2.4.4. Моделювання керованості автомобіля

Критична швидкість автомобіля з умови керованості обчислюється як:

де  - кут повороту керованих коліс автомобіля, град.

Критичну швидкість з умов керованості розраховують при  = 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40° і будують графічну залежність критичної швидкості від кута повороту керованих коліс (мал.2).

, °

Рис.2. Залежність критичної швидкості автомобіля з умов керованості від кута повороту керованих коліс.

З огляду на, що при русі автомобіля на повороті зі швидкістю більш Vкер керовані колеса будуть сковзати в поперечному напрямку і поворот їх на більший кут не змінить напрямку руху автомобіля, роблять висновок про межі керованості автомобіля.

Радіус повороту автомобіля з еластичними (реальними) шинами обчислюють як:

Rс = L / ( tg (q - d1 ) + tg d2 ) м,

де q = 20 - середній кут повороту керованих коліс;

d1 , d2 - кути бічного відводу (відхилення) коліс передньої і задньої осей:

d1 = Рd1 / СУМ( Котк1 ), град.;

d2 = Рd2 / СУМ ( Котк2 ), град.

де Рd1, Рd2 - бічні сили, що діють на колеса передньої і задньої осей, Н.

Граничні значення бічних сил Рd1 і Рd2, при яких колеса котяться без бічного ковзання, визначають по вираженнях:

Рd1 = 0,4 * Рj1 ,

Рd2 = 0,4 * Рj2 ,

де Рj1 = J * G1 і Рj2 = J * G2 - сили зчеплення коліс відповідно передньої і задньої осей з полотном дороги;

Котк1 і Котк2 - коефіцієнти опору бічному відводу (відхиленню) одного колеса передньої і задньої осей, Н/град.

Для колеса легкового автомобіля Котк вибирають у границях від 500 до 1000 Н/град; для колеса вантажного автомобіля Котк = 800 ... 1500 Н/град.

При твердих (теоретичних) колесах радіус повороту дорівнює:

R = L / tg q

З огляду на, що при Re = R поворотність автомобіля нейтральна, при Re > R - недостатня і при Re < R - надлишкова, порівнюють знайдені величини Re і R і роблять висновки щодо поворотності автомобіля, що проектується.

Якщо виявиться, що поворотність автомобіля надлишкова, то визначають критичну швидкість з умови бічного відводу (відхилення) коліс:

Vвідв = ( g * L ) / ( G2 / СУМ ( Котк2 ) - G1 / СУМ ( Котк1 )

З огляду на, що Vвідв повинна на 20-30% перевищувати максимальну швидкість автомобіля - робимо висновок, що можлива безпечна експлуатація автомобіля.

2.4.5. Моделювання плавності ходу автомобіля

Основними показниками, що оцінюють плавність ходу, є частота вільних коливань підресорних і непідресорних мас, прискорення і швидкість зміни прискорення підресорних мас при коливаннях автомобіля.

Частота низькочастотних коливань підресорних мас обчислюється як:

де fст- статичний прогин підвіски, м;

Для легкових автомобілів приймають, що fст = 0,15...0,25 м, для вантажних і міських автобусів - fст = 0,08...0...0,13 м, для міжміських автобусів fст = 0,12...0,18 м.

Менші значення цієї величини беруть для задньої підвіски, великі - для передньої.

Плавність ходу вважається задовільної, якщо n складає від 0,8 до 1,3 Гц - для легкових автомобілів; від 1,3 до 1,8 Гц - для вантажних автомобілів і міських автобусів; від 0,70 до 1,35 Гц – для міжміських автобусів.

Непідресорні маси мостів здійснюють високочастотні коливання, обумовлені твердістю шин, з частотою:



де  С_Ш сумарна жорсткість шин моста, Н/м;

m - маса моста, кг.

При відсутності зведень про твердість шин орієнтовно можна взяти,що:

_В = 6,7...8,5 Гц (менші значення - передня підвіска, великі - задня). Крім вільних коливань, автомобіль здійснює також вимушені коливання з частотою:

вим = V / S, Гц,

де V - швидкість автомобіля; м/с;

S - довжина хвилі нерівності на дорозі, мм.

Для розрахунків приймають, що S = 0,5...5,0 м.

При швидкостях руху від 0 до 60 км/год можливий резонанс коливань як підресорних мас (н = вим - низькочастотний резонанс), так і непідресорних мас (н = вим - високочастотний резонанс).

Швидкість руху, при якій може настати резонанс, обчислюють по виразу:

Vр = н.в. * S , м/с.

Беручи S = 0 і S = 4 м, знаходять координати крапок, з яких проводять прямі (мал. 3), що визначають швидкості руху Vр і Vр', при яких виникає відповідно низькочастотний і високочастотний резонанс.

Рис. 3. Залежність резонансних швидкостей руху автомобіля від довжини нерівностей.

За допомогою цього графіка знаходять резонансні швидкості при довжині хвилі нерівності S = 0,3 м і S = 3,0 м. Потім визначають швидкість і прискорення коливань підресореної маси:

Z⁰K1,2 = Zo * V_1,2 і Z⁰⁰ _K12 = Zo * v²_1,2 .

Швидкість зміни прискорень при коливаннях обчислюють як:

Z⁰⁰⁰_{K 1,2} = Zo * V³_1,2

Для розрахунків висоту нерівності Zo беруть 0.005 м.