Analytical determination of static and dynamic elastic characteristics of pneumohydraulic suspension systems

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

When developing new suspensions for tracked and wheeled vehicles, as well as in the so-called reverse engineering of existing structures (including in the educational process of training personnel), it is necessary to solve the problem of finding the elastic characteristics of the suspension. In the first case, it is necessary to ensure the fulfillment of the specified tactical and technical requirements, in the second - to restore the form of characteristics according to a known design. Both of these tasks are greatly complicated in the absence of precise and universal analytical dependencies suitable for determining the characteristics of elastic suspension elements of various design implementations. The experience of interaction with some factories shows that designers, not being able to qualitatively calculate the elastic characteristics, use the method of selection and analogy, when for a new vehicle they use the suspension as on the old one, scaling it in size in order to approximately keep the values of working pressures. The numerous bench tests are carried out, which results are used for selecting required charging volume and pressure. Suspensions with backpressure cause particular difficulty, since not only the final characteristic, but also the performance of the entire unit depends on the combination of volumes and pressures of the two chambers, which work in antiphase: when one is loaded, the other is unloaded, and vice versa. Using analytical dependencies will reduce the time spent on design, to parameterize, to a certain extent, the suspension kinematics, to obtain the values of the equivalent suspension stiffness, and also to be able to develop the characteristics of the model range of pneumohydraulic springs for vehicles of various weight categories.

This article presents a technique for the analytical determination of the characteristics of pneumohydraulic springs of various designs. The options include both actually used in modern and historical technology (in particular, on BMD-1, 2, 3, 4; GM-352; Ural Typhoon; Object 775, etc.), and obtained by combining various structural elements, which implementation can be useful in the educational process in training personnel. The dependences presented in the article make it possible to obtain static and dynamic elastic characteristics at various polytropic indices and are suitable for the design of suspensions for wheeled and tracked vehicles for various purposes.

About the authors

A. A. Tsipilev

Bauman Moscow State Technical University

Author for correspondence.
Email: alexts@bmstu.ru

PhD in Engineering

Russian Federation, Moscow

O. A. Nakaznoy

Bauman Moscow State Technical University

Email: alexts@bmstu.ru

DSc in Engineering

Russian Federation, Moscow

References

  1. Kotiyev G.O., Smirnov A.A., Shilkin V.P. Issledovaniye rabochikh protsessov v pnevmogidravlicheskikh ustroystvakh sistem podressorivaniya gusenichnykh mashin [Study of work processes in pneumohydrau-lic devices of crawler vehicle suspension systems]: Ucheb. posobiye. Moscow: Izd-vo MGTU im. N. E. Baumana, 2001. 80 p.
  2. Kotiyev G.O. Kompleksnoye podressorivaniye vysokopodvizhnykh dvukhzvennykh gusenichnykh mashin [Complex suspension of highly mobile two-link tracked vehicles]. G.O. Kotiyev, YE.B. Sarach. M. MGTU im. N.E. Baumana, 2010. 184 p.
  3. Sarach YE.B., Kotiyev G.O., Smirnov I.A. Prospects for the development of a suspension system for high-speed tracked vehicles. Inzhenernyy zhurnal: nauka i innovatsii, 2013, vyp. 10 (in Russ.). URL: http://engjournal.ru/catalog/machin/transport/976.html
  4. Zhileykin M.M., Kotiyev G.O., Sarach YE.B. Experimental study of the load characteristics of a two-chamber pneumohydraulic spring for the suspension of a new generation of medium and heavy-duty au-tomobile platforms. Elektronnyy zhurnal: «Nauka i obrazovaniye: elektronnoye nauchno-tekhnicheskoye izdaniYE». EL No FS77-48211. 2011. Vypusk 12 (in Russ.). URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/346642.html
  5. Zhileykin M.M., Kotiyev G.O., Sarach YE.B. Method of selection of characteristics of controlled suspension with two levels of damping for multi-axle wheeled vehicles. Elektronnyy zhurnal: «Nauka i obrazovaniye: elektronnoye nauchno-tekhnicheskoye izdaniYE». EL № FS77-48211. 2012. Vypusk 1 (in Russ.). URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/293578.html
  6. Zhileykin M.M., Kotiyev G.O., Sarach YE.B. Method for calculating the characteristics of pneumohydraulic controlled suspension with two-level damping of multi-axle wheeled vehicles. Elektronnyy zhurnal: «Nauka i obrazovaniye: elektronnoye nauchno-tekhnicheskoye izdaniYE». EL No FS77-48211. 2012. Vypusk 1 (in Russ.). URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/346660.html
  7. Kotiyev G.O. Prognozirovaniye ekspluatatsionnykh svoystv sistem podressorivaniya voyennykh gus-enichnykh mashin: Diss. … doktora tekhn. nauk [Prediction of the operational properties of suspension systems for military tracked vehicles: Dissertation for Degree of DSc in Engineering]. Moscow: MGTU, 2000. 265 p.
  8. Sarach YE.B. Metod vybora kharakteristik sistemy podressorivaniya s netselym chislom stepeney svobody dlya bystrokhodnoy gusenichnoy mashiny: Dis. … kand. tekhn. nauk [Method for selecting characteristics of a suspension system with a non-integer number of degrees of freedom for a high-speed tracked vehi-cle: Dissertation for Degree of PhD in Engineering]. Moscow: MGTU, 2003. 150 p.
  9. Smirnov A. A. Matematicheskoye modelirovaniye pnevmogidravlicheskikh ustroystv sistem podresso-rivaniya transportnykh sredstv: Diss. … kand. tekhn. nauk [Mathematical modeling of pneumohydraulic devices of vehicle suspension systems: Dissertation for Degree of PhD in Engineering]. Moscow: MGTU, 1999. 154 p.
  10. Sukhorukov A.V. Upravleniye dempfiruyushchimi elementami v sisteme podressorivaniya bystrokhodnoy gusenichnoy mashiny. Dis. ... kand. tekhn. nauk [Control of damping elements in the suspension system of a high-speed tracked vehicle: Dissertation for Degree of PhD in Engineering]. Moscow, 2003, 149 p.
  11. Tsipilev A.A. Metody opredeleniya raschetnykh kharakteristik i otsenki teplovoy nagruzhennosti pnevmo-gidravlicheskikh ustroystv sistem podressorivaniya bystrokhodnykh gusenichnykh mashin na etape proyektirovaniya: Dissertatsiya na soiskaniye uchenoy stepeni kandidata tekhnicheskikh nauk [Methods for determining the design characteristics and assessing the thermal loading of pneumohydraulic devices for suspension systems of high-speed tracked vehicles at the design stage: Dissertation for Degree of PhD in Engineering]. Moscow: MGTU im. N. E. Bauma-na, 2017. 223 p.
  12. Sarach YE.B., Tsipilev A.A. Method of analytical selection of design parameters of pneumohydraulic springs. Elektronnyy zhurnal: «Nauka i obrazovaniye: elektronnoye nauchno-tekhnicheskoye izdaniYE». EL No FS77-48211. 2014. Vypusk 11 (in Russ.). URL: http://technomag.neicon.ru/doc/733738.html (accessed: 13.09.2021 g.).
  13. Sarach YE.B., Tsipilev A.A. Osnovy raschetov pnevmogidravlicheskikh sistem podressorivaniya [Basics of calculating pneumohydraulic suspension systems]. Uchebnoye posobiye. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N.E. Baumana Publ., 2017. 112 s.
  14. Tsipilev A.A. Osnovy raschetov pnevmogidravlicheskikh sistem podressorivaniya [Basics of calculating pneumohydraulic suspension systems]. Uchebno-metodicheskoye posobiye. Moscow: Izdatel'stvo MGTU im. N.E. Baumana Publ., 2020, 53 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Static (1, 4) and dynamic (2, 3) characteristics of a suspension with a single-chamber single-piston block at operating (a) and charging (b) temperatures: 1, 3 – static and dynamic, without back pressure; 4, 2 – static and dynamic, with back pressure; 5 – static force level

Download (291KB)
3. Fig. 2. Static (1, 4) and dynamic (2, 3) characteristics of the suspension with a two-chamber single-piston block at operating (a) and charging (b) temperatures: 1 – 5 – see Fig. 1

Download (282KB)
4. Fig. 3. Static (1, 4) and dynamic (2, 3) characteristics of the suspension with a single-chamber two-piston block at operating (a) and charging (b) temperatures: 1 – 5 – see Fig. 1

Download (69KB)
5. Fig. 4. Static (1, 4) and dynamic (2, 3) characteristics of a suspension with a two-chamber two-piston block at operating (a) and charging (b) temperatures: 1 – 5 – see Fig. 1

Download (280KB)

Copyright (c) 2021 Tsipilev A.A., Nakaznoy O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».