Забезпечення стійкості автопоїзда для перевезення контейнерів - Онищук, Василь Петрович (Національний університет "Львівська політехніка", 2012)
У дисертаційній роботі вирішена важлива науково-практична задача пов’язана з вибором та обґрунтуванням типу та складу модулів автопоїзда-контейнеровоза, за яких забезпечуються необхідні показники стійкості руху, а саме критична швидкість прямолінійного і криволінійного руху, швидкість появи коливальної нестійкості автопоїзда. Розроблена математична модель автопоїзда-контейнеровоза з трьома кінематично незалежними елементами – тягач з передньою керованою віссю, безколісна платформа і возик напівпричепа з усіма поворотними осями. Встановлено, що під час повороту керованих коліс автомобіля-тягача і керованих осей возика напівпричепа для досягнення колового руху автопоїзда критична швидкість з урахуванням крену кузова суттєво зменшується внаслідок перерозподілу реакцій опорної поверхні і зміни коефіцієнтів опору відведення коліс різних бортів автопоїзда. Наприклад, при виконанні маневру ISO уже за швидкості 5 м/с спостерігаються незначні коливання напівпричепа, які посилюються з підвищенням швидкості руху. Так, якщо за швидкості 10 м/с автопоїзд без урахування крену залишається стійким, то при врахуванні крену ця швидкість зменшується до 7,5 м/с. Показано, що коефіцієнт посилення бічного прискорення для напівпричепа за просторової і плоскої моделі автопоїзда досягає свого максимуму за різного часу перехідного процесу. Максимальне значення цього коефіцієнта за урахування крену ланок автопоїзда майже на 18% перевищує його значення без урахування крену, тобто на криволінійних траєкторіях врахування крену призводить до зменшення швидкості виконання будь-яких маневрів автопоїзда. Проведеними експериментальними дослідженнями автопоїзда-контейнеровоза доведена адекватність розроблених математичних моделей. В диссертационной работе решена важная научно-практическая задача, связанная с выбором и обоснованием типа и состава модулей автопоезда-контейнеровоза, обеспечивающих необходимые показатели устойчивости движения, а именно критической скорости прямолинейного и криволинейного движения, скорости появления колебательной неустойчивости автопоезда. Разработана математическая модель автопоезда-контейнеровоза с тремя кинематически независимыми элементами – тягач с передней управляемой осью, бесколесная платформа и тележка полуприцепа со всеми поворотными осями. При этом принято, что силы в опорно-сцепных устройствах не влияют на перераспределение нагрузок по бортам. Это отвечает тому, что ось крена лежит в вертикальной плоскости симметрии и достаточно сложную систему – автопоезд было рассмотрено как две независимые системы: тягач и полуприцеп с тележкой, что значительно упростило вид и анализ уравнений, описывающих крен. Показано, что движение звеньев автопоезда в вертикальной плоскости по углам галлопирования и крена влияет на боковое движение путем изменения нагрузок на колеса, изменяя тем самым вертикальные реакции опорной поверхности. В соответствии с этой концепцией и было проведено разграничение движения на боковое и поперечное. При этом крен кузова автомобиля-тягача и полуприцепа приводит к смещению центра масс в направлении действия боковой силы, которая снижает потенциальные возможности автопоезда относительно устойчивости движения. Установлено, что при повороте управляемых колес автомобиля-тягача и управляемых осей тележки полуприцепа для достижения кругового движения автопоезда критическая скорость с учетом крена кузова существенно уменьшается в результате перераспределения реакций опорной поверхности и изменения коэффициентов сопротивления увода колес разных бортов автопоезда. Например, при выполнении маневра ISO уже при скорости 5 м/с наблюдаются незначительные колебания полуприцепа, которые усиливаются с повышением скорости движения. Если при скорости 10 м/с автопоезд без учета крена остается устойчивым, то при учете крена эта скорость уменьшается до 7,5 м/с. Боковые ускорения при выполнении маневра «рывок рулевого колеса» и «переставка» при скорости автопоезда 5 м/с соответственно больше на 17,6% и 20,5% при учете крена автомобиля-тягача и полуприцепа. Проведенными экспериментальными исследованиями автопоезда-контейнеровоза доказана адекватность разработанных математических моделей. Результаты исследования приняты к использованию отделом конструкторских разработок и научно-технических экспертиз ГП «ГосавтотрансНИИпроект”, а рекомендации – к практическому внедрению в Территориальном управлении Главной государственной инспекции на автомобильном транспорте в Волынской области и СП ТОВ «Алвитранс ЛТД» при создании автопоезда-контейнеровоза и опытной его эксплуатации. The thesis solved an important scientific problem associated with the choice and justification of the module type and compound of trailer-container in which are provided with necessary indicators of stability of motion, such as the critical speed of rectilinear and curvilinear motion, speed of appearance of trailer’s oscillatory instability. The mathematical model of trailer-container with three cinematically independent elements was designed - tractor with front driven axle, heelless platform and semi-trailer with all rotary axes. It is rosined that an amplification of lateral acceleration factor for a semi trailer at the spatial and flat model of lorry convoy arrives at the maximum during different transient. Maximal value of this coefficient for the account of heel of lances of lorry convoy almost on 18% exceeds his value without the account of heel that on the curvilinear trajectories of account of heel results in diminishing of speed of implementation of any manoeuvres of lorry convoy. Established that when turning the steering wheels of car-tractor and trailer» drove cart axles to achieve circular motion of trailer-container critical speed considering body roll is significantly reduced due to redistribution reactions of the supporting surface and changes in the coefficients of resistance removal of wheels of various boards of trailer-container. Experimental researches on trailer-container proved the adequacy of the developed mathematical models.
Обеспечение устойчивости автопоезда для перевозки контейнеров
Ensuring the sustainability train for transportation of containers
Keywords: автопоїзд-контейнеровоз; стійкість; керованість; маневр; бокове відведення колеса; математична модель; привод керування; автопоезд-контейнеровоз; устойчивость; управляемость; маневр; боковой увод колеса; математическая модель; привод управления; trailer-container; stability; controllability; manoeuvring; side removal of the wheel; mathematical model; the drive control