Тема. Плавность хода автомобиля

Колебания автомобиля

Взаимодействие колёс движущегося автомобиля с неровностями дороги вызывают его колебания и вибрации, которыми и характеризуются плавность хода автомобиля.

Колебания и вибрации сопровождаются возникновением дополнительных динамических нагрузок на различные агрегаты автомобиля, вызывающих повышенный износ и поломки деталей.

Вибрации – это колебания с технической частотой свыше 1000 кол/мин. Вибрации отличаются от колебаний очень малой амплитудой (редко превышает доли миллиметра).

Для уменьшения вибраций производят балансировку деталей, повышают точность их обработки, увеличивают жесткость, устанавливают прокладки, наносят специальные покрытия.

Плавность хода автомобиля, представляющего собой много массовую колебательную систему оценивают следующими измерителями:

- период (частота) колебаний, Т

- амплитуда колебаний

- скорость и ускорение колебаний.

Кузов автомобиля обладает тремя линейными и тремя угловыми степенями свободы, т.е. может совершать 6 различных колебаний вдоль и вокруг взаимно перпендикулярных осей ХХ, YY, ZZ.

На плавность хода автомобиля в основном оказывают влияние линейные колебания вдоль оси ZZ и угловые колебания вдоль оси YY.

Уменьшение величины вертикальных колебаний достигается уменьшением жесткости подвески и шины, а также установки амортизаторов.

На угловые колебания кузова продольной плоскости (галопирование) основное влияние оказывают абсолютные значения отклонений при вертикальных колебаниях передней и задней части кузова.

6.1.1 Период колебаний Т – это промежуток времени, за которое колеблющееся тело (кузов) проходит ближайшие одинаковые положения (полное колебательное движение).

О повторяемости колебаний судят по периоду Т, измеряемому в секундах или по частоте измеряемой числом полных колебаний в секунду или в минуту.

кол/мин

6.1.2 Амплитуда колебаний Z это наибольшее отклонение кузова от положения равновесия в мм и в см.

Колебательную систему может представлять груз G₂ связанный с пружиной (см. рис.6.1).

Рис 6.1 Простейшая колебательная система

В статическом состоянии система находится в равновесии. Если груз поднять на некоторую высоту, затем резко отпустить, он будет совершать колебания.

Частоту колебаний груза на пружине можно определить из выражения:

кол/мин (6.2)

где С – жёсткость пружины, равная отношению силы тяжести груза к осадке (деформация пружины)

кг/см (6.3)

m – масса груза m =G_г / g кг сек² / см (6.4)

Из приведённого выражения видно, что частота колебаний зависит только от параметров самой системы т.е. жёсткости пружины и массы груза, поэтому она называется собственной частотой колебаний.

Если в выражение (6.2) подставить значения С и m₃, то

(6.5)

Таким образом, для определения собственной частоты колебаний груза достаточно знать только величину статического прогиба пружины.

Следовательно, чем больше статический прогиб пружины(рессоры) тем меньше частота собственных колебаний.

После проезда неровностей возникают свободные колебания автомобиля. Эти колебания называются затухающими(см. рис. 6.2.)

рис 6.2 Характеристика свободных затухающих колебаний

Обеспечить высокую плавность хода можно 2-мя способами:

- Улучшением качества дорог

- Совершенствованием конструкции автомобиля.

При рассмотрении колебаний автомобиль представляют в виде системы, состоящей из 3 взаимосвязанных частей (см. рис. 6.3):

- подрессоренные части(кузов, кабина, рама, двигатель, коробка передач и др., вес которых передаётся на рессоры)

- не подрессоренные части (мосты, колёса, шины)

- элементы их соединения (карданы, рессоры, реактивные штанги)

Колебания кузова на рессорах - это низкие основные колебания автомобиля (для легковых- 60-90, - грузовых 90-150 кол/мин)

Колебания осей между рессорами и шинами, носят название высокочастотных (500-700 для легковых, а для грузовых 350-500 кол/мин)

Амплитуда колебаний не должна превышать 35-40 мм.

Скорость колебаний должна быть в пределах 0,03-0,1 м/сек

Изменение амплитуды колебаний оказывает меньшее влияние на организм человека, чем частота.

Большое влияние на организм оказывает ускорение колебаний, т.к. в этом случае на организм действуют силы инерции.

При частоте колебаний 60 кол/мин неприятные ощущения появляются при j =2,3 м/сек²

рис. 6.3 Колебательная система автомобиля.

1. Подрессоренная часть
2. Упругий элемент
3. Амортизатор
4. Неподрессоренная часть
5. Шины

При рассмотрении колебания автомобиля для упрощения расчётов упругие элементы подвески и шины (рис. 6.4) изображают в виде пружин.

Упругие элементы подвесок значительно мягче шин. Жёсткость подвесок колеблется от 20 до 60, а жёсткость шин от 200 до 450 кг/см. Масса неподрессоренных частей автомобиля составляет 12-20% от массы подрессоренных частей. В результате частота свободных колебаний неподрессоренных частей значительно выше чем подрессоренных.

Если груз расположен на 2 упругих элементах (см. рис. 6.4)т.е. на подвеске и шине с соответствующими жёсткостями и то, под действием груза система будет деформироваться на величину суммарного прогиба обеих пружин (подвески и шины).

f = f_п + f_ш (6.6)

где f_п -прогиб подвески

f_ш -прогиб шины

рис. 6.4 Схема колебательной системы колеса

Так как С = G_г / f то можно написать (6.7)

Отсюда приведенная жесткость подвески и шины

(6.8)

Упрощенная схема колебательной системы автомобиля может быть представлена как показано на рис. 6.5 где С₁ и С₂ приведенные жесткости передней и задней подвесок.

Упрощенная схема колебания автомобиля

Для выяснения причин возникновения угловых колебаний вокруг оси YY и возможности их уменьшения, необходимо в первую очередь иметь представление о центре упругости подрессоренных частей автомобиля.

Центром упругости системы, установленной на упругие опоры называется точка, в которой приложение любых нагрузок обеспечивает только линейное перемещение системы, т.е. параллельное самой себе

Схема определения центра упругости.

Дата добавления: 2014-01-06