книги из ГПНТБ / Никитин А.О. Теория танка учебник

откуда

На рис. 189 приведен график угловых продольных колебании корпуса при наличии амортизаторов.

Период колебаний равен

2 «

7' =

k

При практически целесообразных значениях р период колеба­ ний незначительно больше Т^.

Уменьшение амплитуды в последующие периоды равно

2 т:

р Т =

2

430

Коэффициент демпфирования равен

(187)

К

Очевидно, что коэффициент ft равен

, „ У ( т ) '

Проведенные исследования позволяют по заданной характери­ стике амортизатора и характеристике подвески определить интен­ сивность затухания собственных колебаний.

3. Определение коэффициента сопротивления амортизатора по заданной интенсивности затухания колебаний

Дано значение коэффициента интенсивности затухания ft

2к

431

Г л а в а 3

ВЫНУЖДЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОРПУСА ТАНКА

Ранее рассматривались собственные колебания корпуса танка, которые возникают только после нарушения равновесия внешним воздействием.

Внешнее воздействие определяет энергию колебательного дви­ жения. Начальные условия — начальное перемещение и скорость перемещения корпуса после прекращения внешнего воздействия — определяют дальнейший процесс колебательного движения во вре­ мени. Характер этого колебательного процесса определяется мас­ сой подрессоренного корпуса, моментом инерции корпуса, жест­ костью рессор и их расположением по длине корпуса, а также ха­ рактеристиками амортизаторов.

Собственные колебания, как показывает опыт, быстро затуха­ ют. Энергия колебательного движения расходуется на преодоление сил трения в подвеске и гусеничном движителе.

При движении танка встречающиеся на его пути неровности оказывают непрерывное воздействие на корпус через рессоры и амортизаторы. В результате корпус при нерегулярных неровностях совершает беспорядочные колебания.

Однако, если неровности будут периодически повторяться, то колебание корпуса танка будет подчиняться уже определенным закономерностям.

Такие периодически повторяющиеся неровности имеются на по­ лях с посевом пропашных культур, а также могут встречаться на грунтовых дорогах и пашне (целине) после проезда по ним боль­ шого количества машин с определенной скоростью.

Если по грунтовой дороге движется, например, колонна танков, то отдельные высокие неровности сминаются и образуется волнооб­ разная поверхность с длиной волны, определяемой частотой собст­ венных колебаний корпуса, главным образом угловых продольных колебаний, и скоростью движения танков. Чем с большей скоростью движутся машины и чем больше период их собственных колеба­ ний, тем длиннее образуются неровности.

С некоторым допущением характер этих неровностей можно принять синусоидальным и тогда возмущающие силы и моменты, действующие на корпус со стороны неровностей через катки и рес­ соры, будут периодическими. На грунтовых дорогах неровности могут образовываться также в результате движения по ним колес­ ных машин.

Таким образом, неровности на дорогах могут быть любой дли­ ны, так как они являются следствием движения по ним самых раз­ нообразных машин при большом диапазоне изменения возможных скоростей движения.

Для оценки качества подвески танка по вынужденным колеба­ ниям весьма важно выбрать расчетные условия, т. е. определить, какие неровности следует брать при исследовании вынужденных

формы профиля пути. Так, если длина неровности при данной вы­ соте ее больше удвоенной длины базы машины, максимальное зна­ чение возмущающего момента, при прочих равных условиях, .будет меньше такового при длине неровности, равной удвоенной длине базы (опорной поверхности гусениц). При меньшей длине неров­ ности возмущающий момент тоже будет меньше. Изменение воз­ мущающего момента легко проследить, если условно считать, что ь процессе движения по неровностям корпус сохраняет свое стати­ ческое равновесие.

При положении центра тяжести корпуса с над точкой неров­ ности 2 (рис. 190) передние рессоры будут дополнительно сжаты вследствие вертикального перемещения катков вверх при наезде на неровность, а задние — разжаты. Дополнительные силы упруго­ сти рессор создадут момент, действующий на корпус. Этот момент и будет возмущающим моментом, а величина его при таком рас­ положении ганка на данной неровности будет максимальной. При

434

положении центра тяжести корпуса над точкой 3 возмущающий момент равен нулю.

При длине неровности а — 2L (рис. 191) в момент положения центра тяжести корпуса над точкой 2 неровности дополнительное

сжатие передних рессор будет больше, чем в предыдущем случае, а

именно: будет равно — -, т. е. половине высоты неровности. По­

этому дополнительные силы упругости рессор и возмущающий мо­ мент будут больше.

При короткой неровности, например, когда a = L (рис. 192), крайние передние и задние рессоры будут одинаково дополнитель­ но сжиматься и разжиматься и, следовательно, не создадут воз­ мущающего момента. Возмущающий момент будет создаваться только в результате воздействия на корпус неровности через сред­ ние катки (2, 3) и будет небольшим.

Кроме возмущающего момента, возникающего в результате до­ полнительного сжатия рессор, будет действовать возмущающий мо­ мент от амортизаторов. Максимальное значение возмущающего мо-

мента от амортизатора при данной высоте неровности будет при длине этой неровности, равной а — 2 L, и при положении центра тяжести корпуса над точками 1, Я и т. д. неровности, когда скорости передних и задних катков направлены в разные стороны, а в соот­ ветствии с этим в разные стороны направлены и пропорциональные этим скоростям дополнительные силы сопротивления амортизато­ ров.

Помимо возмущающих моментов, на корпус будет действовать возмущающая сила — сумма дополнительных сил упругости рессор

исил сопротивления амортизаторов, вызывающая вынужденные вертикальные колебания корпуса. Чем больше жесУкость подвески

ичем эффективнее амортизаторы, тем больше возмущающие силы

имоменты.

На первый взгляд наиболее удачной подвеской для танка будет

^подвеска с малой жесткостью рессор и малым сопротивлением амортизаторов, так как в этом случае возмущающие моменты и силы будут наименьшей величины, а следовательно, и вынужден­ ные колебания будут более слабыми. В действительности вопрос значительно сложнее. Вынужденные колебания зависят от соотно­ шения частоты возмущающих моментов (сил) и частоты собствен­ ных колебаний, а также от эффективности действия амортизаторов как гасителей колебания на различных скоростях движения, т. е. вынужденные колебания зависят от скорости движения танка. По­ этому при оценке и выборе подвески необходимо учитывать такой важный фактор, как быстроходность танка. Кроме того, при очень

мягкой подвеске корпус танка будет подвержен сильному раскачи­ ванию под воздействием моментов от продольных сил (сила тяги и сила сопротивления движению). Очень мягкая подвеска будет иметь малую энергоемкость, и в определенных условиях движения эта энергоемкость может оказаться недостаточной для поглощения ударов.

Весьма важно также установить взаимосвязь по фазе между неровностью и угловыми перемещениями корпуса в процессе вы­ нужденных колебаний. Колебания будут отличаться в зависимости от того, перемещается ли корпус носовой частью при въезде на не­ ровность в сторону последней или же он перемещается вверх. В первом случае более вероятны, нежели во втором, жесткие удары катков в ограничители хода.

При проектировании того или иного танка необходимо рассмат­ ривать вынужденные колебания корпуса на большом диапазоне из­ менения скоростей движения, в том числе и в условиях резонанса колебаний, как в наиболее тяжелых условиях.

При исследовании вынужденных колебаний сделаем следующие допущения:

436

3)подвеску примем симметричной с одинаковой для всех рессор ]!риведенной жесткостью;

4)сопротивление амортизаторов примем пропорциональным

скорости вертикального перемещения катка относительно корпуса

иодинаковым при обратном и прямом ходах катка;

5)исследование проведем для колебаний корпуса танка в пре­

При линейной характеристике подвески и одинаковых сопротив­ лениях амортизаторов на прямом и обратном ходах катков, про­ порциональных скоростям вертикального перемещения, угловые и вертикальные колебания корпуса танка не зависят друг от друга, и действительное перемещение корпуса определяется путемнало­ жения этих двух видов колебаний. Независимость этих колебаний друг от друга позволяет рассматривать их отдельно. Поэтому вна­ чале рассмотрим вынужденные угловые продольные колебания кор­ пуса танка без амортизаторов, а затем с амортизаторами. После чего рассмотрим вынужденные вертикальные колебания корпуса танка.

Такая последовательность исследования вынужденных колеба­ ний облегчит усвоение сложных теоретических вопросов.

§ 1. ВЫНУЖДЕННЫЕ УГЛОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ КОРПУСА ТАНКА ПРИ ОТСУТСТВИИ АМОРТИЗАТОРОВ В ПОДВЕСКЕ

1. Составление дифференциального уравнения угловых продольных колебаний корпуса танка

При выводе дифференциального уравнения вынужденных коле­ баний в дополнение к подвижной системе координат z и в>, которая была использована при исследовании собственных колебаний кор­ пуса, вводится неподвижная система координат х, о, z. Начало ее совмещается с точкой О, расположенной вначале впадины неров­ ности. Перемещение центра тяжести корпуса вправо считается по­ ложительным (рис. 193).

Дополнительная деформация рессор расчетной схемы подвес­ ки по отношению к статической деформации будет равна сумме де­ формации рессор, возникающей вследствие вертикального и угло­ вого перемещения корпуса, и деформации, полученной в результа­ те наезда катков на неровность. Дополнительная деформация рес­ сор, возникающая в результате вертикального перемещения кор­ пуса, вызовет соответствующие дополнительные силы упругости рессор, момент которых относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести корпуса, для симметричной подвески равен нулю. Поэтому эту деформацию рессор и соответствующие силы упругости рессор мы сразу исключаем.

437

Дополнительная деформация рессор, полученная в результате углового перемещения корпуса на угол », будет равна

В данном случае при положительном значении угла о ('наклон корпуса на нос) передние рессоры имеют положительную деформа­ цию, задние — отрицательную. Задние рессоры в результате угло­ вого перемещения корпуса на нос сжаты меньше, чем при положе­ нии корпуса в статическом равновесии. Знак деформации опреде­ ляется в этом случае отрицательным знаком /,• для кормовых рессор.

Дополнительная деформация рессор, полученная за счет наезда катков на неровность, равна

а

лежать в третьей или четвертой четвертях), а дополнительная деформация рессоры положительна й каток будет находиться на выступающей части любой из последовательно преодолевае­ мых неровностей (как передние катки на рис. 193), а если

438