Вплив зміни смуги руху на боковий крен автопотяга
Автор: Габа Володимир Романович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: Сучасний парк автотранспортних засобів (АТЗ) характеризується різноманіттям типів і видів автомобілів, причепів й напівпричепів. Поряд з домінуючими двовісними автомобілями з передніми керованими колесами відомі нові конструкції з іншими компонувальними схемами й системами керування поворотом: автомобілі та автопотяги з усіма керованими колесами, багатовісні автомобілі з різною кількістю й розташуванням керованих коліс, машини з неповоротними колесами, зчленовані колісні машини тощо. Відомо [1], що продуктивність АТЗ, особливо автопотягів (АП) істотно залежить від їхньої рухливості, підвищення якої досягається вдосконаленням якості криволінійного руху АП, який крім основної оцінки – маневровості, характеризується низкою додаткових властивостей, а саме – керованістю, стійкістю руху й повороткістю. Об’єкт дослідження – процеси стійкості руху АП під час зміни смуги дороги. Предмет дослідження – залежність бокових кренів причепа від пройденого шляху під час руху АП. Мета роботи – створення математичної моделі залежності величини кренів АП від пройденого шляху та його швидкості під час зміни смуги руху. У розділі 1 висвітлюються загальні положення про динаміку руху АП, які полягають у забезпеченні їхньої маневровості, керованості та стійкості [2]. На прикладі проїзду перехрестя описаний структурний синтез для розрахунку маневровості АП, коли: а) співставляються експлуатаційні та конструктивні параметри АП; б) за відомими типами транспортного засобу та дороги визначаються параметри споруди для використання в них даних АТЗ з певною маневровістю; в) за відомими експлуатаційними умовами необхідно визначити конструктивно–геометричні параметри АТЗ. Керований криволінійний рух характеризується ступенем відповідності траєкторії руху АП керівним діям водія. Некерований рух спричиняється різними збуреннями ззовні (дорожніми чи погодними умовами) або внутрішніми причинами (еластичністю шин тощо). З’ясовано [3], що у критичних ситуаціях (різкий поворот керма або низький коефіцієнт зчеплення коліс з дорогою) керований рух АП може перейти у некерований, тобто викликати занос або навіть перевертання ланок АП. Встановлено два підходи до дослідження керованості та стійкості АП: 1) з врахуванням елементів системи «водій-автомобіль-дорога», тобто замкнутої системи автоматичного керування; 2) власної стійкості й керованості авто потяга, за якої вплив водія виключається. За другого підходу вхідними сигналами слугують керуючі дії (поворот керма, вимкнення зчеплення тощо й зовнішні сили (стан дороги, вітер тощо). Вихідні реакції діляться на три групи: дві з них характеризують рух по опорній поверхні, тобто визначають бокові зміщення й кутові відхилення ланок АП. Якщо перша група оцінює траєкторну стійкість АП, то друга – курсову. Третя група оцінює поперечну стійкість АП проти перекидання. Кінематичні ланки, пов’язані шарнірно, під час криволінійног руху АП здійснюють відносні переміщення в їхній площині, що залежать від між ланкового зв’язку, який може бути: а) простим некерованим; б) керованим. Для керування причіпними ланками АП застосовуються приводи з керуючими зв’язками: прямим, зворотним й комбінованим (подвійним). На даний час найбільш поширені автоматичні системи керування причіпними ланками безпосередньої дії, які мають недоліки, для подолання яких застосовують системи непрямої дії (електричні, електромеханічні або електрогідравлічні) з комп’ютерним забезпеченням. У розділі 2 розглянута взаємодія сил під час руху автомобіля, для чого наведена його спрощена модель, яка дозволяє знехтувати деякими аеродинамічними силами. Для опису динаміки руху АТЗ з причіпними ланками використана велосипедна модель сідельного АП. Оскільки показники маневровості, керованості та стійкості АП також формуються шинами, то в розділі розглянуті математичні моделі шин з метою вибору найбільш раціональної. Встановлені основні параметри криволінійного руху авто потяга, тобто траєкторії характерних точок тягача й причіпних ланок з допомогою маневру «переставка». Розглянуті принципи роботи електронних систем ЕSC та RSS для підтримки маневровості АП [4], а також систем відтворення руху АТЗ з застосуванням програмного середовища TruckSim. Розділ 3 присвячений визначенню величин кренів автопотяга під час зміни смуги руху. Показано, що найбільший крен причепа складає 15?, причому він суттєво зростає від збільшення швидкості руху потяга. Тому створена математична модель цього маневру, яка підтвердила параболічну залежність крену причепа від пройденого шляху за різної швидкості АП, що обґрунтовано розрахунками коефіцієнта кореляції. Розв’язком рівняння Лагранжа встановлено залежності бокових кренів двовісного причепа під час зміни смуги руху АП з врахуванням поперечно-кутових коливань та з умови статичного навантаження. Показано, що максимальне значення бокових кренів причепа сягають 8?, які поступово згасають. З’ясовано, що наявність у підвісці напівпричепа стабілізатора вдвічі зменшує величину їхнього бокового крену. Ключові слова: автотранспортний засіб, автопотяг, тягач, причіп, напівпричіп, маневровість, керованість, стійкість, крен, математична модель. Перелік використаних літературних джерел 1.Автомобілі. Стійкість: монографія /В.П.Сахно, О.П.Кравченко та ін-Луганськ: вид-во «Наулідж», 2013-176 с. 2.Библюк Н.І. Лісотранспортні засоби й теорія: підручник /Н.І.Библюк //Львів, Видавн. дім “Панорама”, 2004.-456 с. 3.Сахно В.П. Маневреність автопоїзда з керованим напівпричепом /В.П.Сахно, В.М.Кузнєцов //Наукові нотатки. Зб. наук. пр.. ЛНТУ, вип.45.-Луцьк, 2014.-С.500-508. вид-во «Панорама», 2004-453 с. 4.DOT HS 809569. An Analysis of Fatal Large Truck Crashes, U.S. Department of Transportation, National Highway Traffic Safety Administration, June, 2009.