книги из ГПНТБ / Малиновский, Е. Ю. Динамика самоходных машин с шарнирной рамой (колебания и устойчивость движения)

Рис. 22. Функции спектральной плотности вертикальных ускоре­ ний машины и человека для трех реализаций:

------------ человек;------------- машина

Рис. 23. Функции спектральной плотности ускоре­ ний человека и машины:

63

вляется движение машин. Поскольку при проектировании вне­ дорожных машин следует ориентироваться на такие условия, представляется необходимым иметь какие-либо количественные характеристики этих дорог. Такие характеристики могут послу­ жить исходными данными для проведения расчета.

Существующие нормы и правила СНиГ! Г1-Д-5—62 не пре­ дусматривают специальных количественных требований к ров­ ности микропрофиля даже для дорог автомобильного класса. Тем не менее, автомобилисты изучили микропрофили дорог до­ статочно хорошо [3, 18, 21, 25, 29, 35]. Обычно под микропро­ филем дороги понимают такой профиль идеализированной до­ роги, на котором характер колебаний машины не отличается от ее колебаний при движении по действительной дороге при про­ чих равных условиях.

Количественные характеристики микропрофиля опреде­ ляются путем экспериментальных замеров. Поэтому для нашего случая результаты, полученные на автомобильных дорогах, мо­ гут служить только критерием для сравнения. При этом аппара­ тура и методы получения и обработки результатов могут быть широко использованы.

Процесс получения статистических характеристик микропро­ филя можно разделить на два этапа: сбор исходных данных и их математическая обработка. Оба этапа весьма трудоемки и имеют некоторые особенности.

Методы замера неровностей микропрофиля различаются по способу получения (прямые и косвенные) и по способу фикса­ ции экспериментальных данных (непрерывные и дискретные).

При прямых методах непосредственно регистрируют высоту неровностей относительно какой-либо базовой прямой, прини­ маемой за начало отсчета. При косвенных методах воссоздают

условия: удельное давление, оказываемое мерительной рейкой на грунт, не должно быть меньше удельного давления колеса машины на грунт; при выборе длины отрезка базовой прямой L, спрямляющей микропрофиль, общей длины обследуемой реали­ зации nL и минимальной длины шага дискретизации АI необхо­

64

Рис. 24. Схема замеров микропрофиля

На рис. 25 изображены совместный график амплитудночастотной характеристики машины (на примере скрепера землевоза с ковшом емкостью 4 м3) и зависимость частоты возму­ щений от длины условных синусоидальных неровностей на различных скоростях движения машины. Амплитудно-частотные характеристики \ W(m)\ для других типов машин этого класса имеют аналогичный вид с изменением только области резонанс­ ных частот. (Для тяжелых машин она смещается в области

1,2—1,5 Гц).

График на рис. 25 полностью определяет вопрос, о значе­ ниях параметров L, nL, Д/. Из графика следует, что с точ­ ностью до 5% движение системы повторяет возмущающее воз­ действие при частоте последнего не более 0,5 Гц. Для области скоростей движения 1—10 м/с и средних значений высот про­ филя эта полоса частот соответствует длине неровностей, не пре­ вышающих 15—30 м, следовательно, неровности большей длины могут не учитываться. При малых скоростях движения неров­ ности длиной 0,2—0,3 м соответствуют возмущениям, лежащим в зарезонансной области, и, таким образом, не оказывают за­ метного влияния па колебания машины. Величина А/ = 0,3-у- -р-0,5 м соответствует средней длине площадки контакта шины с дорогой и. таким образом, эти частоты также «зарезаются» системой. Таким образом, значения L и Д/ можно считать опре­ деленными. Длину участка nL молено задать исходя из требо­ вания, что длина обрабатываемой реализации должна примерно в 10 раз превышать длину, соответствующую наименее низкой из фиксируемых частот. В нашем случае nL должно быть около

300 м.

Стремление механизировать процесс получения исходных данных, а также желание иметь непрерывный вид реализации объясняет появление таких приборов, как профилографы для автоматической записи. Наиболее совершенным из них является профиллограф, разработанный И. Н. Яценко, В. С. Шупляковым и др. [35]. Прибор работает по схеме непосредственного замера относительно неподвижной базовой линии. Он состоит

из несущей фермы, определяющей базовую прямую, и собст­ венно прибора профилографа-регистратора, перемещающегося вдоль базовой прямой.

Базовая ферма представляет собой полуприцеп и букси­ руется автомобилем. Передний конец фермы снабжен сцепным устройством, задний опирается на одноосную тележку с управ­ ляемыми колесами. Регистраторвыполнен в виде специального щупа, который реагирует на не­ ровности при передвижении реги­ стратора относительно фермы.

Техническая производительность, прибора 50—80 м/ч. Прибор по­ зволяет подготовить данные для последующей статистической об­ работки на специализированном вычислительном устройстве (элек­ тронном анализаторе типа ЭАСП-С или приборе типа «Си­ луэт», позволяющем преобразо­ вывать график к виду, пригод­ ному для ввода в ЭЦВМ).

Известно большое количество профилографов, работающих по принципу косвенной записи сиг­ нала [18]. Наибольший интерес представляет прибор, созданный в МАДИ [3]. Система прибора включает в себя динамический преобразователь, блок магнитной записи, электронный блок вос­ произведения, пересчетиое уст­ ройство на базе аналоговой вы­ числительной машины и регист­ рирующий прибор. Динамический преобразователь представляет собой маятник, установленный на колесе с пневматической шиной.

Параметры прибора (колеса,, грузы, упругие и демпфирующие элементы) подобраны так, чтобы полоса пропускания частот

прибором была значительно шире полосы частот, воспринимае­ мых системой подвески исследуемых машин при движении в широком диапазоне скоростей. Результаты измерений обраба­ тываются в лабораторных условиях. Сигнал с магнитной ленты

с помощью блока воспроизведения усиливается и передается на пересчетиое устройство.

66

Описанный прибор пропускает частоты от 0,35 до 16 Гц и показывает сопоставимые статистические характеристики ми­ кропрофиля при различных скоростях буксирования за базо­ вым автомобилем. Скорость записи микропрофиля соответст­ вует скорости движения буксирующего автомобиля и состав­ ляет 30—60 км/ч. Следует отметить, что все известные приборы для регистрации микропрофилей разработаны в основном для автомобильных дорог.

Надежного прибора для фиксирования микропрофиля в ус­ ловиях бездорожья пока не создано. Еще не создан достаточно простой и универсальный прибор для оперативной количествен­ ной оценки ровности микропрофиля дороги. Указанные выше устройства являются скорее лабораторными установками. Все они после регистрации требуют длительной последующей про­ цедуры обработки данных. Поэтому экспериментальные дан­ ные, относящиеся к условиям тяжелого бездорожья, чаще всего получают при прямых геодезических обмерах. Основные извест­ ные статистические характеристики этих дорог сведены в табл. 4. 'Здесь же для сравнения и ориентировки приведены данные, характеризующие некоторые типы автомобильных дорог. Рас- -смотрение табл. 4 позволяет выявить определенные закономер­ ности. Так, переход от улучшенных автомобильных дорог к ус­ ловиям тяжелого бездорожья сопровождается постоянным уве­ личением среднеквадратичной высоты неровности от 0,8—1,2 до 9—11 см. В большинстве случаев автокорреляционная функция обычно хорошо аппроксимируется зависимостью вида

Периодическая составляющая вовсе не является обязатель­ ной особенностью микропрофиля, поэтому в большинстве слу­

Наиболее существенной характеристикой микропрофиля яв­ ляется величина Dq (или соответственно aq). Опыт исследова­ ния дорог, характерных для движения тяжелых шарнирных ма-

3; 67

Т а б л и ц а 4

Статистические свойства некоторых автомобильных и временных дорог в условиях строительства