книги из ГПНТБ / Теория и конструкция боевых колесных машин

б)

Рис. 192. Рабочие аппараты пневматического привода

ЗРО

перемещения штока, а также возможность внезапного выхода из строя всей тормозной системы при прорыве диафрагмы.

Тормозной цилиндр (рис. 192, б) обусловливает значительные перемещения штока с постоянным на нем усилием в случае неиз­ менного давления воздуха. Активная площадь у тормозного цилинд­ ра больше, чем у тормозной камеры равного диаметра, поэтому га­ бариты тормозного цилиндра получаются меньшими. Эксплуата­ ционная надежность тормозных цилиндров выше, чем тормозных камер, так как небольшие повреждения уплотняющей манжеты не вызывают внезапного выхода цилиндра из строя. Недостатком тор­ мозных цилиндров является наличие трущихся деталей и несколько худшая герметизация по сравнению с тормозными камерами.

При нажатии на тормозную педаль тягача должно происходить возможно более быстрое включение тормозов прицепа. В тормоз­ ных прицепах малой и средней грузоподъемности это достигается с помощью автоматически действующих инерционных тормозов, а в прицепах большой (иногда и средней) грузоподъемности — с по­ мощью пневматического тормозного привода, подключаемого к тор­ мозному приводу тягача.

В инерционных тормозах для привода используется кинетиче­ ская энергия затормаживаемого прицепа. При набегании прицепа на автомобиль в сцепном приспособлении возникает реакция, кото­ рая через механический, гидравлический или электромагнитный привод приводит в действие колесные тормозные механизмы. Отрыв прицепа сопровождается падением дышла, включающим тормоза прицепа непосредственно (при механическом приводе) или освобо­ ждением предварительно сжатой пружины (при гидравлическом приводе).

Инерционные тормоза с механическим приводом отличаются простотой конструкции, но имеют существенные недостатки: необхо­ димы частые и точные регулировки; затрудняется своевременное торможение задних колес с нужной интенсивностью.

В связи с этим инерционные тормоза с механическим приводом применяются только на легких прицепах малой грузоподъемности.

Высокая эффективность торможения достигается с помощью пневматического привода.

Тормозной привод прицепа включает баллон с запасом сжатого воздуха и рабочие аппараты — тормозные камеры или цилиндры.

Если привод к тормозам прицепа однопроводный, то на прице­ пе, обычно рядом с баллоном, устанавливается воздухораспредели­ тель, работающий совместно с тормозным краном прицепа, располо­ женным на тягаче.

Работа тормозного крана прицепа была рассмотрена выше. Воз­ духораспределитель прицепа предназначен для того, чтобы при от-

361

сутствии усилии на тормозной педали происходило постоянное по­ полнение баллона прицепа сжатым воздухом из магистрали при­ цепа, а при торможении сжатый воздух поступал из баллона в его рабочие аппараты. При этом давление воздуха в рабочих аппара­ тах должно быть пропорционально усилию на педали, а время сра­ батывания мало.

На рис. 193, а изображен воздухораспределитель прицепа с пло­ скими клапанами. При отпущенной педали в магистрали, соеди­ няющей прицеп с колесной машиной, находится сжатый воздух. Он поступает по стрелке А в воздухораспределитель, проходит между стенками корпуса и краями манжеты поршня 1 и выходит по стрел­ ке Б для зарядки резервуара прицепа. Воздух из тормозных камер

магистрали и, следовательно, над поршнем / падает, вследствие че­ го поршень вместе со штоком поднимается, открывает впускной клапан 2 и закрывает выпускной клапан 4. Сжатый воздух из ре­ зервуара прицепа поступает (по стрелке Б) в тормоза прицепа (по стрелке В).

Следящее действие воздухораспределителя осуществляется сле­ дующим образом. При частичном торможении, когда в магистра­ ли давление упадет до промежуточного значения поршень переме­ стится вверх, так что выпускной клапан 4 закроется и впускной клапан 2 останется закрытым. Давление в рабочих аппаратах при­ цепа станет постоянным, пропорциональным усилию на педали. В процессе торможения подача сжатого воздуха в резервуар прицепа прекратится.

зоваться как при однопроводной, так и при двухпроводной систе­ мах. При однопроводной тормозной системе к воздухораспредели­ телю подходит один трубопровод — воздух поступает из верхней секции комбинированного тормозного крапа по стрелке А и чере: нагнетательный клапан 2 выходит по стрелке Б для зарядки ре­ зервуара прицепа. Поршень 1 занимает верхнее крайнее положе­ ние, поскольку давление над ним атмосферное. Поэтому выпускной клапан 3 открыт и тормозные камеры прицепа (стрелка В) сооб­ щаются с атмосферой (стрелка Г), а впускной клапан 4 закрыт.

При торможении давление воздуха в соединительной магистра­ ли и, следовательно, под поршнем 1 падает, ом опускается, закры­ вается выпускной клапан 3 и открывается впускной 4. Воздух по­ ступает из резервуара прицепа в его тормозные камеры, и начи­ нается торможение. Следящее действие обеспечивается аналогично описанному раньше.

При двухпроводной системе к воздухораспределителю подходят две магистрали: по стрелке А поступает сжатый воздух из резервуа-

362

ГЛАВА 16

КОЛЕБАНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИН

1. ПЛАВНОСТЬ ХОДА И КОЛЕБАНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИН

Движение колесной машины по неровной опорной поверхности сопровождается колебаниями корпуса и колес. Неровная опорная поверхность и вызванные ею колебания влияют на эксплуатацион­ но-технические качества колесной машины: плавность хода, тяго­ вые качества, устойчивость, управляемость, прочность и надеж­ ность.

Колебания колесной машины определяют прежде всего плав­ ность ее хода, т. е. возможность длительного движения в интерва­ ле эксплуатационных скоростей без неприятных ощущений и быст­ рой утомляемости экипажа и десанта и без повреждений перевози­ мых объектов, а также возможность ведения огня с ходу.

Рассмотрим требования, предъявляемые к колебаниям колес­ ной машины для сохранения необходимой плавности хода.

Критерием плавности хода при перевозке груза может служить

и падать со значительными ускорениями при ударах. Для большей надежности за желаемый предел, обеспечивающий сохранность не­ укрепленного груза, принимают ускорения, не превышающие

0 ,6 -0 ,7g.

При перевозке людей оценка плавности хода дается ими субъек­ тивно, на основании собственных ощущений.

Несмотря на большое число проведенных работ, механизм воз­ никновения и развития ощущений у людей при езде в колесных ма­ шинах, а главное, оценка ощущений физическими величинами, ха­ рактеризующими колебания, разработаны недостаточно.

Однако можно считать, что ощущения людей при езде в колес­ ной машине и наступающее при этом утомление связаны с теми ус­ корениями, которые испытывает человек при колебаниях и с повто­ ряемостью этих ускорений. Ускорения переносятся тем тяжелее,

365

чем чаще они повторяются. При данном числе воздействий в едини­ цу времени ощущения усиливаются пропорционально величине (амплитуде) ускорения. Одно и то же ощущение ускорения тем не­ приятнее, чем больше амплитуда перемещений при колебаниях.

По некоторым исследованиям, измерители ощущений людей за ­ висят от частоты колебаний. Ускорения определяют ощущения лю­ дей лишь при сравнительно невысоких частотах (до 5 гц), типич­ ных для корпуса машины. В интервале 5—40 гц (соответствующих высокочастотным составляющим колебаний корпуса и вибрациям колесной машины) ощущения зависят от скорости колебаний и при частотах свыше 40 гц — от перемещений при колебаниях.

Чтобы получить приближенные значения критериев плавности хода, будем исходить из такого естественного, привычного для че­ ловека движения, как ходьба.

Ходьбу или бег можно рассматривать как периодическое движе­ ние, при котором различные части тела человека испытывают вер­ тикальные ускорения (рис. 194). Если человек в колесной машине

Рис. 194. График ускорений при ходьбе:

/ — ускорения туловища, направленные вниз; 2 — ускорения туло­ вища, направленные вверх; 3 — ускорения головы

будет совершать колебания с такими же ускорениями, как при при­ вычной для него ходьбе, плавность хода будет приемлемой.

Пользуясь средними данными об ускорениях, соответствующих границе замедленной ходьбы, средней частоте ускоренной ходьбы, началу бега, установим следующие критерии плавности хода, при­ годные для армейских колесных машин.

366

Удобным, хотя и весьма приближенным, критерием плавности хода колесной машины являются собственные частоты колебаний ее корпуса. Практика показывает, что необходимым, но не всегда доста­ точным мсловием хорошей плавности хода являются величины соб­ ственных частот в пределах 1,0—1,5 гц, совпадающие в среднем с частотой шагов при обычной ходьбе людей различного возраста и

пола.

Чтобы оценить плавность хода и качество подвески колесной машины, надо определить ее ускорения и перемещения при колеба­ ниях, найти собственные частоты. Для этого колесную машину заме­ няют эквивалентной колебательной системой, включающей подрес­ соренные массы, упругие элементы (рессоры, шины), амортиза­ торы. К подрессоренной части относятся элементы колесной маши­ ны, вес которых передается рессорам (упругому устройству подвес­ ки). Те элементы, вес которых не передается через упругое устрой­ ство подвески, т. е. колеса в сборе с осями (мостами), называются неподрессоренными частями. Вес упругих элементов, рычагов под­ вески, телескопических амортизаторов, карданного вала условно делят пополам между подрессоренной и неподрессоренной частями.

Подрессоренная и неподрессоренная части колесной машины связаны упругими элементами подвески и амортизаторами. Неподрессорепные части опираются аа дорогу через шины, которые также представляют собой упругие элементы.

Колебательная система, эквивалентная колесной машине, пред­ ставлена на рис. 195, а. Здесь подрессоренная масса М0 с радиусом инерции р относительно поперечной оси и неподрессоренные массы >пь т 2 связаны упругими элементами подвески с жесткостью сп и амортизаторами _с приведенным коэффициентом сопротивления к*. Неподрессоренные массы связаьы с дорогой шинами, имеющими суммарную радиальную жесткость с ш.

Жесткость подвески сп и коэффициент ее сопротивления k яв­ ляются приведенными величинами, отличающимися от жесткости самих упругих элементов или коэффициента сопротивления аморти­ заторов на передаточное число рычагов подвески или амортиза­ тора.

Корпус и колеса машины обладают большим числом степеней свободы. Однако при конкретных целях исследования, при учете особенностей колесной машины как колебательной системы, удается свести сложную исходную систему к сравнительно простым систе­ мам.

" Как обычно, под жесткостью понимают отношение нагрузки к вызван­ ной ею деформации. Если упругая характеристика Р = Ф (г), то жесткость

dP

с—— . Соответственно коэффициент сопротивления равен отношению силы dz

367

Рис. 195. Эквивалентная колебательная система двухосной колесной машины

2. СОБСТВЕННЫЕ ЧАСТОТЫ И ЗАТУХАНИЯ

Если колебательная система выведена из состояния равновесия и возмущающие силы отсутствуют, то она совершает свободные за ­ тухающие колебания. Они характеризуются собственными часто­ тами и коэффициентами затухания. Будем искать собственные ча­ стоты и коэффициенты затухания колесной машины.

Определение собственных частот для системы (рис. 195, а) свя­ зано с достаточно громоздкими вычислениями. Их можно сущест­ венно упростить, если: а,) не учитывать затухания, мало влияюще­ го на собственные частоты; б) перейти от связанной системы к пар­

циальной.

В системе (см. рис. 195, а) колебания масс являются связанны­ ми, взаимно влияющими друг на друга. Заменим эту сложную си­ стему простейшими, так называемыми парциальными, ограничивая

368

последовательно перемещения масс так, чтобы каждый раз сохра­ нялась только одна степень свободы, характеризуемая поочередно каждой из обобщенных координат.

Для двухосной машины (см. рис. 195, а) удобно принять в ка­ честве обобщенных координат вертикальные перемещения подрес­ соренной массы Z\ н г-2 и вертикальные перемещения неподрессоренных масс С, и С2. Система обладает четырьмя степенями свобо­ ды и должна иметь четыре собственные частоты.

Если поочередно закреплять все массы, кроме одной, перемеще­ ние которой соответствует каждой из выбранных координат, полу­ чим четыре простейшие колебательные системы, изображенные на

Пользуясь простейшими схемами, получим следующие выраже­ ния для частот колебаний:

Эти частоты носят название парциальных (частных) в отличие от частот связи, определяемых с учетом связей между.массами и их взаимного влияния друг на друга. Четырем парциальным частотам соответствуют четыре собственные частоты, обозначаемые буква­ ми 12 с соответствующими индексами. Обычно:

Частоты 12, и 123 носят название низких или основных собствен­ ных частот. Исходя из изложенного, их можно условно считать ча­ стотами колебаний подрессоренной массы. Частоты 12к1 и 12к2 носят название высоких собственных частот. Их также условно можно называть частотами колебаний неподрессоренных масс.

Разница между парциальными частотами и частотами связи обычно невелика для высоких частот. Для основных частот можно получить достаточно хорошее приближение, заменив жесткости под­ весок сп, и с„. приведенными жесткостями с\ и с2, учитывающими жесткость шин.

Будем считать, что неподрессоренная масса отсутствует и два упругих элемента, рессора и шина включены последовательно. Если