The method of virtual bench tests conducting to analyze the vehicle technical characteristics compatibility to detect and prevent the risk of resonant phenomena in the sprung cab

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: A relevant issue when designing vehicles with multiple levels of suspension systems is collaborative operation of these systems, which ensures the required vehicle dynamics and smoothness parameters, as well as the absence of risk for the occurrence of resonance phenomena. The vehicle cab is a dynamic system with 6 degrees of freedom, so its oscillatory motions have a complex spatial character with the oscillation energies overflow from one direction to another. The solving of problems of the sprung cab dynamics should be conducted in a spatial nonlinear formulation, which makes it possible to take into account the phenomena of redistribution of oscillation energy between the directions of space. This approach can be put into operation with simulation modeling methods through creating a spatial virtual rig of the cab with a suspension system and modeling its dynamics with the application of appropriate external inputs.

AIM: Development of the method of using virtual tests to analyze the compatibility of technical characteristics of the cab suspension system, the frame system and the primary vehicle suspension systems to detect and prevent the risk of resonant phenomena in the cab.

METHODS: Building a virtual test rig of a vehicle cab as a multibody dynamics system of connected bodies in space, mounted at the movable vehicle frame with spring-dampers. Virtual tests are conducted by simulation modeling methods according to the method for analyzing nonlinear phenomena when spatial resonances occur in the secondary suspension system of a vehicle cab.

RESULTS: The method of vehicle cab virtual tests conducting for analyzing oscillatory processes occurring in the cab, including resonances, using a virtual test rig in a multibody dyamics software package.

CONCLUSION: The developed method ensures an ability to take measures to detect and prevent the risk of spatial resonance phenomena in the vehicle cab at all stages of the components design and the cab suspension systems study.

About the authors

Roman O. Maximov

Moscow Polytechnic University; KAMAZ Innovation Center

Author for correspondence.
Email: romychmaximov@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-4947-790X
SPIN-code: 7384-6758

Postgraduate, Design Engineer of the Engineering Calculations and Modeling Department

Russian Federation, Moscow; Moscow

References

  1. Maximov RO, Zhileykin MM. Study of nonlinear resonant phenomena in the secondary suspension system of the vehicle cab. Gruzovik. 2023; 2:6–13. (In Russ). doi: 10.36652/1684-1298-2023-2-6-13
  2. Drong VI, Dubinin VV, Ilyin MM et al. Course of theoretical mechanics: Textbook for higher education. 3th ed. Kolesnikov KS, editor. Moscow: BMSTU Publisher, 2005. (In Russ).
  3. Ganiev RF, Kononenko VO. Oscillations of solids. Moscow: Nauka; 1976. (In Russ).
  4. Chelomey VN, chief editor. Vibrations in machinery: Guide. In 6 vol. Blehman II, editor. Vol. 2. Oscillations of nonlinear mechanical systems. Moscow: Mashinostroenie; 1979. (In Russ).
  5. Nekorkin VI. Lectures on the basics of oscillation theory: study guide. Nizhniy Novgorod: Nizhegorodskiy universitet; 2011. (In Russ).
  6. Babakov IM. Oscillation theory: study guide. Moscow: Drofa; 2004. (In Russ).
  7. Strelkov SP. Introduction to the oscillations theory: textbook. Saint-Petersburg: Lan; 2005. (In Russ).
  8. Yablonskiy AA, Noreyko SS. Course of oscillation theory: study guide. Saint-Petersburg: Lan; 2003. (In Russ).
  9. Simcenter System Simulation. Simcenter Amesim software [Internet] Accessed: 15.03.2022. Available from: https://plm.sw.siemens.com/en-US/simcenter/systems-simulation/amesim/.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The analytical scheme for determining the parameters of a sprung cab model: O2X2Y2Z2 — a fixed coordinate system; OXYZ — a movable coordinate system; M — mass of a cab; Fstat_front and Fstat_rear — static forces generated by the front and rear springs respectively and which are the components of the total force Fstat, which balances the gravity of the cab body M∙g; αfront and αrear — the inclination angles of axes of the front and rear springs respectively to the vertical axis Z; xfront and xrear — distances between the cab’s center of mass (the origin of the movable coordinate system) and front and rear attachment points of the cab respectively in the longitudinal direction X; L — the distance between front and rear attachment points of the cab in the longitudinal direction X; yfront and yrear — the distances between the cab’s center of mass and front and rear attachment points of the cab respectively in the lateral direction Y; zfront and zrear — the distances between the cab’s center of mass and the cab front and rear attachment points of the cab respectively in the vertical direction Z.

Download (134KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The scheme of the influence of stiffness and damping parameters of spring-dampers in space directions, recalculated to the cab attachment points: cx_front, kx_front and cx_rear, kx_rear — the stiffness and damping coefficients of the spring-damping mounts in the longitudinal direction X, recalculated to front and rear cab mounting points; cy_front, ky_front and cy_rear, ky_rear —the stiffness and damping coefficients of the spring-damping mounts in the lateral direction Y, recalculated to front and rear cab mounting points; cz_front, kz_front and cz_rear, kz_rear — the stiffness and damping coefficients of the spring-damping mounts in the vertical direction Z, recalculated to front and rear cab mounting points.

Download (124KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The block diagram of a virtual test bench of a cab with suspension in the Simcenter Amesim.

Download (532KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The emergence of classical spatial resonance in the virtual test bench of the sprung vehicle cab.

Download (536KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The emergence of spatial rattling in the virtual test bench of the sprung vehicle cab.

Download (551KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. The emergence of wobbling in the virtual test bench of the sprung vehicle cab.

Download (611KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector

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».