Снижение вибронагруженности корпуса и оборудования транспортной гусеничной машины на основе анализа и корректировки путей распространения вибраций
DOI:
https://doi.org/10.14529/engin260301Ключевые слова:
вибрации, частотные возмущения, метод конечных элементов, динамическая системаАннотация
Данное исследование направлено на поиск эффективных направлений совершенствования существующих вариантов конструкции корпуса транспортной гусеничной машины (ТГМ) посредством повышения модальных свойств и обеспечения структурной стабильности элементов конструкции. Также выявлены отдельные аспекты процесса программного моделирования с применением современных методов структурного анализа разработанных моделей. В содержании описаны условия проведения экспериментального исследования и результаты обработки полученных данных модального анализа конструкции корпуса, направленные на идентификацию и снижение вибрационных процессов, возникающих в динамической системе. Для достижения поставленной цели необходимо определить порядки вибрации с наибольшими амплитудами, идентифицировать источники возмущения и обосновать необходимость рассмотрения вибрации в интервалах возможного совпадения собственных частот. Исследование проводилось с применением численно-программного и структурного анализа разработанных моделей на основе комбинированного расчетно-экспериментального подхода. По результатам этапа научно-исследовательской работы получены ценные научно-технические результаты: определены порядковые спектры с наибольшей амплитудой колебаний представленных вариантов исполнения корпуса; идентифицированы источники возмущения – возбуждающие частоты технологического оборудования, вынесенного за обитаемое пространство машины; определена степень расхождения полученных результатов расчета с результатами эксперимента. Данные исследования позволили в полной мере оценить степень влияния вибрационных колебаний на отдельные элементы конструкции корпуса, что влияет на стабильность выполнения технологических операций. Экспериментальная часть исследования заключалась в проведении стационарных испытаний с сопутствующими замерами динамических характеристик, по результатам которых оценена вибрационная устойчивость корпусных элементов к внешним частотным возмущениям, выполнен сравнительный анализ полученных расчетных значений с действительными и предложен ряд технических предложений, направленных на обеспечение заданных параметров жесткости.Библиографические ссылки
1. Piancastelli L., Raboni L., Leon-Cardenas C. Soft terrain CFD simulation for tracked vehicles // Cogent Engineering. 2025. Vol. 12, no. 1. https://doi.org/10.1080/23311916.2025.2473349
2. Vardi H., Vantsevich V., Gorsich D. Heavy Tracked Vehicles: Preliminary Design for Mobility // SAE Technical Paper. 2025. no. 2025-01-8337. https://doi.org/10.4271/2025-01-8337
3. Generation mechanism and control of high-frequency vibration for tracked vehicles / P. Wang, X. Rui, F. Liu et al. // International Journal of Mechanical System Dynamics. 2023. Vol. 3, no. 2. P. 95–182.
4. Держанский В.Б., Тараторкин И.А. Стабилизация движения быстроходной гусеничной машины. Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2012. 62 с.
5. Чобиток В.А. Теория движения танков и БМП. М.: Военное изд-во Министерства обороны СССР, 1984. 266 с.
6. Романченко М.К. Вибрационная защита // Технические науки в России и за рубежом: материалы II Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2012 г.). М.: Буки-Веди, 2012. С. 131–133.
7. Артеменко Е.М. Совершенствование виброизоляции силовых агрегатов для снижения динамических нагрузок корпуса гусеничных машин: дис. ... канд. техн. наук. Барнаул, 2004. 22 с.
8. Mezyk A., Kciuk S., Klein W. Modelling and investigation of dynamic parameters of tracked vehicles // Mechanics and Mechanical Engineering. 2011. Vol. 15, no. 4. P. 115–130.
9. Zafer N., Aybar U. Vibration Analysis and Optimization of a Tracked Armored Vehicle // J. Vib. Eng. Technol. 2023. Vol. 11. P. 3177–3184.
10. Numerical Prediction of Ride Comfort of Tracked Vehicle Equipped with Novel Flexible Road Wheels / Y. Deng, Z. Wang, Y. Zhao et al. // Chin. J. Mech. Eng. 2024. Vol. 37. P. 85.
11. Sacka M.L. A systems engineering approach to improving vehicle NVH attribute management: Master's Thesis. Cambridge: Massachusetts Institute of Technology, 2008.
12. Imregun M., Visser W.J., Ewins D.J. Finite element model updating using frequency response function data – I. Theory and initial investigation // Mech. Syst. Signal Process. 1995. Vol. 9, no. 2. P. 187–202. https://doi.org/10.1006/mssp.1995.0015
13. Hönlinger M., Glauch Y., Steger G. Modelling and simulation in the design process of Armored vehicles // RTO AVT Symp. on reduction of military vehicle acquisition time and cost through advanced modelling and virtual simulation. 2002.
14. Wang X. Vehicle noise and vibration refinement. Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2010.
15. Analysis of the Vibration Characteristics of a Moving Tracked Vehicle Considering the Powertrain Magnetorheological Damping System / Y. Tao, X. Rui, F. Liu et al. // Appl. Sci. 2025. Vol. 15. P. 8997. https://doi.org/10.3390/app15168997
16. Analysis of modal frequency optimization of railway vehicle car body / W. Sun, J. Zhou, D. Gong, T. You // Adv. Mech. Eng. 2016. Vol. 8, no. 4. P. 1–12. https://doi.org/10.1177/1687814016643640
17. Khan A.M., Khalil M.S., Azad M.M. Estimation of Vibration-Induced Fatigue Damage in a Tracked Vehicle Suspension Arm at Critical Locations Under Real-Time Random Excitations // Machines. 2025. Vol. 13. P. 257. https://doi.org/10.3390/machines13040257
18. Xin-yong Q., Ying J., Cheng G. Vibration Response and Evaluation Method of High-Speed Tracked Vehicles Driving Off-Road // Shock and Vibration. 2022. https://doi.org/10.1155/2022/2866236
19. Gocer I., Baslamisli S.C. A Slip-Based Model Predictive Control Approach for Trajectory Following of Unmanned Tracked Vehicles // Machines. 2025. Vol. 13. P. 817. https://doi.org/10.3390/machines13090817
20. Wasfy T., O’Kins J., Ryan D. Experimental Validation of a Multibody Dynamics Model of the
Suspension System of a Tracked Vehicle // SAE Technical Paper. 2024. no. 2024-01-3312. https://doi.org/10.4271/2024-01-3312
21. Jakati A., Banerjee S., Chidambaram J. Development of Mathematical Models, Simulating Vibration Control of Tracked Vehicle Weapon Dynamics // Defence Science Journal. 2017. Vol. 67, no. 4. P. 465. http://dx.doi.org/10.14429/dsj.67.11532
22. ISO 8608:2016. Mechanical vibration – Road surface profiles – Reporting of measured data. 2016.
23. Múčka P. Simulated road profiles according to ISO 8608 in vibration analysis // Journal of Testing and Evaluation. 2018. Vol. 46, no. 1. P. 405–418.
24. Liu X., Zhang X. A new load bearing capacity assessment method of the road pavement based on surface strain and the spectrum of the acceleration // SN Appl. Sci. 2024. Vol. 5. P. 169.
25. Li Y., Su Y., Zhou X. et al. Trajectory Tracking Based on Pure Pursuit Control for Unmanned Tracked Vehicle Considering Track Slipping Characteristics // Int. J. Automot. Technol. 2025. https://doi.org/10.1007/s12239-025-00329-2
26. Miao Y., Wang G., Rui X. Dynamics modeling, simulation, and optimization of vibration characteristics of the tracked vehicle system // Journal of Vibration and Control. 2021. Vol. 27, no. 21–22. P. 2451–2465. https://doi.org/10.1177/1077546320961694
