Анализ влияния вспомогательных листовых рессор на работу 9-тонных грузовиков HOWO с использованием программного обеспечения HyperWork и Matlab

Введение (постановка задачи и актуальность). Для тяжёлых грузовиков подвеска играет ключевую роль в обеспечении прочности, стабильности и комфорта транспортного средства (ТС). Выбор материала для листовой рессоры остаётся большой проблемой, напрямую влияющей на производительность и срок службы подвески. Во Вьетнаме грузовые автомобили HOWO являются одними из самых популярных видов грузового транспорта, поэтому изучение и улучшение системы подвески этих автомобилей имеет не только научное, но и практическое значение, способствуя повышению качества перевозок и безопасности дорожного движения.
Цель исследования – анализ и сравнение прочности листовых рессор, изготовленных из стали и стекловолокна E-glass, с помощью метода конечных элементов (МКЭ). Моделирование и оценка вибрационной характеристики системы подвески с двойными листовыми рессорами на грузовом автомобиле HOWO. Предложение оптимального решения по выбору материала для листовых рессор, направленного на улучшение комфорта и прочности системы подвески.
Методология и методы. Использование Matlab Simulink для создания модели системы подвески с листовыми рессорами, а также изучение характеристик колебаний и способности системы к демпфированию. Проведение моделирования для сравнения между листовыми рессорами из стали и из стекловолокна E-glass по следующим критериям: напряжение, деформация и способность к демпфированию.
Результаты и научная новизна. Результаты МКЭ показывают, что листовые рессоры из стекловолокна E-glass имеют более низкий уровень напряжения по сравнению со сталью, что может продлить срок службы листовой рессоры. У стекловолокна E-glass более эффективная способность к демпфированию, особенно в условиях высоких нагрузок, что позволяет лучше поддерживать комфорт. Использование стекловолокна E-glass в листовых рессорах для грузовых автомобилей является новым шагом, который обеспечивает баланс между прочностью и комфортом, что ещё не было полностью освоено в автомобильной промышленности Вьетнама.
Практическая значимость. Использование листовых рессор из стекловолокна E-glass может привести к снижению затрат на техническое обслуживание, увеличению срока службы ТС и повышению комфорта водителя. Улучшенная система подвески не только помогает автомобилю работать более стабильно, но и снижает риск аварий из-за потери контроля при перевозке тяжёлых грузов. Данное исследование открывает путь к применению передовых материалов и технологий моделирования в автомобильной промышленности Вьетнама, поощряя исследования и разработку отечественных продуктов.

1. Le T., Duc L.M. An application of finite element analysis in durability analysis of multi-steel leaf spring for light trucks // Journal of Science and Technology Issue on Information and Communications Technology. – 2022. – No. 20 (7). – P. 64–70.

2. Bidve M.A., Billore M. Design, analysis and optimization of a composite leaf spring for light vehicles // Materials Today: Proceedings. – 2023. URL: https:// doi.org/10.1016/j.matpr.2023.01.331 (дата обращения: 09.01.2025).

3. Jenarthanan M.P., Ramesh K.S., Venkatesh G., Nishanthan S. Analysis of leaf spring using carbon/glass epoxy and EN45 using ANSYS: a comparison // Materials Today. – 2018. – V. 5. – Iss. 6, part 2. – P. 14512–14519. URL: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.03.039 (дата обращения: 09.01.2025).

4. Wahane Ch., Jain A., Khare V. Comparative analysis of EN 45 steel & thermoplastic polyimide (30% carbon fibre reinforced) used in mono leaf spring under static loading condition using ANSYS // IJSRD – International Journal for Scientific Research & Development. – 2014. – V. 2. – Iss. 08. URL: https://doi.org/10.14419/ijet.v3i2.1811 (дата обращения: 09.01.2025).

5. Noronha B., Yesudasan S., Chacko S. Static and dynamic analysis of automotive leaf spring: a comparative study of various materials using ANSYS // J. Fail. Anal. and Preven. – 2020. – V. 20. – P. 804–818. URL: https://doi.org/10.1007/s11668-020-00877-y (дата обращения: 09.01.2025).

6. Jitender K.S.J., Sanjeev K. Static analysis and modification of multi – leaf spring using Catia V5 // International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT). 2014. – V. 3. – Iss. 5. – P. 918–922.

7. Bhumarker A., Singh A. Stress analysis of leaf spring suspension system with the combination of helical springs // International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). – 2019. – V. 06. – Iss. 09.

8. Галкин С.А., Гуляев Ю.В., Дзоценидзе Т.Д., Ильин В.М., Тамручи О.В. Концевое соединение рессоры из полимерного материала. Авторское св-во: SU 1726865 A1 от 11.10.1989. ФГУП «НАМИ» (SU).

9. Ипатов А.А., Дзоценидзе Т.Д. Технологии конструкторских разработок, изготовления опытных образцов, сборки и утилизации автотранспортных средств с учётом применения новых марок сталей, алюминия, композиционных и других материалов // Грузовик. – 2007. – № 8. – С. 41–46.

10. Nguyen A.N. Thiết kế hệ thống treo cầu sau của xe điện HAUI-EV2 // Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ. – 2019. – Số 52.

11. Загарин Д.А., Дзоценидзе Т.Д. Моделирование параметров колёсной транспортно-тяговой машины с учётом эксплуатации в условиях КФХ и ЛПХ // Тракторы и сельхозмашины. – 2010. – № 10. – С. 33–36.

12. Дзоценидзе Т.Д., Карасёв А.В. Актуальность разработки вибрационного метода диагностики плавности хода автомобиля // Международный техникоэкономический журнал. – 2010. – № 5. – С. 72–76.

13. Truong T., Tran N., Tran L. Vibration analysis of a light truck by 3d dynamic vehicle vibration model // VNUHCM Journal of Science and Technology Development. – 2015. – V. 18 (4). – P. 85–93. URL: https:// doi.org/https://doi.org/10.32508/stdj.v18i4.990 (дата обращения: 09.01.2025).

14. Quan V.H., Ngoc N.A., Tien N.M., Hong Hanh N.T., Hoan H.V., Duong H.T. The research design calculations and optimization of control arms in Mac Pherson suspensions in automobile / International Conference on Control, Robotics and Informatics (ICCRI), Danang, Vietnam. – 2023. – P. 19–23. DOI: 10.1109/ICCRI58865.2023.00011.

15. Ngoc N.A., Hoa T.P., Quan V.H., Tien N.M., Bang K.H. Design and durability test of the main assemblies of active anti-roll bar / Proceedings of the 3rd Annual International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (MMMS2022). – Cham: Springer, 2023. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-31824-5_46 (дата обращения: 09.01.2025).