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

Вероятность удара катков в ограничители хода определится по максимальному значению хода катка относительно корпуса при движении танка по неровностям. Это значение можно определить по графику f к = / (() или же аналитически, не прибегая к построе­ нию графика. Задача сводится к определению амплитуды сум­ марной деформации рессоры каждого катка.

Суммарная деформация рессоры первого катка может быть вы­ ражена следующей формулой:

/к, “ Y cos ~ ~ + Nl' + ^ jsin qt -f

Нас интересует также положение корпуса танка на неровности в тот момент, когда передняя рессора имеет максимальную дефор­ мацию. Координата центра тяжести корпуса будет равна

2 и

Координата первого катка будет равна

x K, = x + lv

480

§ о. О П Р Е Д Е Л Е Н И Е Э Н Е Р Г И И , З А Т Р А Ч И В А Е М О Й

В А М О Р Т И З А Т О Р А Х

Как было установлено при исследовании вынужденных угло­ вых продольных колебаний корпуса танка, амплитуда вынужден­ ных колебаний в условиях резонанса значительно уменьшается уже при установке амортизаторов, обеспечивающих значение ко­ эффициента а =.1,46.

Увеличение сопротивления амортизаторов приводит к еще большему уменьшению амплитуды колебаний в зоне изменения

частоты возмущающего момента от q = 0 до q — V 2k.s и к не­ которому увеличению амплитуды колебаний при частоте воз­

движения.

Эффективность действия амортизаторов можно оценить коэф­ фициентом динамичности ;3 и коэффициентом, характеризующим интенсивность затухания собственных колебаний &, а также вели­ чиной угла сдвига результирующего возмущающего момента.

При выборе амортизаторов по указанным показателям необхо­ димо также учитывать расход энергии в амортизаторах. При сла­ бых амортизаторах энергия, затрачиваемая на демпфирование колебаний, может достигать большой величины вследствие боль­ ших амплитуд колебаний; при мощных амортизаторах эта энергия также может достигать значительной величины вследствие боль­ ших сопротивлений, хотя амплитуды будут и небольшими.

Параметры амортизаторов будем определять исходя из анализа угловых продольных колебаний корпуса танка в условиях резонан­ са, т. е. в наиболее неблагоприятных условиях по сравнению со все­ ми другими. Для этого случая выразим все показатели эффектив­ ности действия амортизаторов в функции коэффициента &.

Для упрощения решения задачи в общем виде примем в каче­ стве расчетной схемы симметричную подвеску с амортизаторами, установленными на всех катках.

Коэффициент динамичности при резонансе угловых продольных колебаний для такой подвески, как известно, равен

Коэффициент интенсивности затухания равен

Выразим коэффициент демпфирования а через Я, для чего прологарифмируем последнее равенство

7U

I + 0,25

In &

Тогда коэффициент динамичности р можно выразить как функ­ цию коэффициента &

но. Это обстоятельство позволяет определить рациональное значение коэффициента 0. Целесообразно выбирать такие амор­

Определим зависимость угла сдвига углового перемещения кор­ пуса относительно неровности. В условиях резонанса колебаний угловое перемещение корпуса отстает от результирующего возму­

ний.

Поэтому задача сводится к определению сдвига результирую­ щего возмущающего момента от действия амортизаторов и упру­ гих сил рессор относительно возмущающего момента от упругих сил рессор.

Результирующий возмущающий момент, благодаря действию амортизаторов, опережает возмущающий момент от упругих сил рессор на угол о^.

Как уже известно,

D

Для случая установки амортизаторов на все катки

Zply

амортизаторов в пределах 12-5-15.

Определим энергию, затрачиваемую в амортизаторах в процес­ се движения танка по неровностям синусоидальной формы *.

Работа амортизаторов за время прохождения одной неровно­ сти будет равна

*

где 2 р/к — сила сопротивления амортизаторов; установленных на

/-ых катках;

dfK— дифференциал перемещения г-го катка относитель­ но корпуса;

А—количество катков одного борта, на которых уста­ новлены амортизаторы.

1При написании данного параграфа использованы материалы теоретических исследований систем подрессоривания, выполненных инженером Е. А. Знаменским.

483

Знак lj определяет знак входящих в уравнения величин. Напомним, что /,• передних катков положительно, задних — от­ рицательно.

Дифференциал dfK равен

484

Скорость перемещения i-го катка относительно корпуса бу­ дет равна

Выражая Акi и Вкi через коэффициенты M, N, M, и N2

для случая симметричной подвески, работу амортизаторов можно определить по следующей формуле :

485

характера неровности и скорости движения танка [см. формулы

(211), (212), (233) и (234)].

Мощность, затрачиваемая в амортизаторах, будет равна

К = 757",.

где

На графике ( р и 207)с . приведены данные по мощности, затра­ чиваемой в амортизаторах, в зависимости от коэффициента сопро­ тивления амортизатора и. в условиях резонанса угловых продоль­ ных колебаний корпуса среднего танка, имеющего следующие кон­ структивные данные:

Оп = 32400 кг;

а = 8 м.

Амортизаторы установлены на крайних катках. Учитывая, что при частоте q — % < kz сопротивление амортизаторов мало ска­

зывается на величине амплитуды вынужденных вертикальных ко­

мая в амортизаторах, вследствие больших амплитуд колебаний достигает большой величины. С увеличением коэффициента результате уменьшения амплитуды колебаний расход мощности в амортизаторах уменьшается, достигая наименьшего значения при

*С вК

[х=10800— — —. При дальнейшем увеличении коэффициента у.расиг

ход мощности в амортизаторах несколько увеличивается. Строго го­ воря, наличие минимума расхода мощности в амортизаторах при

данного танка можно выбирать в пределах от ymj„= 6000---------- ,

м

когда заметно снижается расход мощности в амортизаторах, до

/С2 *сек

у = 10800 ---------- . В этом случае расход мощности в амортизато-

м

рах при h = 0,15 м составит 65—55 л. с.

486

При значении коэффициента н-min = 6000 к г - с е к ! М значения

2 ц V/?

2p = —j — = 4,e

0 = еРт = е2'62 = 13,7.

Минимальная работа амортизаторов при другой большей жест­ кости подвески будет при тех же значениях коэффициентов з и &. Абсолютное же значение работы возрастет с увеличением жестко­ сти. Это обстоятельство накладывает определенные ограничения на выбор высоких значений тк.

. Рис. 207

487

Таким образом, вынужденные колебания корпуса танка с амор­ тизаторами в подвеске зависят от конструктивных параметров ма­ шины н подвески, от характеристики амортизаторов, от характера неровностей и скорости движения.

Амортизаторы не только быстро гасят возникающие при пере­ менных режимах движения машины собственные колебания, но и значительно уменьшают амплитуду вынужденных колебаний. Чем мощнее амортизаторы, тем меньше амплитуды колебаний в зоне от

V = О Д О V = i']/2 -Z>pe3 . При скоростях V > V~2vpe3 Э М П Л И Т у Д Э колебаний увеличивается с увеличением эффективности амортиза­ торов.

Амортизаторы исправляют неблагоприятное сочетание угловых перемещений корпуса и вертикальных перемещений катков при на­ езде на неровности на скоростях движения танка v > ирез. Чем бо­

лее мощные амортизаторы, тем больше сдвиг амплитуды колеба­ ний по отношению к возмущающему моменту и меньше вероятность ударов катков в ограничители хода.

Повышение плавности хода танка в связи с установкой аморти­ заторов сопровождается потерей в них энергии. Расход энергии в амортизаторах уменьшается с увеличением их эффективности. Ограничением эффективности амортизаторов является величина ускорений, которые испытывает корпус танка при колебаниях.

При движении со скоростью г’ < У " 2 ‘арез ускорение корпуса танка, имеющего в системе подрессоривания амортизаторы, будет меньше, чем не имеющего амортизаторы. При скоростях движения

v > \^ 2 v pe3 ускорение увеличивается с увеличением мощности амортизаторов.

Более жесткая подвеска требует и более мощных амортизато­ ров и, следовательно, большего расхода энергии на демпфирова­ ние.

Амортизаторы мало эффективны при малых скоростях движе­ ния. В связи с этим на тихоходных гусеничных машинах еще име­ ются жесткие подвески без амортизаторов. Высокая жесткость увеличила дорезонансный диапазон скоростей движения танка при благоприятном сочетании угловых перемещений корпуса и верти­ кальных перемещений катков при наезде их на неровности и обес­ печила достаточную энергоемкость при случайных ударах о неров­ ности:

На быстроходных танках при большом диапазоне изменения скоростей движения неизбежны явления резонанса, и поэтому для уменьшения амплитуд колебаний и исключения возможных жест­ ких ударов катков в ограничители хода необходимы мощные амор­ тизаторы. Установка амортизаторов необходима и для обеспече­ ния благоприятного сочетания углового перемещения корпуса и вертикальных перемещений катков при наезде их на неровности на больших скоростях движения, что также должно уменьшить опас­ ность жестких ударов катков в ограничители хода. Для уменыне-

488

нпя ускорен iiii при угловых колебаниях корпуса на высоких ско­ ростях движения подвеска должна быть мягкой. Мягкая подвеска практически позволяет решить задачу подбора амортизаторов не­ обходимой мощности.

■При определении возможности удара балансиров в ограничите­ ли хода, а также ускорений отдельных точек танка следует учиты­ вать и вынужденные вертикальные колебания его корпуса.

Выведенные закономерности для вынужденных колебаний кор­ пуса танка в полной мере справедливы для линейных систем подрессориваиия. Эти закономерности позволяют подойти к оценке подвески танка. Кроме того, выведенные закономерности позволяют дать ряд рекомендаций по приемам вождения танка, необходимых в целях уменьшения амплитуды вынужденных колебаний, что дол­ жно способствовать увеличению средней скорости движения. В слу­ чае существенно нелинейной системы подрессоривания необходимо использовать методы, применяемые при решении нелинейных диф­ ференциальных уравнений.

П р и м е р 1. Определить амплитуды вынужденных угловых колебаний кор­ пуса танка при наличии амортизаторов, а также определить возможность дви­ жения тайка в данных условиях без ударов катков в ограничители хода в усло­ виях резонанса угловых колебании при установившемся режиме, когда затухнут собственные колебания. Вертикальные-колебания корпуса танка ие учитываются. Танк движется по неровностям синусоидальной формы со скоростью v = 36 к м /ч

Дано:

С п = 32,4 т; / у = 20 0 0 0 к г - м - с е к 2;

/3= о;

т к= 30000 к г м \

р = 1,285 ijceic.

Коэффициент р учитывает не только сопротивление амортизаторов, но и все остальные силы трения в подвеске.

При отсутствии амортизаторов силы трения в подвеске учитывать коэффи­ циентом р = 0,4 '/сек.

Высота неровности

h = 0 ,1 м .

Динамический ход крайних катков

/дш!к = 0 > 2 м.

1 ) О п р е д е л е н и е а м п л и т у д ы в ын у ж д е н н ы х

к о л е б а н и й к о р п у с а т а н к а

Будем считать, что амплитуды не ограничены определенными ходами катков. Угловая амплитуда вынужденных колебаний корпуса танка в условиях ре­

зонанса будет равна

V & + Я-