2.5. Плавність руху
Плавністю руху називають пристосовуваність ЛТЗ до руху нерівними дорогами з мінімальними коливаннями. Вона впливає на всі основні експлу-атаційні якості і техніко-економічні показники лісовозного автопотяга. Плав-ність руху має особливо важливе значення для лісовозних машин, що працюють в складних дорожніх умовах.
Вимірниками плавності ходу використовуються фізичні величини, що характеризують коливання: частоти, пришвидшення, швидкості зміни пришвидшень та інші.
Низька власна частота коливань підресореної ланки ЛТЗ над і-тою віссю визначається за формулою:
(2.36)
де fi = fпі + fші – сумарний статичний прогин підвіски і шини і-тої осі cотовбуровоза, см.
Плавність ходу ЛТЗ під час роботи у важких дорожніх умовах вважають достатньою, якщо низькі власні частоти його коливань не перевищують 90 кол/хв.
Потрібна плавність ходу ЛТЗ забезпечується у тому випадку, коли середньоквадратичні значення пришвидшень рами тягача над передню віссю не перевищують 2,5 м/с2, над задньою віссю (візком) – 3 м/с2, причіпної ланки 3,5 м/с2.
Якщо коливання людини, що виникають під час руху транспортного засобу, створюють істотний вплив на коливання підресореної маси або появляється потреба синтезу додаткової системи амортизації людини, доцільно розглядати її як коливну систему. Багаточисельні дослідження дозволяють рекомендувати деякі розрахункові біодинамічні моделі людини.
В одномасовій моделі людина уявляється у вигляді зосередженої маси, яка знаходиться на пружній основі. Жорсткість пружної основи і розсіювання енергії в системі визначаються жорсткістю і згасанням коливань в елементах, призначених для сидіння (подушки, системи підресорювання сидіння). Частина маси тіла людини, яка припадає на сидіння, береться 55 кг (для загальної маси людини 75 кг). Наявні подушки сидінь мають жорсткість 7,8...11,8 кН/м у легкових автомобілів та 14,7...19,6 кН/м – у вантажних. Коефіцієнт відносного затухання за відсутності спеціального амортизатора в сидінні складає в середньому 0,06...0,18. Такі моделі доцільно використовувати у розрахунках плавності ходу за інтенсивністю коливань людини на сидінні.
У разі дослідження параметрів сидіння доцільно використовувати двомасову біодинамічну модель людини (рис. 2.8, в). У ній маса m1 містить масу таза і нижніх кінцівок (m1 = 29,5 кг), а маса m2 – масу грудей, плечей, верхніх кінцівок і голови (m2 = 27,5 кг). Перша маса розміщенна на пружній основі, характеристика якої відповідає характеристикам сидіння, а друга – на жорсткому елементі, що імітує параметри жорсткості тіла людини. Для розрахунків беруть c2 = 22...24 кН/м, k2 = 320...400 Н с/м.
Рис. 2.8. Схемні моделі, призначені для вивчення незалежних вертикальних коливань передньої, задньої частин тягача
(причіпних ланок) та водія на сидінні.
а – двомасова модель, б – тримасова модель, в – модель людини.
Середньоквадратні значення пришвидшень, що відповідають межі зручної їзди людина, складають 2 м/с2.
Середньоквадратичне значення вертикальних пришвидшень підресореної частини автопотяга над і-тою віссю визначається з виразу:
,
(2.37)
де
– спектральна щільність вертикальних
пришвидшень підресореної частини
автопотяга над і-тою
віссю, м2/с3.
,
(2.58)
де
– амплітудно-частотна характеристика
вертикальних пришвидшень підресореної
частини автопотяга над і-ю
віссю; Ф(ω)
– спектральна щільність дії мікропрофілю
дороги на колеса автопотяга; ω
– кругова частота.
Вираз для отримується внаслідок розрахунку параметрів верти-кальних коливань ЛТЗ, який виконується з припущенням, що коливання під-ресорених мас передньої і задньої частини тягача (причепа), а також задньої частини напівпричепа (розпуска) незалежні від коливань суміжних мас, на підставі розрахункових моделей (рис. 2.8).
Сумарний статичний прогин підвіски і шини cтовбуровоза становитиме:
- для передньої осі: f1 = 8,2 + 4,6 = 12,6 см;
- для задніх осей (візка): f2 = 8,5 + 5,1 = 13,6 см.
Тоді власна частота коливань підресореної частини автопотяга набуде значень:
кол/хв;
кол/хв.
Плавність руху автотранспортних засобів під час роботи у важких дорожні умовах вважають достатньою, якщо його власна частота коливань не перевищує 90 кол/хв. В нашому випадку частота коливань не перевищує критичних значень, отже плавність руху є задовільною.