Фрикційні коливання механічних систем із пневмоколесом і засоби їх запобігання

Abstract

Удосконалена методологія вивчення коливань механічних систем із пневмо-колесом і розширений клас досліджуваних режимів коливань, що дозволило отримати нові результати для уточнення і доповнення вимог до конструкцій і технічного стану транспортних пневмоколісних машин, спрямованих на підвищення безпеки руху. За допомогою моделі відведення Джима-Нікравеша-Пасейка-Шарпа й теорії полікомпонентного сухого тертя Контенсу-Ерісманна-Клімова-Журавльова отримані маломірні (неповні) моделі взаємодії пневмоколеса з опорною поверхнею, що враховують наявність ділянок адгезії й ковзання в зоні їх контакту. Дослідження обмежене розглядом квазіпоступального шиммі, квазітвердотілого шиммі й стійкості стаціонарних режимів руху. У межах модельного завдання досліджено три можливі механізми фрикційних коливань. Розроблена методична база вивчення квазіпоступального й квазітвердотілого шиммі. Досліджені фрикційні коливання одно- і двохстепеневих механічних шиммігенних систем, близьких до шасі літака і автомобіля. Визначені засоби запобігання шиммі, найбільш радикальним із яких є потрібне конструкційне демпфування не лише обертань по рисканню, але й поперечно-поступальної, й інших мод коливань. Створений спеціальний стенд для спостереження коливань, що вивчаються. Наведені й проаналізовані дані льотної й технічної експлуатації літаків. Усовершенствована методология изучения колебаний механических систем с пневмоколесом и расширен класс исследуемых режимов колебаний, что позволило получить новые результаты для уточнения и дополнения требований к конструкции и техническому состоянию транспортных пневмоколесных машин, выполнение которых обеспечит повышение безопасности движения. Используя аналитическую модель увода (АМУ) Джима-Никравеша-Пасейка-Шарпа и теорию поликомпонентного сухого трения (ТПСТ) Контенсу-Эрисманна-Климова-Журавлева, исследованы фрикционные колебания шести шиммигенных механических систем с пневмоколесом. Исходили из того, что имеет место качение пневмоколеса близкое к чистому уводу и участок скольжения не меньше участка адгезии. Конкретные задачи формулировались, считая, что допустимо ограничиться (а) определенным классом движений пневмоколеса (квазипоступательное шимми или КП-шимми), (б) диапазоном изучаемых углов увода (квазитвердотельное шимми или КТТ-шимми), (в) выводом об устойчивости стационарного режима движения. Направление исследования было сформулировано с учетом анализа адекватности существующих моделей увода пневмоколеса. Рассмотрена задача определения поперечной силы трения и момента верчения сил трения при уводе (-задача), когда на малом участке, прилегающем к тыльной кромке зоны контакта шины с опорной плоскостью, происходит и поперечное, и продольное скольжение. Для решения -задачи при поперечно-поступательном движении вблизи произвольного угла увода построена дискретная модель пневмоколеса. В рамках рассматриваемых задач на основе синтеза АМУ и ТПСТ предложено решение -задачи, когда, наряду с поперечно-поступательным движением, имеет место верчение пневмоколеса. С помощью модельных задач изучены три механизма (линейный, нелинейный и нелинейно-параметрический) фрикционных колебаний механических систем с пневмоколесом; далее исследование было направлено на (а) разработку методической базы изучения КП-шимми и КТТ-шимми, а также на (б) изучение фрикционных колебаний систем с пневмоколесом. КП-шимми. При малом верчении пневмоколеса его взаимодействие с опорной поверхностью допустимо рассматривать без учета верчения. С помощью примеров «Выкатывание самолета. Апостериорный анализ» и «Движение автомобиля по криволинейной траектории. Априорный анализ» оценена степень «жесткости» условий малого верчения. Методическая база КП-шимми включает концепцию виртуального буксируемого пневмоколеса, дискретную модель пневмоколеса и метод малого верчения. Последний позволяет с помощью апробированной модели увода выполнять теоретические исследования динамики элементов реальных транспортных пневмоколесных машин в реальных условиях эксплуатации. Приведен пример использования метода малого верчения. КТТ-шимми. Для двух различных диапазонов углов увода, используя решения -задачи полученные на основе (а) синтеза АМУ и ТПСТ и (б) ТПСТ, изучены фрикционные колебания механических систем с пневмоколесом, когда ее точка подвески движется по дуге окружности. Привлекая АМУ, рассмотрена устойчивость основных опор шасси самолета; изучены, в частности, влияния отличного от нуля угла увода невозмущенного дви-жения и длины выноса пневмоколеса. Показаны способы предотвращения шимми, наиболее радикальным из которых является потребное конструкционное демпфирование не только вращений по рысканию, но и поперечно-поступательной, и иных мод колебаний. Представлены и проанализированы данные летной и технической эксплуатации самолетов. With the help Gim-Nikravesh-Pacejka-Sharp slip model and Contensou-Erismann-Klimov-Zhuravlev multicomponent dry friction theory we have obtained partial models of interaction between a pneumatic wheel and supporting surface, which take into account the adhesion and sliding zones in the area of their contact. The research is limited by examination of quasitranslational shimmy, quasisolid shimmy and stability of stationary movement models. Within the model task three possible frictional oscillation mechanisms have been examined. The methodical study base of quasitranslational and quasisolid shimmy has been developed. We have also examined the frictional oscillations of single and double degree mechanical shimmy engendering systems similar to the wheels of aircraft and motor cars. The ways of shimmy prevention have been demonstrated, the most radical of which is the required construction dampening not only of yaw oscillations, but of transversal-translational ones and of other oscillation models. A special stand to observe the oscilla-tions have been built. The data of aircraft flight and technical operation have been presented and analysed. The research results make up a scientific base for spacifying and adding to the present requirements to the technical conditions of the transportation wheeled vehicles, following which will increases both their reliability and service life.