Введение

Периоды жизненного цикла транспортных машин (ТМ), как и других сложных технических систем, существенно отличаются условиями протекания и требованиями к свойствам объекта. В последовательном осуществлении этапов жизненного цикла изделия решаются специфические задачи, в основном определяемые необходимостью повышение качества, получения наиболее эффективных показателей работы, эксплуатационных, потребительских, экологических и других свойств изделия. Создание новых образцов ТМ, совершенствование существующих моделей требует соответствующей информации, получение которой невозможно без анализа технико-экономических и других показателей, и характеристик. Указанная информация повышает обоснованность принимаемых решений, но в силу определенных обстоятельств, они могут быть только более или менее приемлемыми, и далеко не всегда единственно правильными и оптимальными. При решении задач, определяемых спецификой протекания наиболее ответственных этапов - проектирования и подготовки производства, и наиболее длительного этапа – эксплуатации, необходимая информация должна содержать сведения о фактическом состоянии объекта, свойствах, проявляющихся в различных условиях эксплуатации, надежности, долговечности и другие показатели. Такая информация может быть получена только в результате аналитических или натурных исследований объекта, являющихся основополагающим фактором, позволяющим совершенствовать работу на каждом из указанных этапов. В стоимостном выражении, исследования, проводимые на этапах проектирования машины могут составлять до 70% всех затрат на создание образцов новой техники, но при этом обеспечивают эффективное решение поставленных задач.

Научное исследование является единственным методом познания объективной действительности, закономерностей и связей явлений реального мира. В процессе проектирования ТМ разработчики постоянно сталкиваются с необходимостью решения сложных научных, прикладных и технических задач, ранее не исследованных, или таких, методы решения которых, по ряду причин недоступны. Структура процесса научного исследования при решении задач прикладного характера обычно содержит ряд последовательно проводимых мероприятий.

Постановка целей научного исследования, анализ теоретических и технических методов получения эффективных результатов в выбранном направлении, позволяет выдвинуть и сформулировать основные задачи исследования. На основании предполагаемых задач осуществляется выдвижение и обоснование первоначальных гипотез и причин установленного поведения объекта, и проводятся теоретические исследования, целью которых является создание адекватной теории, позволяющей прогнозировать факты и явления, относящиеся к исследуемой проблеме или техническому объекту. Аналитические методы научного исследования обеспечивают получение необходимых параметров и характеристик на ранней стадии проектирования машины в результате разработки расчетной (математической) модели. Исследование динамических процессов, сопровождающих работу машины, её агрегатов, узлов и систем выполняется с помощью различных математических методов. Математическое моделирование работы исследуемого объекта при выполнении определенных требований обеспечивает достаточно точную оценку основных технических параметров и характеристик машины и эффективно с учетом времени и средств, затраченных на получение необходимого результата. Указанные достоинства расчетных (аналитических) методов объясняют их широкое использование на стадии проектных работ. Современная вычислительная техника обеспечивает возможность моделирования различных режимов движения ТМ с учетом внешних возмущений, возникающих при движении по реальной опорной поверхности. Формирование нагрузочных режимов, подобных реально действующим, в процессе эксплуатации, возможно практически для любых агрегатов и систем ТМ. Определенным недостатком аналитических методов является некоторая степень формализации расчетных моделей, объясняемая желанием исследователей упростить процедуру вывода уравнений движения и получения конечных результатов. Процесс принятия предположений и допущений, относительно построения математической модели и характера внешних воздействий, требует от исследователей хорошей теоретической подготовки, высокой квалификации и особой осторожности в части принятия решения о способах линеаризации нелинейных характеристик машины или перехода от нелинейного объекта к линейной модели. Практически любое аналитическое исследование имеет дело с упрощенным представлением структуры моделируемого объекта и/или воздействием на него в процессе эксплуатации. Это обстоятельство приводит к получению лишь предполагаемых, прогнозируемых параметров и характеристик, которые в некоторых случаях могут достаточно сильно отличаться от тех же параметров и характеристик, полученных в процессе натурных испытаний или при реальной эксплуатации ТМ.

Экспериментальное исследование, является технически наиболее сложной и трудоемкой частью научного исследования, и проводится с целью определения фактических характеристик и отдельных параметров натурного объекта исследования. Также как и аналитические, экспериментальные исследования в разных объемах проводятся на различных стадиях проектирования ТМ, от разработки технического задания до серийного производства. Первоначально экспериментальные исследования проводятся с целью формирования основных требований к изделию и выбора направлений разработки конструкции агрегатов, систем и машины в целом. На более поздних стадиях проектирования, экспериментальные исследования могут выполняться с целью обоснования принятых проектных решений, подтверждения результатов расчетов, получения недостающих параметров и характеристик. На заключительных этапах проектирования экспериментальные исследования позволяют сопоставить результаты теоретических исследований с результатами, полученными при испытаниях натурного образца, и окончательно подтвердить выдвинутые гипотезы, правильность выбора математической модели, обоснованность принятых допущений и предположений, методов анализа, другие положения, но главное определить соответствие образцов техники, выпускаемых в производство требованиям нормативно-технической документации.

в случае существенных и общепризнанных недостатков, используемых при проектировании методов и теорий или сложности моделирования внешних воздействий, экспериментальные исследования являются единственным способом получения достоверных результатов. Высказанное утверждение, например, относится к методам получения характеристик надежности и долговечности деталей, узлов и агрегатов ТМ, управляемости, плавности движения и других показателей эксплуатационных свойств.

Целесообразная организация экспериментальных исследований оказывает существенное влияние на сроки проектирования и постановки на производство образцов новой техники. Экспериментальные исследования прошли определенную эволюцию, к настоящему времени сложились в систему, а их основные виды, особенности и задачи, решаемые в ходе их проведения, достоинства и недостатки, хорошо известны.