СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕОРИИ ШИММИ КОЛЕСА 5
1.1 История создания и развитие классической теории шимми колеса 5
1.2 Учет упругих деформаций пневматиков при качении в рамках
классических моделей шимми 10
1.3 Уточнение классических теорий шимми колеса 12
1.4 Теории качения твердых тел с проскальзыванием 14
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ОСНОВНОЙ СТОЙКИ
ШАССИ 17
3 ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ СИСТЕМЫ
«СТОЙКА-КОЛЕСО» 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
Название «шимми» обозначает определенный вид автоколебаний колеса шасси самолета, возникающих вследствие развития неустойчивости прямолинейного качения. Название «шимми», принятое в отечественной литературе, происходит от популярного в начале XX в. танца, для которого характерно быстрое покачивание плечами вправо-влево. Частота и амплитуда колебаний в каждом конкретном случае зависят от конкретных характеристик элементов конструкции.
Актуальность изучения «шимми» объясняется большой опасностью данного типа колебаний, возникающих на больших скоростях движения. Даже самые опытные гонщики могут попасть в связанную с «шимми» аварийную ситуацию, что регулярно наблюдается в соревнованиях на трассах шоссейно¬кольцевых мотогонок. В авиации были случаи разрыва колёс и излома стоек шасси, разрушение крыльев самолетов и лопастей вертолетов.
Явление шимми выражается в совместном интенсивном движении колеса по рысканию, в боковом и продольном направлениях, вызванном взаимодействием между взлетно-посадочной полосой, пневматиком, колесной стойкой и планером летательного аппарата (ЛА). Типичная частота колебаний лежит в диапазоне 10-30 Гц, при этом амплитуда может возрастать до уровня, влияющего на работоспособность пилота или приводящего к разрушению элементов конструкции шасси и планера. Шимми обычно, наблюдается на носовой стойке шасси с ориентирующимся колесом, но может возникать и на неуправляемых главных стойках. Последний случай является наименее исследованным, обладает рядом особенностей и представляет существенный интерес, как с теоретической точки зрения, так и с точки зрения конструктивных мер по его минимизации при проектировании шасси ЛА.
Для колебаний типа «шимми» главных стоек шасси самолета характерны следующие характерные особенности:
- высокая скорость качения, в 1,5-2 раза превышающая критическую скорость качения колеса носовых стоек;
- возникновение колебаний при нестационарном качении на начальном этапе пробега;
- существенное проскальзывание колеса относительно опорной поверхности при раскрутке.
Существенное проскальзывание колеса относительно поверхности на начальном этапе пробега ставит под вопрос корректность неголономной формулировки (механической системы, на которую, кроме геометрических, накладываются и кинематические связи, которые нельзя свести к геометрическим) условия качения и пренебрежения влиянием сил трения в области контакта колеса с полосой. Незначительные деформации пневматика колеса на начальном этапе пробега при малой вертикальной нагрузке, в свою очередь, ставят под вопрос решающее влияние деформирования колеса на характер его качения.
Так как основные стойки конструктивно не увязываются с демпферами колебаний, то устранение автоколебаний возможно в основном за счет изменения инерционных и упругодемпфирующих характеристик системы «стойка-колесо», что требует углубленного исследования динамики системы.
Описанные выше особенности шимми колес основных стоек шасси представлены в научно-технической литературе весьма скудно, теоретические исследования ограничены рядом современных фундаментальных работ в области теории качения твердых тел с трением, а прикладные работы по данному направлению для использования при проектировании летательных аппаратов отсутствуют.
Цель работы:
1 Проанализировать существующие теории явления «шимми»;
2 Построить компьютерную модель на основе программных средств пакета MATHCAD;
3 Выполнить серию модельных расчетов и исследовать влияние различных параметров системы «стойка-колесо» на характеристики автоколебаний.
В рассмотренных случаях качения «стойки-колеса» выяснили, что увеличение массы колеса приводит к раскачке «стойки-колеса». Повышение жесткости на кручение и коэффициента демпфирования обеспечивает затухание начального отклонения.
Способы борьбы с «шимми».
Удобным и эффективным средством борьбы с «шимми» является установка на передней стойке шасси демпферов - гасителей колебаний. Чаще применяют гидравлические гасители колебаний поршневого типа.
В целом, для эффективного подавления колебаний типа «шимми» необходимо:
1 Регулировать инерционные характеристики колеблющихся тел;
2 Регулировать жесткость связей;
3 Регулировать давление в пневматике;
4 Применять гасители колебаний.
