Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения заключается в том, что координаты центра масс системы (транспортного средства) определяются через координаты центров масс отдельных элементов системы, входящих в ее состав, как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к полной массе системы. На первоначальном этапе принимают систему координат транспортного средства. Нa втором этапе определяют массу и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем. На третьем этапе определяют координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном. На четвертом этапе определяют массу и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства. На пятом этапе определяют распределение нагрузки на переднюю и заднюю оси и борта транспортного средства. На шестом этапе определяют продольную и поперечную устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин. На седьмом этапе определяют допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу, на восьмом этапе проводится анализ полученных результатов. При необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом. Достигается повышение точности определения массово-геометрических параметров транспортного средства. 7 ил.

 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для определения массово-геометрических и динамических параметров транспортных средств специального назначения, оснащенных кузовом - фургоном и имеющих сложную пространственную схему размещения оборудования и аппаратных средств.

Известен метод определения момента инерции и координат центра масс механической системы через координаты центров масс отдельных элементов, входящих в ее состав (см. Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики: Учебник для втузов. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986, 264-265 с.), принятый за прототип. Согласно данному методу координаты геометрической точки, называемой центром масс, определяются как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к массе системы.

Недостатками способа, принятого за прототип, являются:

- необходимость полного пересчета координат центра масс при изменении компоновочных решений по размещению оборудования и аппаратных средств;

- недостаточное количество определяемых параметров для реальных систем, в частности для транспортных средств специального назначения, передвигающихся по дорогам различного типа.

Предлагаемым изобретением решается задача по повышению эффективности и точности расчетных методов определения массово-геометрических и нагрузочных параметров при проектировании транспортных средств специального назначения по общему снижению затрат на их создание.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в формировании способа расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, который позволяет определить массу и координаты центра масс полностью снаряженного автомобиля, оборудования с экипажем и шасси с кузовом - фургоном, нагрузки по осям и бортам транспортного средства, в т.ч. с использованием программных средств вычислительной техники.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, заключающемся в том, что координаты центра масс системы (транспортного средства) определяются через координаты центров масс отдельных элементов системы, входящих в ее состав, как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к полной массе системы, новым является то, что на первоначальном этапе принимается система координат транспортного средства, на втором этапе определяются масса и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем, на третьем этапе определяются координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном, на четвертом этапе определяются масса и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства, на пятом этапе определяется распределение нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам, на шестом этапе определяется продольная и поперечная устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин, на седьмом этапе определяются допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу, на восьмом этапе проводится анализ полученных результатов и при необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом.

Принятие на первоначальном этапе системы координат транспортного средства позволяет определить точку начала координат, наиболее удобную для проведения дальнейших расчетов.

Определение на втором этапе массы и координат центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем позволяет:

- определить обобщенные массовые характеристики оборудования, аппаратных средств и членов экипажа (командира, механика-водителя и двух операторов);

- определить обобщенные координаты центра масс оборудования, аппаратных средств и членов экипажа.

Определение на третьем этапе координат центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном, позволяет преобразовать координаты центра масс транспортного средства, взятые из его сопроводительной документации, к принятой на первоначальном этапе системе координат.

Определение на четвертом этапе массы и координат центра масс полностью снаряженного транспортного средства позволяет получить окончательные данные для проведения расчетов нагрузочных характеристик.

Определение на пятом этапе схемы распределения нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам, позволяет:

- определить соответствие полученных при расчете нагрузок на переднюю и заднюю оси транспортного средства допустимым нагрузкам;

- определить перевес (разницу нагрузок на оси и борта).

Определение на шестом этапе продольной и поперечной устойчивости транспортного средства позволяет:

- определить предельное значение переднего и заднего углов свеса транспортного средства;

- определить предельное значение поперечной устойчивости транспортного транспортного средства.

Определение на седьмом этапе допустимых нагрузок на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу позволяет провести компоновку оборудования и аппаратных средств, не допуская перегрузки на отдельные элементы кузова-фургона.

Проведение на восьмом этапе анализа полученных результатов позволяет определить необходимость изменения компоновочных решений с целью оптимизации распределения нагрузок на элементы кузова-фургона.

Технические решения с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 и фиг.2 показана схема положения центров масс транспортного средства; на фиг.3 - задний угол свеса транспортного средства; на фиг.4 - передний угол свеса транспортного средства; на фиг.5 - поперечная устойчивость транспортного средства; на фиг.6 - схема распределения нагрузок на переднюю и заднюю оси транспортного средства; на фиг.7 - схема распределения нагрузок по бортам транспортного средства.

Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения реализуется следующим образом.

На первоначальном этапе принимается система координат транспортного средства. За начало координат рассматриваемой системы в виде транспортного средства специального назначения принята крайняя передняя точка левой панели кузова-фургона изнутри. Координата Х - по длине кузова в направлении, обратном движению транспортного средства. Координата Y - по ширине кузова вправо по ходу транспортного средства. Координата Z - по высоте кузова от пола вверх.

На втором этапе определяются масса и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем.

Общая масса оборудования и аппаратных средств с экипажем ΣGобщI:

ΣGобщI=G1+G2+…+Gi,

где G - масса единицы оборудования (члена экипажа);

i - количество оборудования и членов экипажа.

Координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем XI, YI, ZI (см. точку I на фиг.1 и фиг.2):

XI=ΣSXI/GобщI,

YI=ΣSYI/GобщI,

ZI=ΣSZI/GобщI,

где S=G·j - статический момент;

j - обобщенная координата центра масс.

На третьем этапе определяются координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном. Для этого координаты центра масс транспортного средства преобразуются к принятой на первом этапе системе координат. Координаты центра масс, масса шасси и кузова - фургона известны из технической документации на них.

Общая масса транспортного средства ΣGобщII:

ΣGобщII=Gш+Gк,

где Gш - масса шасси;

Gк - масса кузова - фургона.

Преобразованные координаты XII, YII, ZII (см. точку II на фиг.1 и фиг.2):

XII=ΣSXII/GобщII,

YII=ΣSYII/GобщII,

ZII=ΣSZII/GобщII.

На четвертом этапе определяются масса и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства.

Общая масса полностью снаряженного транспортного средства ΣGобщIII:

ΣGобщIII=ΣGобщI+ΣGобщII,

Координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства XIII, YIII, ZIII (см. точку III на фиг.1 и фиг.2):

XIII=(ΣSXI+ΣSXII)/GобщIII,

YIII=(ΣSYI+ΣSYII)/GобщIII,

ZIII=(ΣSZI+ΣSZII)/GобщIII.

На пятом этапе определяется распределение нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам.

Нагрузка Рпер, действующая на передний мост (см. фиг.6):

Рпер=(Робщ·(L-L1))/L,

где Робщ - общая нагрузка;

L - расстояние между задней и передней осями;

L1 - расстояние от передней оси до центра масс полностью снаряженного транспортного средства.

Нагрузка Рзад, действующая на задний мост:

Pзад=Pобщ-Pпер

Полученные значения нагрузок Рзад, Рпер сравниваются с допустимыми значениями для конкретного типа автошасси.

Далее определяется перевес ΔРос - разница нагружения на задний и передний мосты:

ΔPос=Pзад-Pпер

Нагрузка Рлб, действующая на левый борт (см. фиг.7):

Рлб=(Робщ·(В-В1))/В,

В - расстояние между бортами;

B1 - расстояние от левого борта до центра масс полностью снаряженного транспортного средства.

Нагрузка Рпб, действующая на правый борт

Рпбобщлб

Далее определяется перевес ΔРос - разница нагружения на левый и правый борт:

ΔРблбпб

На шестом этапе определяется продольная и поперечная устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин.

Передний угол свеса αпmax (см. фиг.4) определяется по формуле:

αпmax=arctg I1 /zmax,

где I1 - центр масс по длине транспортного средства относительно оси передних колес;

zmax - центр масс по высоте транспортного средства относительно уровня земли.

Задний угол свеса αзmах (см. фиг 3) определяется по формуле:

αзmax=arctg a /zmax,

где а - центр масс по длине транспортного средства относительно оси задних колес.

Поперечная устойчивость транспортного средства βmах (см. фиг.5) определяется по формуле:

βmах=arctg s/2-sr/zmax,

где s - расстояние между колесами;

Sr - расстояние от центр масс по ширине кузова от продольной оси.

На седьмом этапе определяются допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу.

Нагрузка на пол Fп определяется по формуле:

Fпол=Gпол/Sпол,

где Gпол - общая масса оборудования, установленного на пол;

Sпол - площадь пола.

Нагрузка на борт Fб определяется по формуле:

Fб=Gп/Lб,

где Gб - общая масса оборудования, установленного на соответствующий борт;

Lб - длина соответствующего борта.

Нагрузка на переднюю и заднюю панели Fп определяется по формуле:

Fпан= Gпан/Lпан,

где Gпан - общая масса оборудования, установленного на соответствующей панели;

Lпан - длина соответствующей панели.

Нагрузка на крышу Fкр определяется суммой масс установленного на ней оборудования.

На заключительном этапе проводится анализ полученных результатов: месторасположения центра масс полностью снаряженного транспортного средства, значения полученных нагрузочных параметров, которые не должны превышать допустимых для данного транспортного средства значений. При необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом.

Таким образом, в предлагаемом изобретении решена задача по достижению технического результата, заключающегося в формировании способа расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, который позволяет определить массу и координаты центр масс полностью снаряженного автомобиля, оборудования с операторами и командиром и шасси с кузовом-фургоном, нагрузки по осям и бортам транспортного средства, в т.ч. с использованием программных средств вычислительной техники.

Способ расчета массово-геометрических и нагрузочных параметров транспортного средства специального назначения, заключающийся в том, что координаты центра масс системы (транспортного средства) определяются через координаты центров масс отдельных элементов системы, входящих в ее состав, как отношение суммы произведений масс элементов системы на их координаты к полной массе системы, отличающийся тем, что на первоначальном этапе принимается система координат транспортного средства, на втором этапе определяются масса и координаты центра масс оборудования и аппаратных средств с экипажем, на третьем этапе определяются координаты центра масс транспортного средства, оборудованного кузовом-фургоном, на четвертом этапе определяются масса и координаты центра масс полностью снаряженного транспортного средства, на пятом этапе определяется распределение нагрузки на переднюю, заднюю оси и борта транспортного средства, для чего силы, распределенные по длине транспортного средства, заменяются на сосредоточенные, приложенные соответственно к серединам колес и бортам, на шестом этапе определяется продольная и поперечная устойчивость транспортного средства без учета деформации рессор и шин, на седьмом этапе определяются допустимые нагрузки на элементы кузова-фургона: пол, борта, заднюю и переднюю панели, крышу, на восьмом этапе проводится анализ полученных результатов и при необходимости производится перекомпоновка оборудования и аппаратных средств с дальнейшим перерасчетом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля оборудования подвижного состава железных дорог, а именно для измерения давления в тормозной магистрали в процессе контроля технологического процесса опробования тормозов.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. .

Изобретение относится к конвейерному транспорту, а именно к стендам для исследования параметров ленточных конвейеров, и может быть использовано для исследования параметров подвесной конвейерной ленты глубокой желобчатости и ее опорных устройств в виде дисковых роликов, взаимодействующих со снабженными выступами бортами грузонесущей ветви конвейерной ленты.

Изобретение относится к испытательным стендам, в частности, для исследования системы колесо - рельс. .

Изобретение относится к системам и способам улучшения однородности шины выборочным удалением материала вдоль участков борта вулканизированной шины. .

Изобретение относится к испытательной технике. .

Изобретение относится к оборудованию для испытания колесных транспортных средств. .

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров ленточных конвейеров с подвесной лентой с увеличенной желобчатостью грузонесущей ветви при опирании ее бортов на боковые опорные роликовые устройства.

Изобретение относится к устройству измерения показателей силового взаимодействия между тележкой и кузовом, применяемому при испытаниях железнодорожных подвижных транспортных средств.

Изобретение относится к подкрановым конструкциям с тяжелым интенсивным режимом работы мостовых кранов

Изобретение относится к конвейеростроению, а именно к стендам для исследования параметров улавливания оборвавшейся ленты наклонного конвейера с желобчатыми опорными роликоопорами на грузонесущей ветви конвейерной ленты при использовании подвесных канатных ловителей, которые отличаются от других типов ловителей простотой конструкции и надежностью срабатывания при обрыве конвейерной ленты

Изобретение относится к испытательным стендам, в частности, для исследования системы колесо-рельс

Изобретение относится к испытанию и техническому диагностированию машин, в частности к способу тяговых испытаний транспортных машин (преимущественно трактора) при трогании с места под нагрузкой

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способам и устройствам проверки качества герметизации транспортного средства при подготовке его к преодолению водной преграды по дну. Способ проверки качества герметизации заключается в определении мест неплотностей по звуку засасываемого внутрь транспортного средства воздуха, путем создания внутри загерметизированного транспортного средства разрежения. Места неплотностей дополнительно определяют в одной изолированной от внутреннего объема транспортного средства полости, предварительно образованной на надгусеничной полке транспортного средства. Полость соединена воздуховодом с внутренним объемом транспортного средства. Устройство для проверки качества герметизации содержит прибор для контроля разрежения внутри загерметизированного транспортного средства со шлангом отбора воздуха. Шланг соединяет прибор с внутренним объемом транспортного средства. Устройство снабжено системой для создания разрежения в одной изолированной от внутреннего объема полости, предварительно образованной на надгусеничной полке транспортного средства. Система выполнена в виде воздуховодов, соединенных посредством соединительных элементов между собой и с внутренним объемом транспортного средства. Достигается повышение достоверности проверки качества герметизации методом «разрежения» при подготовке транспортного средства к преодолению водных преград по дну. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению, к области обеспечения безопасности автомобиля, водителя и пассажиров. Краш-испытания проводят в два этапа. На первом этапе на автомобиль устанавливают только бампер защитного устройства (без корпуса и упругогистерезисного элемента) с закрепленными внутри коробки бампера на его внутренней стенке в его среднем сечении датчиком ускорений и датчиком перемещений, в креслах водителя и переднего пассажира пристегивают ремнями безопасности имитаторы их масс и проводят краш-тест. По показаниям датчиков и киносъемки строят «опорную» характеристику автомобиля в виде зависимости P(y), где P - текущее значение ударной силы, определенное по показаниям датчика ускорений, и y - текущее значение деформации автомобиля, определенное по показаниям датчика перемещений, установленных на переднем бампере, которую затем используют для расчета параметров бамперного защитного устройства и рассеянной им энергии при ударе. Затем проводится второй этап краш-испытания, для чего на другом автомобиле этой же марки и такой же комплектации устанавливают полностью смонтированное бамперное защитное устройство, полностью подготавливают автомобиль к краш-испытаниям по стандарту EURO-NCAP или NCAP - закрепляют в креслах манекены и все требуемые датчики ускорений, проводят краш-испытания и оценивают в баллах или количестве звезд безопасность автомобиля. Технический результат - повышение эффективности испытаний. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для моделирования динамических процессов в тяговом приводе локомотива с электропередачей. Стенд содержит дизель-генераторную установку, регулируемую дистанционно от контроллера машиниста и соединенную через статический преобразователь частоты с электродвигателем, якорь которого соединен через тяговый редуктор с колесной парой, колеса которой опираются на каток, связанный с маховиком и электрической нагрузочной машиной. На статоре тягового электродвигателя установлен индукционный нагреватель, охватывающий статор, закрытый теплоизоляционным материалом, а к тяговому электродвигателю подсоединены система контроля температуры его обмоток и система обдува. При проведении ускоренных испытаний включается индукционный нагреватель, который закрыт теплоизоляционным экраном сверху. При этом повышается температура обмоток тягового электродвигателя до момента возникновения проскальзывания колес колесной пары, что приведет к буксованию и, в дальнейшем, фрикционным автоколебаниям. Температура начала этого процесса фиксируется. Затем индукционный нагреватель выключается и включается мотор-ветилятор, подавая по воздухопроводу воздух к обмоткам тягового электродвигателя, что приводит его температуру к исходному состоянию. Технический результат заключается в обеспечении ускорения испытаний и приближении условий моделирования к эксплуатационным, при одновременном снижении энергозатрат. 1 ил.

Способ анализа колеса транспортного средства включает шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество. Способ включает вращение колеса транспортного средства с заранее определенным количеством оборотов за некоторый период времени. При этом поверхность протектора шины в первой области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется первое ускорение в первой области контакта. Вращение другого колеса транспортного средства, включающего другую шину заранее определенной конфигурации, с заранее определенным количеством оборотов за другой период времени. При этом другое колесо транспортного средства сбалансировано традиционным способом и имеет другой остаточный дисбаланс, а поверхность другого протектора другой шины во второй области контакта с заранее определенной силой прижимается к вращающемуся барабану, и измерительным устройством измеряется второе ускорение во второй области контакта, и определение колеса транспортного средства как сбалансированного, если первое ускорение меньше или равно второму ускорению. Раскрыто также устройство и система для анализа колеса транспортного средства, включающего шину заранее определенной конфигурации и тиксотропное балансировочное вещество, в соответствии со способом изобретения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к испытательному стенду корпуса транспортного средства. Стенд содержит устройство для испытания статической прочности корпуса, устройство для испытания непроницаемости воздуха, устройство для испытания прочности сцепления и устройство для испытания состояния корпуса транспортного средства. Испытываемый корпус транспортного средства снабжен деформируемой фольгой и датчиком смещения, фольга и датчик смещения соединены с системой сбора данных. Устройство статической прочности корпуса содержит устройство продольной, вертикальной и произвольной нагрузки. Устройство для испытания непроницаемости воздуха содержит систему подачи газа, при этом система подачи газа соединена с герметичным корпусом и содержит камеру сжатия воздуха, баллон для хранения газа, устройство для очистки источника газа, регулирующее давление трубное соединение и датчик давления, соединенный с системой сбора данных. Устройство испытания прочности сцепки содержит нагрузочный эжекторый стержень, поперечный, подвижный брус, продольное нагрузочное устройство, гидроцилиндры, датчик нагрузки, соединенный с системой сбора данных. Устройство испытания состояния корпуса транспортного средства содержит опорное устройство, возбудитель вибраций и систему сбора данных, при этом опорное устройство содержит колесную пару, раму транспортного средства и пневматическую рессору. Создан комплексный испытательный стенд корпуса транспортного средства, способный испытывать различные характеристики. 13 ил.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения

Наверх