ПРЕДСТАВЛЕНИЕ НОВОЙ ТЕОРИИ КАЧЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ОПИСАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ВЕДОМОГО КОЛЕСА ЛОКОМОТИВА (АВТОМОБИЛЯ)

Дата поступления: 
22.01.2018
Библиографическое описание статьи: 

Коронатов В. А. Представление новой теории качения на примере описания движения ведомого колеса локомотива (автомобиля) / В. А. Коронатов // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ‑ 2018. ‑ Т. 57, № 1. ‑ С. 49–60. ‑ DOI: 10.26731/1813-9108.2018.1(57). 49-60

Год: 
2018
Номер журнала (Том): 
УДК: 
531: 534.013: 622.24: 622.23.01
DOI: 

10.26731/1813-9108.2018.1(57).49-60

Файл статьи: 
Страницы: 
49
60
Аннотация: 

Предложен новый качественный метод, позволяющий учитывать динамику процессов в пятне контакта колеса с полотном дороги, не определяя при этом контактные напряжения. Последнее означает, что исключается необходимость в использовании полуэмпирических соотношений в виде закона Герца, которые принято вводить для нормальных напряжений при установлении закона их распределения. Метод дает возможность устанавливать аналитические зависимости для силовых компонент через кинематические величины. Получены такие результаты: а) сила сопротивления качению зависит прямо пропорционально от скорости скольжения и обратно – от угловых скоростей качения и верчения; б) момент сопротивления качению зависит прямо пропорционально от угловой скорости качения и обратно ‑ от скорости скольжения и угловой скорости верчения; в) момент сопротивления верчению зависит прямо пропорционально от угловой скорости верчения и обратно ‑ от угловой скорости качения и скорости скольжения.

Приведенные зависимости качественно совпадают с результатами академика РАН В. В. Козлова, которые были получены с использованием лагранжевого формализма, когда, в отличие от обычной механики, постулировался обобщенный закон сухого трения. При этом в механике В. В. Козлова возникают трудности в физической интерпретации таких результатов, а в новой теории, построенной в рамках существующих законов механики, ‑ нет. Новый метод позволил построить новую теорию качения, отличную от существующих теорий, которая позволяет устанавливать качественные особенности в движении колеса. Например, определять критические скорости скольжения или качения, при которых меняются возможные  режимы движения колеса: чистое качение, качение с проскальзыванием или чистое скольжение. Возможности новой теории показаны на примере описания движения ведомого колеса локомотива (автомобиля).

Список цитируемой литературы: 

1.   Кожевников И.Ф. Динамика колес с деформируемой периферией. Обзор // Задачи исследования устойчивости и стабилизации движения. М. : Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, 2009. 53–84 с.

2.   Саркисов П.И., Попов С.Д. Обзор моделей нестационарного качения колеса с упругой шиной по недеформируемому опорному основанию // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 12. URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/transport/1129.html (дата обращения 27.10.2017).

3.   Голечков Ю.И., Корольков Е.П. О моделях контактного взаимодействия колеса и рельса в динамике транспортных систем // Наука и техника транспорта. 2011. No. 3. 39–43 с.

4.   Hertz H. Uber die Beruhrung fester elastischer Korper. - J. Reine undAngewandte Mathematica l882, Vol. 92, рр. 156–171.

5.   Svendenius J. Tire Models for Use in Braking Applications // Department of Automatic Control Lund Institute of Technology. Lund, 2003. 95 p.

6.   Горячева И.Г. Механика фрикционного взаимодействия. М. : Наука, 2001. 478 с.

7.   Джонсон К. Механика контактного взаимодействия. М. : Мир, 1989. 510 с.

8.   Carter F.W. On the Stability of Running of Locomotives // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A. 1928. 121. 585–611.

9.   Carter F.W. The electric locomotive // Proc. Inst. Civil Engn. 1916. Vоl. 201. P. 221-252. Discussion pages 253–289.

10. Kalker J.J. Simplified theory of rolling contact // Delft progress report. Series C: Mechanical and aeronautical engineering and shipbuilding. 1973. Vol. 1. Pp. 1–10.

11. Kalker J.J., Piotrowski J. Some new results in rolling contact // Vehicle System Dynamics. 1989. Vol. 18. P. 223–242.

12. Kalker J.J. Survey of wheel-rail rolling contact theory //Vehicle system dynamics. 1979. Vol. 5. Pp. 317–358.

13. Jonson K.L., Vermeulen P.J. Contact of non-spherical bodies transmitting tangential forces // J. of Appl. Mech. 1964. Vol. 31. No. 2. P. 339-340. Halling J. Microslip between a rolling element and its track arising from geometric conformity // J. of Mech. Engineering science. 1964. Vol.  6. No. 1. Pp. 64–73.

14. Bakker E., Paceka H.B., Lidner L. A new tyre model with applications in vehicle dynamics studies // 4th Autotechnologies Conference, Monte Carlo 1989, SAE Paper 890087. Pp. 83–95.

15. Левин М.А., Фуфаев Н.А. Теория качения деформируемого колеса. М. : Наука, Физматлит, 1989. 272 с.

16. Андронов А.А., Журавлев В.Ф. Сухое трение в задачах механики. М. : Регулярная и хаотическая динамика ; Ижевск : Ин-т компьют. исслед., 2010. 184 с.

17. Журавлев В.Ф. О модели сухого трения в задаче качения твердых тел // ПММ. 1998. Т. 62. Вып. 5. С. 762–767.

18. Журавлев В.Ф. Закономерности трения при комбинации скольжения и верчения // Изв. РАН. МТТ. 2003. No. 4. С. 81–88.

19. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. О механизме явления шимми // Докл. РАН. 2009. Т. 428. No. 6. С. 761–765.

20. Журавлев В.Ф., Климов Д.М. Теория явления шимми // Изв. РАН. МТТ. 2010. No. 3. С. 22–29.

21. Киреенков А.А. Связанные модели трения скольжения и качения // ДАН. 2008. Т. 419. No. 6. С. 759–762.

22. Киреенков А.А. Связанная модель трения скольжения и качения в динамике тел на шероховатой плоскости // Изв. РАН. МТТ. 2008. No. 3. С. 116–131.

23. Бейкер Дж. (мл.), Грейс-Моррис П. Аппроксимация Паде : пер. с англ. М. : Мир, 1986. 502 с.

24. Контенсу П. Связь между трением скольжения и трением верчения и ее учет в теории волчка // Проблемы гироскопии. М. : Мир, 1967. С. 70–77.

25. Коронатов В.А. Новая теория качения на примере описания движения ведущего колеса локомотива (автомобиля) // Системы. Методы. Технологии. 2017. No.4 (36). 78–86 с.

26. Rynolds O. On rolling friction // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1876. Vol. 166 (I). Pp. 155–174.

27. Козлов В.В. Лагранжева механика и сухое трение // Нелинейная динамика. 2010. Т. 6. No. 4. С. 855–868.

28. Журавлев В.Ф. Отклик на работу В.В. Козлова «Лагранжева механика и сухое трение» (НД, 2010, Т. 6, No.4) // Нелинейная динамика. 2011. Т. 7. No. 1. С. 147–149.