3. 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

где

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

Рис. 3. Схема колебательной системы тела

с одной степенью свободы

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

n_т = (3.1)

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

ω = , где (3.2)

С = , а М = - масса колеблющегося тела

G_ст = статическая нагрузка на рессору.

С учетом этих обозначений будем иметь:

ω = (3.3)

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

n_т =

Из уравнений (2) и (3) следует, что чем больше статический прогиб подвески f_ст , 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 ν_к, 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 энергии Н_о и коэффициент динамичности m_q подвески.

Величина Н_о = , где А – запас потенциальной энергии подвески

Рис. 4. Характеристика и жесткость подвески автомобиля

(подвеска с линейной характеристикой)

при максимальном её ходе f_max. Для грузовых автомобилей желательно иметь Н_о = 20...25 . Чем больше величина Н_о , тем выше максимально допустимая скорость автомобиля для заданных высот дорожных неровностей.

Коэффициент динамичности подвески m_q представляет отношение максимального f_max. к статическому f_ст ходу подвески, т.е.

m_q =

Для грузовых автомобилей величина m_q = 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

Рис. 5. Схема для определения приведенной жесткости подвески

f_n = f_р + f_ш , где

f_р и f_ш - прогибы рессоры и шины.

Выразив указанные прогибы через отношение статической нагрузки G_ст к жесткостям рессоры С_р и шины С_ш , получим зависимость для определения приведенной жесткости

С =

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.

Рис. 6. Схема действительной приведенной подвески

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

С = S_р · и f_к = f_р ·

Приведенную жесткость С принимают для расчета показателей плавности хода автомобиля.