Моделирование влияния динамики углового движения колеса на вертикальные колебания транспортного средства

Целью работы является повышение эффективности управления транспортными средствами, поэтому помимо синтеза модели приведен пример анализа динамики современного пассажирского электровоза ЭП10. В качестве предмета работы выступают математические модели, отражающие динамику вертикального движения транспортного средства с учетом нелинейного преобразования углового движения колеса в поступательное движение центра масс колеса. Рассматривается контакт колеса и дороги. Представлен синтез модели, отражающей динамику вертикальных колебаний транспортного средства. От известных моделей приведенная в данной статье отличается тем, что в ней учтена динамика углового движения. Таким образом, полученная модель связана с координатами состояния углового движения колеса. Результаты анализа представлены фазовыми портретами, отражающими динамику вертикального движения центра масс колеса, а также динамику вертикальных колебаний кузова. Полученные результаты позволяют сделать следующий вывод. Существует связь между динамикой вертикального и углового движения в транспортном средстве. Как следствие, скорость углового движения влияет на длину площадки контакта колеса с дорогой (рельсом). Результаты могут быть применены при синтезе систем управления транспортными средствами, учитывающих выявленную связанность.

динамика транспортного средства, площадка контакта, вертикальные колебания транспортного средства, vehicle dynamics, ground contact, vertical vibrations of the vehicle

1. Лапшин, В. П. Модель связи вертикальных деформаций с возникновением циркуляционных сил в системах «колесо - рельс» / В. П. Лапшин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2011. - Т. 2, № 8 (59). - С. 1424-1431.

2. Туркин, И. А. Модель связи упруго-вязкого смещения поверхности колеса относительно рельса с тяговыми характеристиками / И. А. Туркин, С. В. Носачев, В. П. Лапшин // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - Т. 12, № 5 (66). - С. 40-49.

3. Заковоротный, В. Л. Проблемы динамики транспортных трибосистем / В. Л. Заковоротный, В. А. Шаповалов // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2005. - № 12. - С. 19-24.

4. Заковоротный, В. Л. Исследование комплексного коэффициента трения / В. Л. Заковоротный, В. А. Шаповалов // Трение и износ. - 1987. - Т. 9. - № 12. - С. 722-728.

5. Заковоротный, В. Л. Исследование динамических характеристик машины с учетом нелинейности процессов трения / В. Л. Заковоротный, В. А. Шаповалов // Трение и износ. - 1986. - Т. 7, № 4. - С. 681-685.

6. Обобщение передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса / У. Дж. Харрис [и др.]. - Москва : Интекст, 2002. - 408 с.

7. Теория электрической тяги / В. Е. Розенфельд [и др.]. - Москва : Транспорт, 1995. - 294 с.

8. Яценко, H. H. Поглощающая и сглаживающая способность шин / H. H. Яценко. - Москва : Машиностроение, 1978. - 131 с.

9. Жуков, A. B. Исследование колебаний автомобилей при переезде неровностей на режимах торможения или разгона / A. B. Жуков // Автомобильная промышленность. - 1973. - № 2. - С. 21-25.

10. Поросятковский, В. А. Исследование параметров вертикальных колебаний автомобильной шины и их влияние на сопротивление качению колеса по грунту : дис. … канд. техн. наук / В. А. Поросятковский. - Киев, 1974. - 217 с.

11. Смирнов, Г. А. Теория движения колесных машин / Г. А. Смирнов. - Москва : Машиностроение, 1990. - 352 с.

12. Кудинов, В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. - Москва : Машиностроение, 1967. - 359 с.

13. Крагельский, И. В. Фрикционные автоколебания / И. В. Крагельский, Н. В. Гитис. - Москва: Наука, 1987. - 182 с.

14. Interrelation between tribosystem evolution and parameters of dynamic friction system // V. L. Zakovorotny [et al.] // Journal of Friction and Wear. - 1998. - Т. 19. - № 6. - P. 54-64.

15. Zakovorotny, V. L. Mathematical modelling and control of the evolution of dynamic systems interacting with medium / V. L. Zakovorotny, Nguyen Dong Anh, Pham Dinh Tung // Vietnam Journal of Mechanics. - 2011. - Vol. 33, № 3. - P. 148-161.

16. Kuznetsov, E. A. Effect of Fluid Lubricant on the Contact Characteristics of Rough Elastic Bodies in Compression / E. A. Kuznetsov // Wear. - 1985. - Vol. 157. - P. 177-194.

17. Ben-David, O. Slip-Stick and the Evolution of Frictional Strength / O. Ben-David, S. M. Rubinstein, J. Fineberg // Nature. - 2010. - V. 463, № 7277. - P. 76-79.