Управляемость автомобиля. Показатели управляемости

Т Е М А УПРАВЛЯЕМОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ.

ЛЕКЦИЯ 18

Управляемость автомобиля. Показатели управляемости. Колебания управляемых колес. Стабилизация управляемых колес. Развал и схождение управляемых колес.

Управляемость автомобиля - свойство автомобиля, характеризующее его способность подчиняться управлению по сохранению или изменению величины и направления скорости движения и ориентации его продольной оси.

Устойчивость автомобиля – свойство автомобиля сохранять в заданных пределах, независимо от скорости движения и действия внешних и инерционных сил, направление движения и ориентацию продольной и вертикальной осей при отсутствии управляющих воздействий со стороны водителя.

Принципиальное различие между понятиями управляемость и устойчивость заключаются в том, что управляемость охватывает ряд свойств автомобиля, обеспечивающих его движение по заданной траектории при воздействии водителя на органы управления, а устойчивость - при отсутствии управляющих воздействий водителя.

В то же время управляемость и устойчивость автомобиля тесно взаимосвязаны между собой, т.к. они определяются в основном одними и теми же конструктивными параметрами, компоновкой автомобиля, особенностями рулевого управления, характеристиками шин, параметрами подвесок и т.д.

Кроме того, и управляемость и устойчивость автомобиля в значительной мере зависят от изменяющихся дорожных условий и индивидуальных особенностей водителя, как управляющего звена системы регулирования, т.е. системы: дорога - автомобиль - водитель.

Лучшей управляемостью обладает тот автомобиль, который выполняет сигналы управления с заданной точностью при минимальных затратах нервной и физической энергии водителя.

Сигналами управления для автомобиля являются: поворот рулевого колеса, увеличение усилия на педали тормоза, включение сцепления, переключение передач в КП и т.д.

Кроме того, входным сигналом для автомобиля является любое внешнее воздействие: порыв ветра, изменения продольного и поперечного профиля дороги и т.д.

Сигналы управления, также как и действие на автомобиль случайных сил, являются источниками возмущений.

Вследствие возмущений происходит изменение параметров движения, т.к. наблюдается переходный процесс.

Переходный процесс - это процесс изменения параметров движения при переходе от одного установившегося режима движения к другому.

Переходные процессы занимают большую часть времени движения и оказывают значительное влияние на управляемость и устойчивость автомобиля.

Рассмотрим более подробно сущность переходного процесса возникающего при повороте автомобиля (рис. 1).

Предположим, водитель, как управляющее звено, начинает поворачивать рулевое колесо, чтобы повернуть управляемые колеса и тем самым изменить направление движения автомобиля. Для того, чтобы совершить поворот с заданной кривизной, водитель должен повернуть рулевое колесо, на определенный угол (рис.1).

Рис. 1 Графики переходных процессов

а) зависимость угла поворота рулевого колеса от времени;

б) зависимость угловой скорости автомобиля от времени

1 – с асимптотическим приближением;

2 – с небольшим перерегулированием;

3 – с большим перерегулированием.

Однако, точно требуемая кривизна траектории может не быть достигнута, хотя бы потому, что он не знает, на сколько градусов следует повернуть рулевое колесо. Он постепенно, практически после ряда колебательных движений устанавливает этот угол, наблюдая за дорогой и корректируя свои действия.

При этом характеристика «выхода» на установившийся поворот () может быть различной. (Кривые 1-3 измененияв процессе поворота.)

Соответственно различным может быть и заброс (или перерегулирование), т.е. отклонение параметра и от его установившегося значения. Через какое - то время, характеризующее запаздывание реакции автомобиля, начинают повертываться управляемые колеса, а потом еще по другому закону - сам автомобиль, его продольная ось со скоростью .

Этот закон относительно близок к закону, задаваемому управляющим воздействием водителя - поворотом рулевого колеса, но точно не повторяет его. Это объясняется наличием сил инерции, возникших при повороте и изменяющихся в процессе поворота, сопротивления движению, нормальных продольных и боковых реакций, характеристиками шин, уводом или изменяющимся соотношением углов, бокового увода колес переднего и заднего мостов, а также характеристиками самого рулевого управления.

Характер переходного процесса имеет важное значение для оценки поведения автомобиля, как управляемого объекта, поскольку этот процесс является практически неуправляемым.

Поворачивая рулевое колесо на определенный угол, водитель не обеспечивает еще движение машины по заданной траектории. Он стремиться к тому, чтобы машина двигалась по этой траектории с наибольшей точностью. Отклонения от траектории объясняется двумя причинами. Во - первых, водитель не видит центра масс и о совпадении действительной траектории с заданной должен судить по каким - то косвенным признакам, непрерывно корректируя траекторию движения в соответствии с происходящими отклонениями. Во - вторых, в процессе движения возникают различные возмущения, стремящиеся изменить траекторию движения.

Одной из важнейших характеристик управляемости машины, а именно свойства машины реагировать на управляющее воздействие водителя, является чувствительность машины к повороту.

Чувствительность машины к повороту - это зависимость кривизны траектории движения машины от угла поворота рулевого колеса

(1)

где к - кривизна траектории движения машины,

- угол поворота рулевого колеса.

Чем больше изменяется кривизна траектории при определенном повороте рулевого колеса, тем больше чувствительность машины к повороту и величина реакции машины на управляющее воздействие водителя между началом поворота рулевого колеса и началом реакции машины на его поворот проходит некоторое время, называемое запаздыванием реакции машины. Оно связано с «выбором» зазоров и перемещением деталей рулевого управления, вследствие их податливости. Кроме того, происходит какое - то время прежде, чем реакция на поворот рулевого колеса достигнет своего установившегося значения. Все это время называется временем реакции машины. После этого возникнут боковые реакции, которые будут зависеть в частности от радиуса поворота и скорости движения машины.

На чувствительность машины к повороту оказывает влияние сопротивление шин боковому уводу, расположение центра масс, база машины, число и расположение оси на базе, формула рулевого управления, расположение ведущих колес и т.д. Определяющим фактором, влияющим на чувствительность машины к повороту, является соотношение углов бокового увода колес передней и задней оси, т.е. поворачиваемость машины.

Для обеспечения безопасности движения, необходимо, чтобы при движении с большими скоростями, чувсвительность машины к повороту была небольшой. В этом случае при неосторожном повороте рулевого колеса исключается поворот машины с большой кривизной (малым радиусом). При маневрировании, совершаемом при малых скоростях, чувствительность машины к повороту должна быть наибольшей, т.е. должны обеспечиваться достаточно большие углы поворота управляемых колес при малых углах поворота рулевого колеса.

Для обеспечения этого принципа наиболее желательной характеристикой чувствительности является зависимость кривизны траектории к от угла поворота рулевого колеса, представленная на рис.2.

Рис.2

Одним из способов изменения чувствительности машины к повороту рулевого колеса является создание рулевых управлений с переменным угловым передаточным числом.

Для оценки управляемости предложено много показателей. На автополигоне НАМИ действует методика испытаний и оценки устойчивости управления, характеризуемой свойством системы «водитель - автомобиль» выполнять с оговоренной заранее точностью на заданном отрезке пути задаваемый закон движения (зависимости изменения скорости, траектории, курсового угла и угла крена в функции пути).

РД 37.001.00 - 82 устанавливает оценочные показатели устойчивости управления автотранспортных средств, методы определения значений показателей устойчивости управления и методы оценки результатов испытаний.

Оценочными показателями устойчивости управления является:

- устойчивость управления траекторией, балл;

- устойчивость курсового управления, балл;

- устойчивость управления траекторией при торможении, балл;

- устойчивость курсового управления при торможении, балл;

- предельная скорость выполнения маневра V, км/час;

- скорость начала снижения устойчивости управления траекторией V, км/час;

- скорость начала снижения устойчивости курсового управления, V_тр, км/час.

Оценку устойчивости управления дают в баллах по субъективным ощущениям испытателя (органолептическим методом) по специальной шкале.

Показатели с 1 по 4 определяют в эксплуатационных штатных режимах движения со скоростями V_max на специальных дорогах.

При оценке показателей 3 и 4 торможение происходит от V_o до V= 0,5V_o с замедлением j_t = 0,5 g.

Показатели 5 - 7 определяют при испытаниях на критических (нештатных) режимах движения, которые заключаются в выполнении заданных разметкой маневров «Переставка», «Поворот», торможение на повороте.

Кроме того, имеется целый ряд показателей и характеристик, из которого для оценки управляемости могут быть выделены следующие:

- характеристика статической траектории управляемости;

- характеристика «рывок руля»;

- характеристика выхода из поворота;

- характеристика легкости рулевого управления;

- предельная скорость входа в заданных поворот;

- предельная скорость входа в заданную «переставку»;

- средняя угловая скорость поворота рулевого колеса на прямолинейном участке дороги (средняя скорость подруливания).

Дата добавления: 2014-01-04