Contribution to research of thermal loads in commercial vehicles powertrain mounts / Приложение к исследованию тепловой нагрузкиопоры силового привода грузового автомобиля / Prilog istraživanju toplotnih opterećenja oslonaca pogonske grupe teretnog motornog vozila

2017

Vojnotehnički Glasnik, Vol 65, Iss 4, Pp 882-903 (2017)

Due to the effects of excitations of road micro-roughness and the powertrain as well as due to the conditions of movement (acceleration, braking, curvilinear movement), the weights of commercial vehicles perform complex spatial oscillations. The negative impact of these movements or dynamic loads caused by them and transmitted to the supporting system of the vehicle can be reduced by a proper selection of the position and characteristics of the powertrain mounts. Elastic and damping forces in mounts perform mechanical work that turns into heat energy. Theoretical, experimental and combined methods can be used for the analysis of thermal loads of mounts. In this paper, research was carried out with theoretical methods using a mechanical model of the powertrain. Vibrations were observed on a freight vehicle powertrain of FAP 1314 middle-class vehicles. Bearing in mind the presence of classical (rubbermetal) and hydraulic mounts in modern commercial vehicles, the authors analysed the thermal loads of the mentioned vehicle type using a mathematical model. / Под действием возбуждений, возникающих в результате микрошероховатости дорог, трансмиссии, а также условий движения (ускорение, торможение, криволинейное движение), массы коммерческих транспортных средств совершают сложные колебательные движения. Негативное воздействие этих перемещений, а соответственно и динамических нагрузок на опорную систему транспортного средства, может быть снижено при соответствующем выборе положения и характеристик опоры силового агрегата. Как показывает практика, при согласовании характеристик опоры силового привода чаще всего учитываются такие факторы, как минимальный шум и вибрации транспортного средства, в то время как проблеме тепловых нагрузок, которым они подвергаются при эксплуатации, практически не уделяется никакого внимания. Необходимо учитывать тот факт, что повышенные тепловые нагрузки неизбежно приводят к повреждению опоры и ухудшению ее характеристик. Следует отметить, что силы упруго-демпферных опор выполняют механическую работу, преобразуя механическую энергию в тепловую. Анализ тепловых нагрузок на опоры может быть выполнен с помощью теоретических, экспериментальных и комбинированных методов. В настоящей работе представлены результаты исследования, полученные на основании теоретических методов и упрощенной механической модели трансмиссии. В ходе исследования испытаны вибрации силового привода грузового автомобиля среднего класса производственной линейки ФАП 1314. С учетом того, что современные грузовые автомобили оснащены как стандартными механическими, так и гидравлическими опорами был проведен анализ тепловой нагрузки с помощью математического моделирования, применяемого в обоих случаях. Исследования проведены с целью определения соотношения тепловой нагрузки стандартных механических и гидравлических опор с помощью математических моделей, таким образом, полученные результаты могут считаться ориентировочными, что является важным фактором на этапе проектирования коммерческого автотранспортного средства. Анализ показал, что количество тепла, вырабатываемого при применении гидравлических опор, значительно выше, чем в случае применения стандартных механических опор. Кроме того, расчет парциальных функций когерентности теплового потока показал, что их значения находятся в диапазоне от 0,216 до 1, что указывает на взаимозависимость между входными значениями и тепловым потоком. Кроме того, доказано, что инерционная сила и крутящий момент оказывают большее влияние на тепловую нагрузку силовых агрегатов, чемвибрационное возбуждение рамы транспортного средства. / Pod dejstvom pobuda od mikroneravnina puteva, pogonske grupe, kao i od uslova kretanja (ubrzavanje, kočenje, krivolinijsko kretanje) mase teretnih vozila vrše složena prostorna oscilatorna kretanja. Negativan uticaj tih kretanja, odnosno dinamičkih opterećenja koje ona izazivaju i prenose na noseći sistem vozila, može se smanjiti pravilnim izborom položaja i karakteristika oslonaca pogonske grupe. U praksi se usaglašavanje karakteristika oslonaca pogonske grupe, najčešće, vrši iz uslova minimalne buke i vibracija vozila, pri čemu se, uglavnom, zanemaruju toplotna opterećenja kojima su oni izloženi u eksploataciji, a zna se da ona neminovno dovode do oštećenja samih oslonaca i narušavanja njihovih karakteristika. Treba napomenuti da elasto-prigušne sile u osloncima vrše mehanički rad koji se pretvara u toplotnu energiju. Analiza toplotnih opterećenja oslonaca može se vršiti korišćenjem teoretskih, eksperimentalnih i kombinovanih metoda. U ovom radu istraživanja su vršena primenom teorijskih metoda uz korišćenje uprošćenog mehaničkog modela pogonske grupe. Pri tome su posmatrane vibracije pogonske grupe teretnog motornog vozila srednje klase iz proizvodnog programa FAP 1314. Imajući u vidu zastupljenost klasičnih (gumeno-metalnih) i hidrauličkih oslonaca pogonske grupe kod savremenih teretnih motornih vozila, u radu su izvršene analize toplotnih opterećenja pomenutog vozila, uz korišćenje matematičkog modela. Realizovana istraživanja imala su za cilj da se utvrdi odnos toplotnih opterećenja klasičnih i hidrauličkih oslonaca, uz pomoć modela, pa se dobijeni rezultati mogu usvojiti kao orijentacioni, što je neophodno u fazi izrade idejnog projekta teretnog motornog vozila. Analiza je pokazala da je razvijena količina toplote kod hidrauličkih oslonaca višestruko veća nego u slučaju korišćenja klasičnih oslonaca. Pored toga, izračunate parcijalne funkcije koherenci toplotnog fluksa su pokazale da su njihove vrednosti u intervalu 0,216 do 1, što ukazuje na to da postoji veza između ulaznih veličina i toplotnog fluksa. Pri tome, veći uticaj na toplotna opterećenja oslonaca pogonske grupe imaju inercijalna sila i obrtni moment motora nego oscilatorne pobude okvira vozila.

article

English

University of Defence in Belgrade, 2017.

excitation, commercial vehicles, mounts, modeling, powertrain, heat, возбуждение, коммерческий автотранспорт, опоры, моделирование, силовой привод, теплота, pobuda, komercijalna vozila, oslonci, modeliranje, pogonska grupa, toplota, Military Science, Engineering (General). Civil engineering (General), TA1-2040