CC BY
17
3. ТЕХНОЛОГИ! ТА УСТАТКУВАННЯ Л1СОВИРОБНИЧОГО КОМПЛЕКСУ
УДК 629.02 Проф. Б.В. Быик, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ КОЛИВАНЬ I ОЦ1НЮВАННЯ ПЛАВНОСТ1 РУХУ Л1СОВОЗНОГО
АВТОМОБ1ЛЯ
На пiдставi виконаного дослщження установлено вади математичного моделю-вання вертикальних коливань i оцшювання плавностi руху чи вибору параметрiв тд-вiски автомобiля без урахування систематично! змiни швидкостi пiд час пере!зду через нерiвностi дороги. У випадку задавання типового випадкового мшропрофшю ль сово! дороги, то на кожному крощ iнтегрування рiвнянь можна моделювати збурен-ня коливань автомобшя поточними нерiвностями. На сьогодш вже нагромаджено значний обсяг статистичних характеристик мiкропрофiлiв автомобiльних дорiг, зок-рема, i лiсових. Реалiзацii мшропрофшв того чи iншого класу дороги можна задава-ти за результатами замiрiв на типових дiлянках, генерувати реалiзацii мiкропрофiлiв за !хшми кореляцшними функцiями.
Prof. B.V. Bilyk-NUFWTof Ukraine, L'viv
In relation to mathematical design of vibrations and estimations of smoothness of wood-transport car
On the basis of the conducted researches set lacks of mathematical design of vertical vibrations and estimation of smoothness of motion or choice of parameters of pendant of car without the account of systematic change of speed during a move through inequalities of road. In the case of task of typical casual microscopic type of forest road, then at every step integration of equalizations can be designed indignation of vibrations of car by current inequalities. The considerable volume of statistical descriptions of microscopic types of highways is already accumulated for today, in particular, and forest. Realization of microscopic types of that or other class of road can be set as a result of intentions on typical areas, to generate realization of microscopic types after their cross-correlation functions.
Шюдливють штенсивних вертикальних коливань автомобшя, спричи-нена нер1вностями люових дорщ вщома. Це, насамперед, попршення само-почуття i здоров'я вод1я, зниження середньо! швидкост руху та продуктив-ност транспортування деревини, р1зке зростання (у юльканадцять раз1в [1]) динам1чних навантажень на колеса i раму автомобшя тощо. Основною вадою сучасно! теори шдресорювання транспортних засоб1в [1-6] е припущення, що рух автомобшя по дороз1 з заданим мжропрофшем вщбуваеться з т1ею чи ш-шою, але постшною, швидюстю. Насправд1, залежно вщ розм1ру нер1вностей, що трапляються на дороз1, водш завжди пригальмовуе перед великими нер1в-ностями i розганяе автомобшь, якщо нер1вносп незначш чи вщсутш. Тому рух вщбуваеться з1 змшною швидюстю, а в1ропдшсть результат1в математичного моделювання коливань, виконаних з припущенням, що автомобшь ру-хаеться з т1ею чи шшою постшною швидюстю, виглядае проблематично. Вщ-повщно й висновки щодо плавност руху та особливостей тдшски, за резуль-
татами такого моделювання, не будуть адекватними. О^м цього, таю розра-хунки не дають змоги оцiнити вплив параметрiв пiдвiски та розмiрiв нерiв-ностей на середню швидкiсть руху по дорозi з тим чи шшим мiкропрофiлем.
Експериментальний спосiб вибору оптимальних параметрiв ресор i амортизаторiв, що вiдповiдали б лiсовим дорогам, малопридатний i дуже зат-ратний. Тому вибiр пiдвiски лiсовозних автомобiлiв повинен грунтуватись на результатах математичного моделювання вертикальних коливань з урахуван-ням впливу мжропрофшю дороги на швидюсть руху автомобiля.
Розглянемо можливiсть моделювання вертикальних коливань автомо-бiля, що рухаеться зi змiнною швидкiстю по дорозi з рiзними нерiвностями або з випадковим мжропрофшем. Схему розрахунково! моделi вертикальних коливань тривiсного автомобшя зображено на рис. 1.
Рис. 1. Схемарозрахунковог мод^ вертикальних коливань автомобтя 6*6:
де: т1, т2, тнп, тнс, тнз - надресорш маси над передньою вюсю та задшм вiз-ком i пiдресорнi маси передньо!, середньо! та задньо! осей; 21, 22, 2нп, 2нс, 2нз -вертикальш перемщення (коливання) надресорних та не шдресорних мас; ср1, ср2, сш - коефщенти жорсткостi ресор передньо!, середньо! та задньо! осей i коефiцiент жорсткостi шин; кр1, кр2, кш - коефiцiенти в'язкого тертя у шдвюках та шинах; дп, дс, дз - функци мжро профiлю пiд передньою, се-редньою та задньою осями автомобiля
Оскшьки коефiцiент розподiлу надресорно! маси автомобшв переваж-но не виходять за межi е = 0,8... 1,2 [2, 3], то навггь у випадку, коли е = 0,7... 1,4, можна припустити, що таке коливання мас над передньою вюсю i над вюсю заднього вiзка е незалежнi [12]. Тодi коливання тривiсного автомобiля описуються системою диференцiальних рiвнянь [11].
Для моделювання поступального руху автопотяга можна використати розрахункову модель та систему шести диференщальних рiвнянь, що врахо-вують моменти шерци обертових мас двигуна й трансмюи та пружш власти-востi 11 валiв [11]. Задача моделювання вертикальних коливань i руху автомобшя зi змшною швидкiстю потребувала розроблення алгоритму сумюного ш-тегрування вказаних систем рiвнянь та окремого алгоритму регулювання швидкосл, залежно вiд розмiрiв нерiвностей. Тому цей алгоритм i ком-п'ютерна програма "ЛпвхвТтУеНЫ" складаються з вщповщних трьох блокiв, якi об,еднанi для спшьного числового iнтегрування методом Адамса.
Додатковий блок регулювання швидкост послщовно вирiшуе три задачi:
• визначае допустиму швидкiсть переезду найближчо! нер1вност1 залежно ввд !! висоти та довжини;
• визначае потр1бну гальмову силу та тривалшть гальмування, залежно ввд по-чатково1 та допустимо1 швидкостей;
• моделюе збшьшення швидкост руху автопотяга, залежно ввд поточно! швид-кост тсля пере!зду нер1вност1, та допустимо! швидкост пере!зду й ввддал1 до наступно!.
Зрозумшо, що допустима швидюсть пере!'зду через конкретну нер1в-шсть залежить вщ 11 розм1р1в 1 накладених обмежень на штенсившсть вертикальних коливань. Таким обмеженням, насамперед, треба прийняти виник-нення явища вщривання колю вщ поверхш дороги. На рис. 2 показано графь ки змши нормальних реакцш (як сум статичних 1 динам1чних складниюв) дороги на колеса тривюного автомобшя шд час пере!'зду через нер1вност1. Пере-1зд першо! нер1вност1 не спричинив вщривання колю жодно! з осей - ус ре-акци не зменшились до нуля, однак на другш нер1вност1 стаеться вщривання колю середньо! ос вщ поверхш дороги, оскшьки Яс = 0. Тому допустиму швидюсть УД пере1зду через нер1вшсть визначали за умови значних коливань нормальних реакцш, коли хоч одна з них у якусь мить наближаеться до нуля \ колеса будуть на меж1 вщривання вщ поверхш.
Рис. 2. Графк змши динамiчних нормальних реакцш дороги тд час по^довного
переИзду через три нерiвностi (горбки):
де: Яп, Я, Яз - сумарш нормальш реакци дороги на колеса передньо!, середньо! та задньо! осей; п}, с}, з1 - перша нер1вшсть шд колесами передньо!, середньо! та задньо! осей; п2, с2, з2 - друга нер1вшсть шд колесами вщповщ-них осей.
Рис. 3. Залежтсть допустимое швидкостi УД автомобтя КамАЗ-4310 вiд висоти Нн та довжини нерiвностiLн, визначеш зурахуванням середнього квадратичного пришвидшення а2 заумови появи вiдривання колю вiд поверхш
Внаслщок здшснених серш моделювання коливань КамАЗ-4310 отрима-но залежноси допустимо! швидкост вщ висоти й довжини нерiвностей, за умови появи вщривання колю вщ поверхнi дороги, якi апроксимовано формулою
27001н + 210Lнhн - 3851 Кн +10000 а2 - 4718
V
Д
67Lн + 66Кн -118
Як бачимо (рис. 3), для нерiвностей висотою Кн = 4.7 см, допустима швидюсть УД змiнюеться у широких межах - вщ 45 до 5,3 км/год.
Рис. 4. Результат моделювання руху автопотяга "КамАЗ-4310+ГКБ-9851" тд
час перегзду нерiвностi (ями):
де: Япст, Ясст - статичш нормальш реакцп дороги на колеса передньо! та се-редньо! осей; У - швидюсть руху, км/год; Ме - крутний момент двигуна, Н м/10; Мг - гальмовий момент, Н м/100; п, с, з - нерiвнiсть пiд колесами пе-редньо!, середньо! та задньо! осей
Результати роботи алгоритму змши швидкостi, що моделюе ди водiя пiд час руху по HepiBHrn дорозi, показано на рис. 4. З наведених графтв видно, що шд час гальмування з 50 км/год крутний момент двигуна Me змен-шуеться до нуля, а гальмовий моментMг зростае до максимуму. Швидюсть зменшуеться до допустимо! УД =40,5 км/год. Перед нерiвнiстю Мг падае до нуля, а Me i V починають зростати.
Треба зазначити, що зниження швидкост досягаеться за 4-6 с, а на розгш, шсля пере!зду нерiвностi, потрiбно затратити до 20-35 с (переважно з перемиканням передач). Усе це значно знижуе середню швидюсть руху автопотяга, яку визначити загальноприйнятими методами моделювання верти-кальних коливань не можна.
Якщо задати типовий випадковий мшропрофшь люово! дороги у виг-лядi його реалiзацi!, то на кожному крощ iнтегрування рiвнянь можна моде-лювати збурення коливань автомобшя поточними нерiвностями. На сьогодш вже нагромаджено значний обсяг статистичних характеристик мжропрофшв автомобiльних дорiг, зокрема, i лiсових [1, 7-9]. Реашзацп мiкропрофiлiв того чи iншого класу дороги можна задавати за результатами замiрiв на типових дiлянках, або, користуючись методикою, поданою в робот [10], генерувати реашзацп мiкропрофiлiв за !хшми кореляцiйними функцiями. Тому розробле-на методика е актуальною.
Лггература
1. Силаев А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1972. - 192 с.
2. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля: Колебания и плавность хода. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1972. - 392 с.
3. Яценко Н.Н. Плавность хода грузовых автомобилей / Н.Н. Яценко, О.К. Прутчиков.
- М. : Изд-во "Машиностроение", 1968. - 219 с.
4. Бшик Б.В. Теорiя самохщних люових машин : навч. поабн. / Б.В. Бшик, М.Г. Ада-мовський. - Ки!в-Львiв : Вид-во "1ЗМН", 1998. - 208 с.
5. Динамика системы дорога - шина - автомобиль / под ред. А. А. Хачатурова. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1976. - 535 с.
6. Библюк Н.1. Моделювання вертикальних коливань системи "тягач+довгомiрний ван-таж" / Н.1. Библюк, О. А. Стирашвський, М.М. Борис // Вюник Львiвського ДАУ : Агро-шженерш дослвдження. - Львiв : Вид-во "ЛДАУ". - 2000. - Вип. 4. - С. 178-183.
7. Гастев Б.Г. Расчет долговечности рессор лесовозного автомобиля по заданным статистическим характеристикам дорожного микропрофиля / Б.Г. Гастев, Н.И. Библюк, Б.В. Би-лык // Лесная, бумажная и деревообрабатывающая промышленность : сб. научн. тр. - К. : 1967. - Вып. 4. - С. 93-99.
8. Библюк. Обобщенные статистические характеристики микропрофилей лесных дорог / Н.И. Библюк, О. А. Стирановский, А. А. Бойко // Лесной журнал : извест. высш. учебн. завед.
- Архангельск : Изд-во АЛТИ. - 1986. - № 4. - С. 44-48.
9. Бойко А.А. Статистическая модель поперечного профиля лесовозных дорог // Лесной журнал : извест. высш. учебн. завед. / А.А. Бойко, Н.И. Библюк, Б.Т. Перетятко. - Архангельск : Изд-во АЛТИ. - 1987. - № 6. - С. 44-48.
10. Билык Б.В. Моделирование реализаций случайных функций микропрофиля трелевочных волоков на ЭЦВМ / Б.В. Билык, Б.Т. Перетятко // Лесной журнал : извест. высш. учебн. завед. - Архангельск : Изд-во АЛТИ. - 1975. - № 6. - С. 52-57.
11. Бшик Б.В. Вплив поодиноких нерiвностей дороги на динамiчнi навантаження трансмюи люовозного автомоб^ // Науковi пращ ЛАН Укра!ни : зб. наук. праць. - Львiв : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2008. - Вип. 6. - С. 159-161.
12. Шупляков С.В. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. - М. : Изд-во "Транспорт", 1974. - 328 с. _
УДК 539.3 Доц. А.Р. Дзюбик, канд. техн. наук;
проф. В.М. Палаш, канд. техн. наук - НУ "Львiвська полiтехнiка"
ВПЛИВ ПАРАМЕТР1В РЕЖИМУ ЗВАРЮВАННЯ НА НАПРУЖЕНИЙ СТАН ЗВАРНИХ СТИК1В МАПСТРАЛЬНИХ ТРУБОПРОВОД1В
Запропоновано функщю для опису епюри залишкових пластичних деформацш у випадку дугового зварювання в середовищi газiв. Внаслiдок здiйснених експери-ментального дослщження доведено, що можна отримати ютотну змiну напруженого стану кiльцевого шва стикового з'еднання шляхом регулювання параметрiв режиму зварювання в межах, яю рекомендованi в лiтературi. Запропоновано оптимальш па-раметри режиму зварювання. Встановлено, що в разi виконання кшьцевих швiв на нормативних режимах можлива ютотна варiацiя величини напружень, на ос шва во-на становить: для осьових напружень до 27 %, а для кшьцевих до 11 %.
Ключов1 слова: магютральний трубопроввд, низьколегована сталь, експеримен-тально-розрахунковий метод, поле пластичних деформацш.
Assoc. prof. A.R. Dsjubyk;prof. V.M. Palash -NU "L'vivs'kaPolitekhnika"
Influencing of parameters of the mode of welding on the tense state of the welded joints of main pipelines
A function is offered for epure description of remaining plastic deformations in the case of the arc welding in the environment of gases. It is shown as a result of the conducted experimental researches, that it is possible to get the substantial change of the tense state of circular stitch of joint connection by adjusting of parameters of the mode welding in scopes, which are recommended in literature. The optimum parameters of the welding mode are offered. It is set that in the case of implementation of circular guy-sutures on the normative modes substantial variation of size of tensions is possible, it makes on wasp of guy-sutures: for axial tensions to 27 %, and for a ring to 11 %.
Keywords: low alloyed steel, experimentally-calculation method, weeds plastic deformations.
Постановка проблеми, аналiз дослщжень та публжацш. Вщ вели-чини погонно! енерги зварювання за шших однакових умов залежать розм1р шва та навколошовно! зони, стушнь перегр1ву зварювально! ванни, швид-юсть охолодження р1зних дшянок з'еднання, а отже, його властивостг Це особливо актуально для спорудження та ремонту мапстральних трубопрово-д1в, зварювальш роботи на яких виконують в польових умовах, а сам1 вони в процеЫ експлуатаци перебувають шд впливом природних та техногенних чинниюв. Виходячи з умови забезпечення оптимальних структури та власти-востей зварного з'еднання, здшснюеться регламентащя параметр1в режиму зварювання стиюв трубопровод1в [1, 2]. Однак попередш теоретичш та ек-спериментальш дослщження показали, що в межах, яю рекомендовано в л1те-ратур1, можна отримати ютотш змши залишкових напружень стану.
Мета та завдаиия дослщження полягають у вивченш можливосл забезпечення технолопчно! мщност1 зварних з'еднань мапстральних трубопро-вод1в на основ! оптим1заци !х напруженого стану.
