1. Анализ сроков службы паса

• Название: 1. Анализ сроков службы паса
• Дата: 09.05.2022
• Размер: 5.78 Mb.
• Имя файла: bibliofond_586584.rtf
• Тип: Анализ; #518899
• страница: 3 из 4

В практике частоту колебаний можно определить числом колебаний в минуту:

Связь между частотами ω и n определяется из равенства:

Таким образом, с увеличением жесткости подвески с + ∆с, соответственно увеличивается и частота собственных колебаний.

Выполнив преобразования получим:

Исходя из анализа этого равенства можно сделать вывод, что в результате остаточной деформации упругих элементов подвески автомобиля, частота ее собственных колебаний будет также возрастать, увеличивая ударные нагрузки, действующие на пожарную надстройку ПАСА. При этом ускорение отдельных элементов (сопряжений, отдельных узлов, агрегатов) подрессоренных масс при форсированном режиме движения достигает больших величин и имеет широкий спектр частот. Этот спектр можно условно разделить на два диапазона: колебания низкой частоты (0…25 Гц), создаваемые взаимодействием автомобиля с дорогой, и высокой частоты (свыше 25 Гц), обусловленные неравномерностью работы двигателя и агрегатов трансмиссии, дополнительной трансмиссии и пожарного насоса. Заслуживает внимания низкочастотный спектр колебаний, который зависит от условий движения, параметров подвески и автомобиля.

При расчетах колебаний пожарной надстройки в низкочастотном диапазоне все подрессоренные массы можно объединить в одну массу mo с моментом инерции Iy относительно поперечной оси, проходящей через центр масс, и Ix - относительно продольной.

Исключением являются ПАСА для перевозки жидких огнетушащих веществ. В этом случае жидкий груз учитывается с определением приведенного момента инерции относительно поперечной и продольной осей. При оценке плавности хода пожарных автоцистерн необходимо также учитывать возможное совпадение частот собственных колебаний жидкого груза в цистерне и подрессоренной массы автомобиля с частотой вынужденных колебаний (от неровностей дороги), что может привести к существенному повышению амплитуды колебаний.

Расчетная схема одномассовой колебательной системы вынужденных колебаний подвески автомобиля приведена на рисунке 3.2.

Система подвески состоит из

подрессоренной массы mп, упругих элементов с жесткостью с + ∆с, гасящего устройства (амортизатора) с сопротивлением, равным К.

Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний динамической одномассовой системы с одной степенью свободы имеет следующий вид:

или, сделав преобразование, получим:

где Z - перемещение центра массы системы;

- сопротивление подвески;

q (t) - возмущающая сила, которая действует на систему;
- частота колебаний, Гц.
Одномассовая колебательная система, представленная на рис.3.2, не полностью отражает действительный колебательный процесс, который происходит при движении ПАСА по неровной дороге. Автомобиль представляет собой сложную динамическую систему, которая состоит из большого количества масс, соединенных различными упругими связями. Колебательные процессы возникают в результате взаимодействия ПАСА с дорогой, причем возмущающие силы зачастую значительно больше по величине по сравнению с грузопассажирским транспортом.

Подрессоренные массы автомобиля при движении по неровной дороге могут совершать сложное колебательное движение с шестью степенями свободы. При этом кузов может перемещаться поступательно вдоль трех взаимно перпендикулярных осей X,Y,Z и одновременно иметь угловые перемещения относительно каждой из указанных осей (рис.3.3).

В наибольшей степени плавность хода грузопассажирского транспорта определяется колебаниями в вертикальной плоскости - поступательные вертикальные перемещения относительно вертикальной оси (подпрыгивание) и угловое колебание кузова в продольной плоскости автомобиля (галопирование). Для ПАСА с его кратковременным движением к месту вызова с максимально возможной, безопасной скоростью, плавность хода необходимо рассматривать в тесной взаимосвязи с поперечной устойчивостью против опрокидывания, то есть с учетом угловых колебаний кузова в поперечной плоскости. В процессе форсированного режима движения ПАСА, поперечный крен кузова, колебания его относительно центра крена оказывают существенное влияние как на поперечную устойчивость против опрокидывания, так и на плавность хода автомобиля.

Установлено, что величина предельно допустимого поперечного крена кузова,αх с учетом перемещений жидкого груза в емкости, определяется по формуле:

где mk - масса кузова, кг;

j - боковое ускорение, м/с2;

- плечо крена кузова, м;

mr - масса груза, кг;

Y - смещение центра тяжести жидкого груза в горизонтальном направлении, м;

Zв - смещение центра тяжести жидкого груза в вертикальном направлении, м;

- суммарная угловая жесткость подвески и шин, Н/м.

При оценке плавности хода ПАСА необходимо учитывать значение такого основного параметра подвески, как полный ее ход, который определяется как перемещение по вертикали моста (оси) относительно подрессоренных масс кузова от нижнего до верхнего ограничителей хода. Предельный ход зависимой подвески ПАСА на базе грузовых автомобилей может быть для переднего моста в пределах 0,16…0,22 м и для заднего - 0, 20…0,24 м. ПАСА на базе легковых автомобилей (штабные, АБР) имеют полный ход подвесок несколько больше и составляет 0,18…0,50 м.

Полный ход подвески состоит из хода отбоя ∆от и хода сжатия ∆сж. Ход отбоя - это перемещение моста (оси) от положения, соответствующего статической нагрузке, до нижнего ограничителя. Ход сжатия - это перемещение моста (оси) от статического положения до верхнего ограничителя.

Поскольку, в результате длительной эксплуатации и продолжительной стоянки ПАСА в режиме ожидания величина ∆сж будет неуклонно уменьшаться на величину ∆f (2), то это приведет к возникновению частых ударов в верхний ограничитель хода при движении автомобиля по неровной дороге. С учетом этого необходимо предусматривать, что бы соотношение ∆сж/∆от>1. Такое соотношение можно обеспечить в процессе изготовления в условиях предприятия и ремонта рессор в условиях мастерских учреждения "Производственно-технический центр" областных (г. Минска) УМЧС. Кроме этого, поскольку жесткость подвески оказывает влияние на поперечную устойчивость ПАСА против опрокидывания, заводам изготовителям с целью снижения крена кузова на поворотах необходимо оборудовать переднюю подвеску дополнительно стабилизатором поперечного крена, а рессоры усиливать установкой дополнительных листов.

. В цистерне установить гасители с перфорированными отверстиями, имеющими насадки.

Практика эксплуатации пожарных автоцистерн и экспериментальные исследования показали, что при частичном заполнении емкости жидким грузом происходит его перемещение с ударным взаимодействием в стенки цистерны со значительным снижением устойчивости автомобиля.

Одним из применяемых способов по ограничению перемещения жидкости является установка в цистерне неподвижно закрепленных вертикальных перфорированных поперечных гасителей с круглыми гладкими отверстиями в них. Такая конструкция гасителей, во-первых, не обеспечивает эффективного гашения перемещений жидкости, во-вторых, затрудняет техническое обслуживание и ремонт внутренней полости цистерны и самих гасителей. Из гидравлики известно, что истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке имеет существенное отличие по сравнению с отверстием, имеющим насадок. Патрубок можно считать насадком в том случае, если он увеличивает расход простого отверстия.

Анализ существующих гасителей показывает, что отверстия в них выполнены гладкими с помощью штампов с плоскими цилиндрическими перфораторами.

При движении автоцистерны и торможении жидкий груз перемещается в продольном направлении через отверстия в поперечных гасителях, образуя в каждом гладком отверстии струю. Расход и скорость жидкости при вытекании через отверстие определяется по следующим формулам:

Тогда мощность потока жидкости, вытекающей через выходное отверстие в гасителе, будет равна:

где γ - удельный вес, Н∕м3;

Q - расход жидкости, м3∕с;

υ - скорость истечения жидкости, м∕с;

μ - коэффициент расхода;

ω - площадь отверстия, м2;

Н0 - действующий напор, м;

φ - коэффициент скорости.

Максимальная величина результирующей силы давления жидкости Р в момент времени, когда жидкость вступает в ударное взаимодействие со стенкой цистерны, будет равна:

где МТ - масса жидкости, кг;

jТ - величина замедления при торможении.

Величина замедления при торможении зависит от коэффициента сцепления колеса с дорогой и равна jТ=φgg. Для асфальтобетонных сухих покрытий φg=0,7÷0,8. Отсюда jТ можно принять равным 7-8 м∕с2. Давление жидкости с учетом предыдущего выражения и площади поперечного сечения цистерны равно:

Исходя из анализа применяемых емкостей автоцистерны, можно принять площадь поперечного сечения цистерны 2 м2, а массу перевозимой жидкости 2500 кг.

Определим величину давления Р0:

С учетом соотношения, что 1 м напора равен 9806 Н∕м2, получим расчетную величину Н0:

Анализируя выражение мощности потока жидкости, можно сделать вывод, что при равенстве площадей ω и напоров Н0 кинетическая энергия и пропускная способность при истечении жидкости через отверстие в тонкой стенке и через насадки будет отличаться соответственно значениями коэффициента расхода μ и коэффициента скорости φ.

Значения φ для отверстия в тонкой стенке в среднем имеют большее значение по сравнению с внешним цилиндрическим насадком и составляют соответственно величины φт. с=0,97 и φнас=0,82.

Значения μ для отверстия в тонкой стенке в среднем имеют меньшее значение по сравнению с внешним цилиндрическим насадком и составляют соответственно величины μт. с=0,62 и μнас=0,82.

Если пропускная способность Q внешнего цилиндрического насадка будет больше по сравнению с отверстием в тонкой стенке, то кинетическая энергия струи вытекающей из цилиндрического насадка будет уже меньше, чем у отверстия в тонкой стенке.

Последнее соотношение объясняется тем, что μт. с φт. с2> μнас φнас2, т.е., подставив приведенные численные значения в это неравенство, получим 0,58 (т. с) >0,55 (нас).

Выполним сравнительный анализ потерь напора и коэффициентов скорости и расхода через гладкое отверстие и цилиндрический насадок. Потери напора при истечении из гладкого отверстия будут состоять:

− из потерь при перемещении жидкости через отверстие в тонкой стенке: