Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11

Пробою подвески прежде всего способствует повышение скоростей движения автомобиля. Для грузовых автомобилей, значительную часть времени работающих на местности, опасность частых пробоев служит одним из основных факторов, ограничивающих скорости движения.

Даже при благоприятных параметрах колебательного движения в процессе нормальной работы подвески частые пробои делают движение недопустимым и требуют снижения скорости. Значительные импульсы энергии при вьюоких скоростях отражаются прежде всего на неподрессоренных узлах, таких, как мосты, балансиры и т. д.

Если же параметры подвески выбраны неудачно, на некоторых ходовых скоростях движения может возникать резонанс, приводящий к увеличению амплитуд колебаний и в конечном счете опять-таки к пробоям.

Чтобы избежать пробоев, водитель вынужден снижать скорость движения на отдельных участках, что приводит к снижению средних скоростей движения автомобиля на местности; это особенно неприемлемо для армейских автомобилей.

Положение усугубляется для специальных автомобилей, перевозящих некоторые виды специального (электронного, вакуумного) оборудования, для которого предел нагрузок может быть значительно ниже, чем даже для людей.

Вынужденное уменьшение скоростей движения и вызываемая этим недогрузка двигателя приводят к увеличению расхода топлива. Кроме того, расход топлива возрастает вследствие затрат энергии на восприятие динамических нагрузок и гашение колебаний. Поэтому автомобиль с неудовлетворительной плавностью хода имеет и пониженную экономичность.

Периодическое изменение нагрузок на управляемые колеса при колебаниях снижает устойчивость движения и ухудшает управляемость автомобиля. Эти явления становятся особенно опасными. Если в процессе колебаний управляемые колеса отрываются от дороги, отрыв может иметь место у многоосных длиннобазных автомобилей, корпуса которых склонны к интенсивному раскачиванию. Поэтому плавности хода современных автомобилей уделяется столь значительное внимание, а для армейских автомобилей она становится фактором, определяющим как возможные скорости движения, так и надежность, и долговечность ряда жизненно важных узлов автомобиля.

Как уже указывалось, основным элементом, обеспечивающим плавность хода автомобиля, служит эластичная подвеска. Подвеска современных автомобилей включают, как правило, амортизаторы, способствующие быстрому затуханию колебаний и предотвращающие благодаря этому резонанс. Кроме того, плавность хода повышается вследствие наличия пневматических шин, обладающих жесткостью, демпфирующими свойствами и поглощающей способностью.

Виды колебаний корпуса. Корпус (рама) автомобиля при движении совершает сложное колебательное движение. Чтобы удобнее анализи-

ровать его, принято рассматривать это движение как совокупность нескольких простых видов колебаний. При этом исходят из того, что корпус может перемещаться поступательно (параллельно самому себе) вдоль трех взаимно перпендикулярных осей XX, YY, ZZ и одновременно иметь угловые перемещения относительно каждой из этих осей. При таком условии корпус может совершать шее ть видов колебаний, соответствующих шести степеням свободы, а именно:

поступательные вертикальные (перемещения относительно вертикальной оси ZZ), или подпрыгивание;

поступательные продольные (перемещения относительно продольной оси XX), или подергивание;

поступательные поперечные (перемещения относительно продольной оси YY), или шатание;

угловые поперечные (относительно продольной оси XX), или п о -качивание;

угловые боковые (относительно вертикальной оси ZZ), или рыскание;

галопирование.

За начало координат принимают центр упругости системы, т. е. точку, при приложении силы к которой корпус получает только поступательное перемещение. В практических расчетах считают, что центр упругости совпадает с центром тяжести.

Разумеется, в действительности корпус автомобиля совершает сложное колебательное движение, которое мы разделяем на отдельные виды лишь в целях анализа явлений и факторов, от которых они зависят. Однако такое разделение позволяет выделить и оценить наиболее существенное в процессе.

Так, анализ конструкции подвески и условий движения позволяет сделать вывод, что главное влияние на плавность хода оказывают два вида колебаний: поступательные вертикальные (подпрыгивание) и угловые продольные (галопирование).

Пренебрежение другими видами колебаний не отразится заметно на результатах оценки плавности хода. В то же время оно значительно упрощает исследование этого явления и, в частности, позволяет свести задачу к плоскостной, т. е. рассматривать колебания плоской фигуры, имеющей форму боковой проекции корпуса автомобиля, в одной вертикальной плоскости, совпадающей со средней плоскостью автомобиля.

Существенное различие между вертикальными и продольными угловыми колебаниями заключается в том, что в первом случае вертикальные перемещения, скорости и ускорения одинаковы для всех точек корпуса; во втором - при одной и той же частоте и угловой амплитуде колебаний точки, неодинаково удаленные от центра тяжести, будут иметь различные линейные перемещения, скорости и ускорения. Наибольшая величина их будет соответствовать крайним точкам корпуса.

Очевидно, что для длиннобазных многоосных автомобилей влияние продольных угловых колебаний будет особенно значительным. Это позволяет в ряде случаев рассматривать влияние



только угловых колебаний, пренебрегал вертикальными, вызывающими (по крайней мере, для наиболее удаленных от центра точек) гораздо меньшие перемещения скорости и ускорения.

В то же время для короткобазных двухосных автомобилей нельзя пренебрегать ни одним из видов колебаний; удобнее рассматривать их совместное действие для крайних точек корпуса (границ базы), учитывал перемещение этих точек в общем движении.

Следует напомнить, что при рассмотрении колебательных явлений необходимо различать собственные и вынужденные колебания.

Собственные колебания, вызываемые единичными импульсами, имеют вполне определенную частоту, зависящую только от геометрических параметров автомобиля и жесткости его подвески; именно поэтому, как будет показано ниже, эта частота служит в известной мере одним из обобщающих конструктивных параметров плавности хода. Величина импульса определяет лишь амплитуду колебания.

Для движения автомобиля по чередующимся неровностям характерны вынужденные колебания, частота которых определяется прежде всего характером возмущающей функции, а параметры в целом - сложной зависимостью внешних условий (профиль дороги и скорость движения автомобиля) и конструктивных факторов. В конечном итоге основное внимание при оценке плавности хода следует уделять вынужденным колебаниям, как это и будет сделано дальше.

Параметры оценки плавности хода. Основными параметрами оценки плавности хода могут служить:

распределение вертикальных ускорений по длине корпуса и их максимальная амплитуда колебаний, при которой не происходит пробоя подвески (жесткого удара в ограничителе деформации упругих элементов);

критическая скорость по пробою, т. е. скорость движения автомобиля, при которой подвеска начинает пробиваться;

при движении с закритическими скоростями - число пробоев на единицу пути;

эффективность гашения колебаний корпуса.

Эти параметры зависят прежде всего от конструкции автомобиля. Основными конструктивными факторами, влияющими на плавность хода, являются:

база автомобиля;

масса автомобиля и момент инерции корпуса относительно оси (YY);

расположение колес относительно центра тяжести; схема подвески и ее характеристики;

статические и рабочие хода колес (вертикальные перемещения колес относительно корпуса);

жесткость шин, их демпфирующие свойства и поглощающая способность;

сопротивление амортизаторов, определяемое их числом, расположением и характеристикой.

Совокупность конструктивных факторов определяет частоты собственных вертикальных и угловых колебаний корпуса.

Конструктивные факторы однозначно определяют параметры плавности хода только при вполне определенных внешних условиях и режимах движения автомобиля, или дорожных условиях. Важнейшими из них являются:

скорость движения автомобиля;

форма неровностей дороги: длина, наибольшая высота и профиль; чередование неровностей.

Рассмотрим вначале характеристики подвески как важнейшего конструктивного элемента, влияющего на плавность хода.

5.2. ПОДВЕСКА И ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

К подвеске относятся узлы и детали, соединяющие оси колес или мосты автомобиля с его корпусом (рамой). Подвеска состоит из жестких кинематических звеньев (направляющих устройств), упругих элементов и амортизаторов. В качестве упругих элементов могут использоваться металлические элементы - листовые рессоры, пружины, торсионы, а также резиновые, пневматические и гидропневматические элементы. В некоторых случаях один и тот же элемент может выполнять разные функции; так, листовая рессора может одновременно быть и направляющим устройством, а гидропневматический упругий элемент выполнять роль амортизатора.

Кинематические звенья обеспечивают перемещение колес по отношению к корпусу и определяют характер перемещения; от их устройства зависят также величина усилий, передаваемых на упругие элементы, и деформация последних.

Соответственно схемы соединения кинематических звеньев подвески могут быть разделены на независимые и зависимые.

При независимой подвеске каждое колесо подвешивается ц корцу-су через самостоятельные кинематические звенья и упругие элементы; перемещение одного колеса по отношению к корпусу непосредственно не связано с перемещением других колес.

При зависимой подвеске между колесами существует связь; перемещение одного колеса по отношению к корпусу вызывает перемещение другого. Связи могут быть двух видов: поперечные - между одноименными колесами двух бортов (через неразрезные мосты) и продольные - между колесами одного борта. Зависимая подвеска с продольными связями называется балансирной.

Поскольку задачи на плавность хода рассматриваются как плоскостные и одноименные колеса правого и левого борта по схеме объединяются, зависимая подвеска, имеющая только поперечные связи, приводится к независимой. Различие сохраняется лишь между независимой и балансирной подвесками. Подвеска, содержащая в




Рие. 5.1

Линейная (1) и нелинейная (S) характеристики подвесок

ПЛОСКОСТНОЙ схеме элементы независимой и балансирной подвесок, например у трехосного автомобиля с задней балансирной тележкой, называется смешанной.

Характеристикой упругого элемента и подвески является зависимость между вертикальным перемещением оси колеса h и действующей на него вертикальной нагрузкой Gk, или реакцией Zk-

Характеристика подвески может быть линейной / или нелинейной 2 (рис. 5.1).

Жесткостью подвески называется производная от нагрузки по перемещению

dGk dh •

(5.1)

У подвески с линейной характеристикой жесткость постоянная и вьфажается графически тангенсом угла наклона характеристики G

(5.2)

При нелинейной характеристике жесткость различная для различных точек. Так, для вогнутой характеристики (рис. 5.1 и 5.2) жесткость возрастает с увеличением нагрузки. Величина жесткости для отдельных точек как производных функции определяется аналитически, если функция задана уравнением, или графически как тангенс угла наклона касательной в каждой точке. Среди точек, выбранных для определения жесткости, обязательно должна быть точка, соответствующая статической нагрузке.

Характеристика подвески может быть получена опытным путем или построена аналитически. При этом возможны два вида характеристик - с учетом или без учета упругости шины.

При опытном определении характеристики с учетом упругости шины колесо предварительно разгружают (вывешивают), а затем начинают поднимать, прикладывая нагрузку к наружной поверх-


Рис. 6.2

Характеристика листовой рессоры

ности шины. Замеряя вертикальное перемещение опорной площадки h и соответствующую ему вертикальную нагрузку Zk, получают ряд точек для построения характеристики.

Для получения характеристики без учета упругости шины опыт может производиться точно так же, но при снятой шине нагрузка прикладывается к ободу колеса. Однако в этом случае можно ограничиться снятием характеристики только упругого элемента, а характеристику подвески получить пересчетом.

Для нахождения характеристики подвески путем расчета используется характеристика упругого элемента и шины, а также кинематическая схема подвески.

Характеристикой упругого элемента называется графическая, или аналитическая зависимость между нагрузкой на упругий элемент Р и его деформацией /.

На рис. 5.2 показана примерная характеристика листовой рессоры. Вследствие трения между листами и связанного с этим гистерезиса линии нагрузки не совпадают.

Средняя (пунктирная) линия, не учитывающая трения, представляет собой расчетную характеристику рессоры. Эта характеристика нелинейная, но на некотором участке АВ при нагрузках, близких к статической, может быть принята за линейную.

Аналогичную характеристику имеет пневматическая шина (см. рис. 1.17а).

Характеристика спиральной цилиндрической пружины а (рис.. 5.3) может быть принята за линейную. Линейную характеристику а имеет также торсион (упругий стержень, работающий на закручивание); для него характеристикой служит зависимость скручивающего момента от угла закрутки: М = f(a). Коническая пружина имеет вогнутую характеристику б (рис. 5.3.).

Жесткость рессоры* выражается аналогично жесткости подвески:


Рис. 6.3

Характеристика цилиндрической пружины и торсиона (а) и конической пружины (б)

(5.3)

Для прямолинейного участка характеристики (рис. 5.2)

У торсиона

А f

dM d(x

(5.4)

Здесь и далее термин «рессора» употребляется в смысле упругого элемента вообще.



0 1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11
Статья по теме ускорители отверждения.