Исследование динамической нагруженности привода водометных движителей амфибийных гусеничных машин
Автор: Ненашев Павел Николаевич, Абдулов Сергей Владимирович, Держанский Виктор Борисович, Тараторкин Игорь Александрович, Тараторкин Александр Игоревич, Волков Александр Александрович
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 4 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
В статье приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований динамической нагруженности привода водометных движителей (ПВД) амфибийных гусеничных машин (АГМ). Актуальность исследования состоит в необходимости повышения ресурса элементов привода. Цель исследования состоит в изучении причин формирования высокой динамической нагруженности привода. Для достижения цели решаются следующие задачи: 1 - разрабатывается расчетная схема системы «двигатель - трансмиссия - водоходный движитель - машина» и выполняется имитационное моделирование динамики системы; 2 - приводятся результаты экспериментального исследования динамической нагруженности привода водоходного движителя в процессе движения амфибийной гусеничной машины на плаву; 3 - выполняется статистическая обработка результатов теоретического и экспериментального исследования и оценка их сходимости; 4 - уточняется алгоритм проектного расчета с учетом динамических эффектов, возникающих в приводе водометного движителя. При решении поставленных задач выполнено имитационное моделирование динамики системы на основе разработанной математической модели с использованием методов теоретической механики, дифференциального и интегрального исчисления. Анализ динамических процессов осуществлялся с применением прикладного программного продукта LMS Imagine.Lab Amesim. Верификация математической модели и принимаемых допущений производилась при экспериментальном исследовании нагруженности ПВД АГМ. При автоматизированной обработке результатов экспериментальных исследований применялись методы математической статистики, теории вероятности и модального анализа. Обработка осуществлялась в прикладном программном обеспечении Power Graph Professional. Анализ результатов имитационного моделирования показал, что повышенная динамическая нагруженность привода водометного движителя возникает вследствие «биений» и резонансов в динамической системе при потере устойчивости колебательных процессов, приводящих к возникновению значительных амплитуд виброускорений. При этом проявляется эффект самопроизвольного ослабления болтовых соединений в нелинейной системе, описанный И.И. Блехманом. Результаты исследования позволили уточнить алгоритм проектного расчета и могут быть использованы при проектировании приводов водометных движителей амфибийных машин.
Динамическая нагруженность, математическая и имитационная модели, эксперимент, оценка адекватности
Короткий адрес: https://sciup.org/147233490
IDR: 147233490 | DOI: 10.14529/engin200404
Список литературы Исследование динамической нагруженности привода водометных движителей амфибийных гусеничных машин
- Степанов, А.П. Проектирование амфибийных машин / А.П. Степанов. – М.: Мегалион, 2007. – 420 с.
- Справочник по теории корабля. В 3 т. Т. 1: Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители / под ред. Я.И. Войткунского. – Л.: Судостроение, 1985. – 768 с.
- Движители быстроходных судов / М.А. Мавлюдов, A.A. Русецкий, Ю.М. Садовников, Э.А.Фишер. – Л: Судостроение, 1982. – 280 с.
- Папир, А.Н. Водомётные движители малых судов / А.Н. Папир. – Л., Судостроение – 1970 – 254 с.
- Куликов, С.В. Водомётные движители / С.В. Куликов, М.Ф. Храмкин. – Л.: Судостроение, 1980. – 312 с .
- Пантелеев, В.Ф. Расчеты деталей машин: учебное пособие / В.Ф. Пантелеев. – 3-е изд., перераб. и доп. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2005. – 164 с.
- Блехман, И.И. Вибрационная механика / И.И. Блехман. – М.: Физматлит, 1994. – 400 с.
- Об износе оборудования в условиях вибрации и ударных нагрузок / И.И. Блехман, Л.И. Блехман, В.Б. Васильков и др. // Вестник научно-технического развития. – 2018. – № 11. – С. 3–14.
- Zhu, M.H. On the mechanisms of various fretting wear modes / M.H. Zhu, Z.R. Zhou // Tribology International. – 2011. – Vol. 44. – P. 1378–1388.
- Liu, Y. Evaluation of fretting wear based on the frictional work and cyclic saturation concepts / Y. Liu, J.-Q. Xu, Y. Mutoh // International Journal of Mechanical Sciences. – 2008. – Vol. 50. – P. 897–904.
- Helmi, A. A generalized fretting wear theory/ A. Helmi // Tribology International. – 2009. Vol. 42. – P. 1380–1388.
- Биргер, И.А. Расчет на прочность деталей машин: справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шор, Г.Б. Иосилевич. – М.: Машиностроение, 1993. – 640 с.
- Liang, D. Decision fusion system for bolted joint monitoring / D. Liang, S.–F. Yuan // Shock and Vibration. – 2015. – Vol. 2015. – Article ID 592043.
- Experimental study on initial loss of tension in bolted joints / L. Zhu, J. Hong, G. Yang, X. Jiang // Journal of Mechanical Engineering Science. – 2015. – Vol. 230, no. 10. – P. 35–54.
- Junker, G. New Criteria for Self-Loosening of Fasteners Under Vibration / G. Junker // SAE Technical. – 1969. – P. 69005. – https://doi.org/10.4271/690055.
- Pai, N.G. Experimental study of loosening of threaded fasteners due to dynamic shear loads / N.G. Pai, D.P. Hess // Journal of Sound and Vibration. – 2002. – Vol. 253, no. 3. – P. 585–602.
- Pai, N.G. Three-dimensional finite element analysis of threaded fastener loosening due to dynamic shear load / N.G. Pai, D.P. Hess // Engineering Failure Analysis. – 2002. – Vol. 9, no. 4. – P. 383–402.
- Kasei, S. A study of self-loosening of bolted joints due to repetition of small amount of slippage at bearing surface / S. Kasei // Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing. – 2007. – Vol. 1, no. 3. – P. 358–367.
- Izumi, S. Small Loosening of Bolt-nut Fastener Due to Micro Bearing–Surface Slip: A Finite Element Method Study / S. Izumi, M. Kimura, S. Sakai // Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering. – 2007. – Vol. 1, no. 11. – P. 1374–1384.
- Investigation into the self-loosening behavior of bolted joint subjected to rotational loading / T. Yokoyama, M. Olsson, S. Izumi, S. Sakai // Engineering Failure Analysis. – 2012. – Vol. 23. – P. 35–43.
- Fujioka, Y. Rotating looseningmechanism of a nut connecting a rotary disk under rotating–bending force / Y. Fujioka, T. Sakai // Journal of Mechanical Design. – 2005. – Vol. 127, no. 6. – P. 1191–1197.
- Chen, Ya. Self–Loosening Failure Analysis of Bolt Joints under Vibration considering the Tightening Process / Ya. Chen, Qiang Gao, Zhenqun Guan // Shock and Vibration. – 2017. – Vol. 2017. – Article ID 2038421. – https://doi.org/10.1155/2017/2038421.
- Проектирование трансмиссий автомобилей: cправочник / под общ. ред. А.И. Гришкевича. – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с.
- Колчин, А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учебное пособие для вузов / А.И. Колчин, В.П. Демидов. – 4-е изд. – М.: Высш. Школа, 2008. – 496 с.
- Гимадиев, А.Г. LMS Imagine.Lab AMESim как эффективное средство моделирования динамических процессов в мехатронных системах: учебное пособие / А.Г. Гимадиев, П.И. Грешняков, А.Ф. Синяков. – Самара: СамНЦ РАН, 2014. – 138 с.
- LMS Imagine.Lab Amesim. Integrated simulation platform for multi-domain mechatronic systems simulation. – http://www.plm.automation.siemens.com.
- LMS Imagine.Lab AMESim. Reference guide [Электронный ресурс]: электрон. дан. и прогр. (46,8 Мб)., 2013. – 1 электрон. опт. диск (CDROM).
- Волков, А.А. Повышение скорости движения в повороте быстроходной гусеничной машины на основе совершенствования алгоритмов управления движением: автореф. дис. … канд. тех. наук / А.А. Волков. – РИЦ Курганского гос. ун-та, Курган., 2018. – 24 с.
- Биргер, И.А. Резьбовые и фланцевые соединения / И.А. Биргер, Г.Б. Иосилевич. – М.: Машиностроение, 1990. – 367 с.
- Игнатов, А.В. Преимущества клеевой фиксации резьбы / А.В. Игнатов, Н.С. Кечаев // Метизы. – 2002. – № 3.__
- Loctite. Worldwide design handbook. – Loctite European Group, Munich, Germany, 1998 – 450 p.
- ТУ 2242–003–50686066–2003. Анаэробный клей-герметик АНАКРОЛ®–202.
