Модель пневматического упругого элемента с резинокордной оболочкой и профилированной формой поршня для формирования требуемых упругих характеристик систем подрессоривания кабин грузовых транспортных средств

Введение (постановка задачи и актуальность). Актуальными проблемами при разработке современных грузовых транспортных средств (ТС) являются синтез и проектирование систем подрессоривания их кабин таким образом, чтобы обеспечивать высокий уровень комфортабельности и требования по допустимым уровням вибрационной нагрузки на водителя и пассажиров. В подвесках кабин отечественных грузовых автомобилей чаще применяют пружинные упругие элементы, а в большинстве зарубежных – пневматические с резинокордными оболочками. Современные исследования, особенно в области систем подрессоривания кабин с регулируемым демпфированием, определяют требования к синтезу упругих характеристик, обеспечивающих наилучшие показатели комфортабельности и вибронагруженности в кабинах ТС. Поэтому актуальной задачей становится разработка модели пневматического упругого элемента как инструментария для синтеза требуемых упругих характеристик подвесок кабин ТС.
Цель исследования – разработка нового способа синтеза требуемых нелинейных прогрессивных упругих характеристик систем подрессоривания кабин ТС.
Методология и методы исследования. Математическая модель пневматического упругого элемента с резинокордной оболочкой и профилированной формой поршня строится на основе известной теории резинокордных оболочек с дополнениями её конструктивными особенностями профиля поршня устройства. Преобразование результатов использования разработанной модели в графическое представление осуществляется с использованием программных средств для 3D-моделирования. Экспериментальные исследования способа синтеза производятся методами имитационного моделирования в среде для расчётов динамики связных систем.
Результаты и научная новизна. Разработанный способ синтеза позволяет формировать нелинейные упругие характеристики, обеспечивающие околонулевую жёсткость упругого элемента в положениях около положения статического равновесия, прогрессивно нарастающих и спадающих при ходах сжатия и отбоя соответственно, для систем подрессоривания кабин ТС.
Практическая значимость. Разработанная модель позволяет определить геометрию профиля поршня пневматического упругого элемента с резинокордной оболочкой, обеспечивающую формирование требуемой с точки зрения комфортабельности упругой характеристики системы подрессоривания кабины грузового ТС.

1. Suspension components and systems. For commercial vehicles / Driveline and chassis technology. – ZF Sachs AG-CV-Suspension components – 09/2010. – 24 p.

2. Поздеев А.В., Новиков В.В., Дьяков А.С., Похлебин А.В., Рябов И.М., Чернышов К.В. Регулируемые пневматические и пневмогидравлические рессоры подвесок автотранспортных средств. – Волгоград: ВолгГТУ, 2013. – 244 с. EDN: TFCHWT.

3. Акопян Р.А. Пневматическое подрессоривание автотранспортных средств (вопросы теории и практики). Ч. 1. – Львов: Вища школа, 1979. – 218 с.

4. Cabin dampers. Ride performance innovation, accelerated. – Tenneco Inc. – Rev 9/16. – 3 p.

5. Равкин Г.О. Пневматическая подвеска автомобиля / под общей редакцией канд. техн. наук А.А. Лапина. – М.: Машгиз, 1962. – 288 c.

6. Chassis – safe and comfortable for trucks, buses, agricultural machinery, construction machinery and special vehicles. – ZF Friedrichshafen AG – EN 0000.762.181-2018-09. – 32 p.

7. Певзнер Я.М., Горелик А.М. Пневматические и гидропневматические подвески. – М.: Машгиз, 1963. – 318, [1] с.

8. Системы пневмоподвесок. Регулирование дорожного просвета Audi A6. Устройство и принцип действия. – Ингольштадт: AUDI AG, 2001. – 63 с.

9. Система адаптивного управления ходовой части DCC. Конструкция и принцип действия. – Вольфсбург: Volkswagen AG, 2008. – 32 с.

10. Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф., Зузов В.Н., Котиев Г.О., Полунгян А.А., Фоминых А.Б. Проектирование полноприводных колёсных машин: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям «Автомобиле- и тракторостроение», «Многоцелевые гусеничные и колёсные машины» направления подготовки «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы»: в 3 т. / под ред. А.А. Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008.

11. Автомобиль Phaeton. Пневматическая подвеска с регулируемыми амортизаторами. Устройство и принцип действия. – Вольфсбург: Volkswagen AG, 2002. – 68 с.

12. Максимов Р.О. Повышение комфорта водителей транспортных средств за счёт применения управляемых амортизаторов подвески кабины // Грузовик. – 2023. – № 12. – С. 15–23. DOI: 10.36652/1684-1298-2023-12-15-23. EDN: ALXWJP.

13. Zhang B., Liu M., Wang K., Tan B., Deng Y., Qin A., Liu J. Takagi–Sugeno fuzzy model-based control for semi-active cab suspension equipped with an electromagnetic damper and an air spring // Machines. – 2023. – No. 11 (2). – Р. 226.

14. Кузнецов Ю.И., Виташевский Б.П., Семенюк А.Н. Исследование характеристик пневматического упругого элемента с резинокордной оболочкой независимой пневмоподвески автомобиля / Пневматические упругие элементы с резинокордными оболочками. Расчёт, конструирование, изготовление и эксплуатация: сб. научн. трудов / Под ред. М.Л. Пиновского, Г.А. Колоколова. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1977. – 133 с.

15. Трибельский И.А. [и др.] Расчётно-экспериментальные методы проектирования сложных резинокордных конструкций: монография; М-во образования и науки Российской Федерации, Гос. образовательное учреждение высш. проф. образования «Омский гос. технический ун-т». – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – 238 с.

16. Калашников Б.А. К выбору параметров систем амортизации с дискретной коммутацией частей упругих элементов // Машиностроение и инженерное образование. – 2009. – № 3. – С. 51–62. EDN: KVQQYR.

17. Корнеев С.А., Корнеев В.С., Зубков А.В., Климентьев Е.В. Основы технической теории пневматических амортизаторов: монография / Минобрнауки России, ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет». – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2016. – 147 с.

18. Максимов Р.О. Методика проведения виртуальных стендовых испытаний для анализа совместимости технических характеристик систем транспортного средства для выявления и предотвращения возможностей возникновения резонансных явлений в подрессоренной кабине // Известия МГТУ МАМИ. – 2023. – Т. 17. – № 4. – С. 387–400. DOI: https://doi.org/10.17816/2074-0530-456459. EDN: LYEKLH.

19. Жилейкин М.М., Котиев Г.О. Моделирование систем транспортных средств: учебник. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. – 239 с.

20. Бидерман В.Л. Механика тонкостенных конструкций. Статика. – М.: Машиностроение, 1977. – 488 с.

21. Климентьев Е.В., Кондюрин А.Ю., Пеньков И.А., Корнеев В.С., Корнеев С.А. Экспериментальный стенд для определения механических характеристик и термодинамических параметров пневмоэлементов с резинокордной оболочкой // Омский научный вестник. – 2015. – № 3 (143). – C. 127–129. EDN: VCNUEJ.