До визначення стійкості руху автопоїзда з частково заповненою цистерною
Володимир Сахно, Сергій Цимбал, Денис ПопелишПри проектуванні та виготовленні цистерн для перевезень рідких вантажів необхідно враховувати форму цистерни, рівень заповнення рідиною та природну частоту розбризкування рідини в цистерні, оскільки ці фактори є важливими та впливають на стійкість руху. За невизначеності бічних сил, що діють у частково заповненій цистерні, за основний показник поперечної стійкості автопоїзда-цистерни можна брати максимальну швидкість початку гальмування, за якої ще забезпечується стійкість руху. При дослідженні стійкості руху автопоїзда розглядається зазвичай плоскопаралельний рух його ланок. Приймають, що нормальні реакції опорної поверхні на колеса лівого і правого бортів однакові. За таких умов стійкість руху розглядається для плоскої моделі автопоїзда. Проте при русі автопоїзда з частково заповненою цистерною можуть суттєво змінитися реакції опорної поверхні на колеса ланок автопоїзда. Для визначення цього явища були складені рівняння автопоїзда як у плоскопаралельному русі, так і в поздовжній вертикальній і поперечній площинах.
Інтегрування рівнянь руху виконано для автопоїзда у складі автомобіля-тягача DAF XF95 і напівпричепацистерни, заповненої на 50 % (8000 л) і цього ж автопоїзда з таким же жорстким вантажем. У результаті інтегрування отриманої системи рівнянь було встановлено, що при гальмуванні автопоїзда з частково заповненою цистерною внаслідок руху рідини в самій цистерні виникає бічна сила, що залежить від великої кількості факторів, які аналітично визначити не можливо. Ця сила призводить до зміни нормальних реакцій опорної поверхні на колеса осей і бортів автопоїзда. Водночас реакція на колесах обох бортів автомобілятягача збільшується, а на колесах возика напівпричепа – зменшується. Пояснюється це дією рідкого вантажу на стінки цистерни. При цьому показано, що узагальнюючим параметром, який характеризує стійкість прямолінійного руху автопоїзда з частково заповненою цистерною (50 % від повного об’єму) в режимі гальмування, слід приймати початкову швидкість руху, за якої автомобіль-тягач і напівпричіп не виходять за межі ширини смуги руху. За обраного критерію отримані початкові швидкості гальмування, за яких забезпечується стійкість автопоїзда. Ці швидкості при коефіцієнті зчеплення коліс з опорною поверхнею у межах = 0,6 становили для автопоїзда з жорстким і рідким вантажем відповідно 16,1 і 26,9 м/с. Тому в конструкціях цистерн необхідно передбачити спеціальні пристрої, зокрема внутрішні перегородки, що підвищували б стійкість автопоїзда в процесі гальмування
Використані джерела
[1] Zheng, X., Zhang, H., Ren, Y., Wei, Z., & Song, X. (2017). Rollover stability analysis of tank vehicles based on the solution of liquid sloshing in partially filled tanks. Advances in Mechanical Engineering, 9(6). doi: 10.1177/1687814017703894.
[2] Treichel, Т.Т. et al. (2006). Safety per-formance of tank cars in accidents: Probabilities of ladingloss. Report RA-05e02. Washington: Association of American Railroads.
[3] Wang, W.H., Cao, Q., Ikeuchi, K., & Bubb, H. (2010). Reliability and safetyanalysis methodology for identification of drivers’ erro-neous actions. International Journal of Automotive Technology, 11, 873-881. doi: 10.1007/s12239-010-0104-3.
[4] Zheng, X., Zhang, H., Ren, Y., Wei, Z., & Song, X. (2017). Rollover stability analysis of tank vehicles based on the solution of liquid sloshing in partially filled tanks. Advances in Mechanical Engineering, 9(6). doi: 10.1177/1687814017703894
[5] Tran, V.N., Nguyen, X.N., Vu, V.T., & Dang, T.P. (2022). Rollover stability analysis of liquid tank truck taking into account the road profiles. Journal of Applied Engineering Science, 20(4), 1133-1142. doi: 10.5937/jaes0-36578.
[6] Khalifa, A.F., Arafa, M.H., & El-Sherbini, M.G. (2007). Numerical and experimental analysis of sloshingh in rectangular tanks. Journal of Engineering and Applied Science, 54, 501-516.
[7] Younes, M.F., Younes, Y.K., El-Madah, M., Ibrahim, I.M., & El-Dannanh, E.H. (2007). An experimental investigation of hydrodynamic damping due to vertical baffle arrangements in a rectangular tank. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment, 221(3), 115-123. doi: 10.1243/14750902JEME59.
[8] Chen, Y., Deng, Z., & Wang, Y. (2020). Free liquid surface sloshing in a tank of a moving vehicle and its suppression. Interfacial Phenomena and Heat Transfer, 8(2), 147-163. doi: 10.1615/InterfacPhenomHeatTransfer.2020034199.
[9] Yu, D., Li, X., Liu, H., Ren, Y., Dong, J., & Wang, L. (2015). Theory and experiments on driving stability of tank trucks under dangerous working conditions. Journal of Vibroengineering, 17(5), 2521-2534.
[10] Sakhno, V.P., Poliakov, V.M., & Sharay, S.M. (2021). Articulated buses. Maneuverability and stability. Lutsk: Lutsk National Technical University.
[11] Popelysh, D.M. (2022). To determine the transverse stability of a tank car. Bulletin of the National Transport University. Series: Technical Sciences, 3(53), 291-300. doi: 10.33744/2308-6645-2022-3-53291-300.
[12] Popelysh, D.M., Seliuk, Y M., Tomchuk, S.M., & Nevidemska, N.M. (2019). To the stability of the tank truck in braking mode. Highway of Ukraine, 1(257), 27-32. doi: 10.33868/0365-8392-2019-1-257-27-32.
[13] Sakhno, V.P., Polyakov, V.M., Stelmashchuk, V.V., & Popelysh, D.M. (2022). To determine the stability of the movement of a three-link trailer train in braking mode. Modern Technologies in Mechanical Engineering and Transport: Scientific Journal, 1(18), 143-154.