Рассматривается проблема упругого скольжения в контакте колесо — поверхность дороги. Разработана математическая модель взаимодействия поверхностей. Представленная модель предполагает, что деформационными процессами поверхности дороги можно пренебречь. Колесо моделируется в виде совокупности секторов упругого обода, закреплённых на упругом диске. На динамику модели основное влияние оказывают: сила взаимодействия секторов обода с центром колеса, сила межсекторного взаимодействия и сила контактного взаимодействия с поверхностью. Проведены экспериментальные исследования с использованием методов численного моделирования. Выявлено, что существует зависимость величины срывной нагрузки от других свойств колеса. Результаты работы представляют интерес для решения задач управления движением колеса с позиции предотвращения срыва контакта. Применённый целостный подход позволит выявить эмерджентность, оказывающую влияние на результирующую траекторию системы.
система колесо — поверхность дороги, деформация, сила трения, упругое скольжение.
Введение. Проблеме динамики взаимодействия колеса с полотном посвящены многочисленные исследования. При этом анализ динамической системы машины основывается на изучении взаимодействия этой системы с динамической связью, формируемой трибосопряжением в области контакта. В известных исследованиях динамическая характеристика фрикционного узла рассматривается как заданная: её параметры не зависят от упругих свойств колеса [1–4]. В отличие от этих работ в предлагаемом исследовании доказывается, что свойства формируемой фрикционной связи не являются инвариантными к упругим характеристикам колеса. Тем самым уточняются и дополняются многие известные свойства системы.
Данная работа посвящена уточнению закономерностей формирования упругих характеристик обода колеса и их влияния на трибологические свойства пятна контакта, обусловливающие режим его функционирования (сцепление/скольжение).
1. Заковоротный, В. Л. Динамика трибосистем. Самоорганизация, эволюция / В. Л. Заково-ротный. - Ростов-на-Дону : Изд. центр Дон. гос. техн. ун-та, 2003. - 502 с.
2. Заковоротный, В. Л. Проблемы динамики транспортных трибосистем / В. Л. Заковоротный, В. В. Шаповалов // Сборка в машиностроении, приборостроении. - 2005. - № 12. - 502 с.
3. Заковоротный, В. Л. Исследование комплексного коэффициента трения / В. Л. Заково-ротный, В. В. Шаповалов // Трение и износ. - 1987. - № 12. - С. 22-24.
4. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия / К. Джонсон. - Москва : Мир, 1989. - 509 с.
5. Ляпушкин, Н. Н. Модель сцепления и динамика дислокаций / Н. Н. Ляпушкин // Мир транспорта. - 2004. - № 11 - С. 10-15.
6. Марков, Д. П. Коэффициенты трения и сцепления при взаимодействии колёс с рельсами / Д. П. Марков // Вестн. Всерос. НИИ ж.-д. трансп. - 2005. - № 4. - С. 3.
7. Лапшин, В. П. Модель связи упруго-вязкого смещения поверхности колеса относительно рельса с тяговыми характеристиками / В. П. Лапшин, И. А. Туркин, С. В. Носачёв // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - № 5. - С. 40-49.
8. Носачёв, С. В. Модель упругого скольжения в системе «колесо - поверхность дороги» / С. В. Носачёв, М. В. Чувейко // Вестн. Дон. гос. техн. ун-та. - 2013. - № 3-4 (72-73). - С. 111-116.
