Измерители плавности хода и колебания автомобиля

3.1. Измерители плавности хода

Рассмотрим измерители плавности хода на примере колебания подрессоренных масс автомобиля как наиболее характерного типа подвижного состава.

К числу основных измерителей плавности хода автомобиля

относятся:

1. Частота ω собственных колебаний подрессоренных масс, рад. с-1

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru где

τ – период колебаний, т.е. время в течение которого подрессоренные массы совершают полное колебательное движение, С

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Рис. 3. Схема колебательной системы тела

с одной степенью свободы

При проведении расчетов пользуются также технической частотой колебаний подрессоренных масс в минуту:

nт = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru (3.1)

Частоты ω и n1 могут быть выражены с помощью конструктивных параметров – статического прогиба подвески fст и жесткости рессор С

ω = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru , где (3.2)

С = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru , а М = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru - масса колеблющегося тела

Gст = статическая нагрузка на рессору.

С учетом этих обозначений будем иметь:

ω = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru (3.3)

Следовательно, для nт с учетом уравнения ( 1 ) получим:

nт = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Из уравнений (2) и (3) следует, что чем больше статический прогиб подвески fст , тем меньше частота собственных колебаний подрессоренных масс, тем, в принципе, выше плавность автомобиля.

Человек хорошо воспринимает частоту колебаний, испытываемую при ходьбе, которая составляет 1,0...1,5 Гц.

2. Амплитуда вертикальных колебаний Z наибольшее отклонение (перемещение) подрессоренных масс от положения равновесия.

3. Ускорение колебаний z – вторая производная перемещения подрессоренных масс по времени, м/с2.

Согласно ГОСТ плавность хода автомобиля оценивается величиной среднеквадратических значений виброускорений (м/с2) подрессоренных масс в диапазоне частот 0,7...22.4 Гц.

Для грузовых автомобилей вертикальные ускорения на сиденье водителя при заданных предельно допустимых скоростях движения по цементобетонной дороге ( при среднеквадратическом значении неровностей 0,6 см) не должны превышать 1,3 м/с2, а для булыжной дороги с выбоинами (среднеквадратическое значение неровностей 2,9 см) должны быть не более 2,7 м/с2.

Максимальные ускорения при испытаниях автомобиля на плавность хода определяются в тех же характерных местах, что и среднеквадратические величины ускорений при частичном диапазоне от О до 22,5 Гц.

4. Критическая скорость движения автомобиля νк, при которой еще не наступает ударов в ограничители хода подвески.

На плавность хода, кроме перечисленных показателей, влияет

(особенно при эксплуатации автомобилей на дорогах с неровной поверхностью) удельный запас потенциальной энергииНо и коэффициент динамичности mqподвески.

Величина Но = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru , где А – запас потенциальной энергии подвески

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Рис. 4. Характеристика и жесткость подвески автомобиля

(подвеска с линейной характеристикой)

при максимальном её ходе fmax. Для грузовых автомобилей желательно иметь Но = 20...25 измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru . Чем больше величина Но , тем выше максимально допустимая скорость автомобиля для заданных высот дорожных неровностей.

Коэффициент динамичности подвески mq представляет отношение максимального fmax. к статическому fст ходу подвески, т.е.

mq = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Для грузовых автомобилей величина mq = 2,0...2,2.

При решении дифференциальных уравнений, описывающих колебания автомобиля, необходимо знать приведенную жесткость подвески и шины, величину которой можно определить через суммарный прогиб упругих элементов

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Рис. 5. Схема для определения приведенной жесткости подвески

fn = fр + fш , где

fр и fш - прогибы рессоры и шины.

Выразив указанные прогибы через отношение статической нагрузки Gст к жесткостям рессоры Ср и шины Сш , получим зависимость для определения приведенной жесткости

С = измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Жесткость подвески грузовых автомобилей в среднем составляет 50...60 кН/м, а шин – 400...450 кН/м.

При проезде колесами автомобиля дорожной неровности его подрессоренные массы совершают колебания, которые затухают медленно. С целью более быстрого гашения колебаний автомобиля применяют амортизаторы.

Многообразие конструктивных схем и применяемых видов упругих элементов подвески (спиральные пружины, листовые рессоры, торсионы), устанавливаемых на различных расстояниях от продольной оси автомобиля, велико и имеют различную жесткость. Поэтому для упрощения составления уравнений, описывающих колебания автомобиля, жесткость рессор приводят к оси колеса, т.е. считают что они опираются на оси колес.

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Рис. 6. Схема действительной приведенной подвески

В этом случае жесткость приведенной подвески и перемещение колеса могут быть найдены из соотношения:

С = Sр · измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru и fк = fр · измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Приведенную жесткость С принимают для расчета показателей плавности хода автомобиля.

3.2. Расчет свободных (собственных) колебаний

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru

Рис. 7. Схема колебательной системы с одной степенью свободы

Собственные колебания представляют собой гармонические перемещения (или их производные), описываемые в виде синусоиды.

Дифференциальное уравнение свободных колебаний, определяемое силами инерций и упругости системы, имеет вид :

М измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru (1)

Разделив выражение на М, получим

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru (2)

Обозначим измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru , тогда

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru (3)

Если тело совершает гармонические колебания с частотой ω и амплитудой Zмах

Z = Zмах ·sinωt (4)

то скорость и ускорение могут быть найдены дифференцированием измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru уравнения (4)

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru =Zмах ·ω ·cosωt ; измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru max = Zмах ·ω ;

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru =- Zмах ·ω2 ·sinωt ; измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru max = Zмах ·ω2 ; } (5)

измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru достигают наибольшей величины, когда масса находится в крайних положениях, а величины измерители плавности хода и колебания автомобиля - student2.ru - в среднем положении.

Наши рекомендации