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.
