Ш. Абдуллаев МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ СКОРОСТИ АВТОБУСА НА ПОВОРОТЕ С УЧЕТОМ УСТОЙЧИВОСТИ ПАССАЖИРОВ НА СИДЕНИЯХ Волгоградский государственный технический университет Махачкалинский филиал Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета (МАДИ) (e-mail: ap@vstu.ru, mfmadi@ dagestan.ru) В статье разработана методика определения критической скорости автобуса на повороте с учетом воз можных перемещений пассажиров в салоне.

Ключевые слова: автобус, критическая скорость, перемещения пассажиров, поворот.

The paper developed a method of determining the critical speed of the bus at the corner, taking into account the possible movements of passengers in the cabin.

Keywords: bus, the critical velocity, movement of passengers, turn.

В последнее время широкое распростране- Проведем анализ возможного перемещения ние получили перевозки пассажиров автобуса- пассажиров на правых и левых поворотах в са ми малой и особо малой вместимости (микро- лонах с различной планировкой микроавтобуса автобусами). Проведенные статистические ис- «ГАЗель» (рис. 1). Стрелки на рис. 1, а и б ука следования показали, что до 8 % всех ДТП зывают направление перемещения пассажиров, с микроавтобусами составляют такие тяжелые а их длина равна пути перемещения центров аварии как опрокидывание [1]. Из литературы масс (ЦМ) пассажиров.

известно, что это связано с превышением ско- На рис. 1 видно, что в салоне с 13-местной рости движения выше критической, о которой планировкой при левом повороте может пере водитель не имеет информации. Наиболее пер- меститься под действием центробежных сил спективным направлением повышения безо- инерции 7 пассажиров, причем один перемеща пасности автобусов является разработка интел- ется до боковой двери на большое расстояние, лектуальных информационных систем [2]. что может существенно снизить поперечную В работе [3] предложено информационное уст- устойчивость микроавтобуса. На правом пово ройство предупреждения опрокидывания авто- роте может переместиться лишь 4 пассажира на буса, однако оно не учитывает возможные пе- небольшое расстояние. Таким образом, для ремещения пассажиров в салоне на повороте и данной планировки салона левый поворот бо поэтому может передать водителю недостовер- лее опасен, и критическая скорость будет ниже, ную информацию. чем на правом повороте.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.