11 Плавність руху

Плавність руху – експлуатаційна властивість автомобіля, що забезпечує зручність для водія і пасажирів та збереження вантажів. Досягають плавності відсутністю значних вібраційних і ударних навантажень на водія, пасажирів і вантаж, що перевозиться.

Забезпечують плавність згладжуючими властивостями шин і характеристиками підвіски.

Підвіска містить наступні пристрої:

- пружні елементи (листова ресора, пружина, торсион, повітря і гума);

- напрямні пристрої (пристрої, які передають бічні й поздовжні сили, визначають кінематику переміщення коліс);

- гасники коливань (телескопічний амортизатор, листова ресора).

- стабілізатори поперечної стійкості.

11.1 Характеристики пружних елементів, амортизаторів, шин

Пружний елемент підвіски

Характеризується пружний елемент залежністю нормального навантаження F_z від деформації h_z пружного елемента і називається характеристикою пружного елемента. Повний прогин пружного елемента поділяють на статичний прогин h_cn і прогин стиснення h_cw.

Через гістерезисні втрати в матеріалі пружного елемента крива його навантаження не збігається з кривою развантажения. При цьому в розрахунках плавності ходу беруть середнє значення.

Основними характеристиками пружного елемента є:

- h_ст – статичний прогин- прогин пружного елемента при нерухомому автомобілі;

- – жорсткість пружного елемента. Якщо залежність лінійна, то С_р=const;

- – коефіцієнт динамічності,

де – максимальне і статичне навантаження на пружний елемент.

Телескопічний амортизатор

Амортизатор характеризується коефіцієнтом опору амортизатора.

Для телескопічних амортизаторів сила його опору дорівнює:

,

де к_а – коефіцієнт опору амортизатора;

– швидкість переміщення поршня амортизатора.

Для всіх амортизаторів двосторонньої дії коефіцієнт опору амортизації при стисненні к_аст менший за коефіцієнт при розтягуванні (відбої) к_авід. Це необхідно, щоб нормальні навантаження від дороги сприймалися в основному пружним елементом підвіски. Тому:

,

де к_аст, к_{а від} – коефіцієнти опору амортизатора відповідно при стисненні й відбої ( розтягуванні).

Якщо амортизатор односторонньої дії, тоді к_аст0.

Шина

Шина, з точки зору плавності, характеризується нормальною жорсткістю С_ш і коефіцієнтом демпф ування шини к _ш.

Нормальну жорсткість шини визначають так:

,

де F_z, h_ш – нормальне навантаження на шину і відповідна їй деформація шини.

При вертикальних коливаннях через тертя в гумово-кордовій оболонці та гумі протектора виникає сила тертя, яка дорівнює:

,

де к_ш – коефіцієнт демпфірування шини, який залежить від конструкції шини, кількості шарів корду, матеріалу шини, внутрішнього тиску;

– швидкість деформації шини.

11.2 Характеристики дорожніх нерівностей

Коливання автомобіля викликані взаємодією коліс з дорогою. Якщо частота збурень від дороги буде наближатися до частоти власних коливань підвіски, тоді коливання будуть посилюватися, інакше – зменшуватися. При цьому частота збурень буде залежати від кроку нерівностей і швидкості руху.

Залежно від кроку нерівностей профіль дороги поділяють на три види:

-макропрофіль – крок нерівностей більш ніж 100 м. Дороги з таким профілем на процес коливань не впливають, а тому під час дослідження коливань такий профіль дороги не враховують;

-мікропрофіль – крок нерівностей лежить у межах від 100м до 0,1 м. Цей профіль безпосередньо впливає на процес коливань;

-шорсткість – крок нерівностей менш ніж 0,1 м. Цей профіль на коливання не впливає, проте під час руху автомобіля по такій дорозі підвищуються витрати палива, знос протекторів шин.

У загальному випадку профіль нерівностей записують у вигляді косинусоїдних виступів (див. рис.11.2):

, (11.1)

де q₀ – амплітуда висоти нерівностей;

 – частота збурень, яка залежить від кроку нерівностей l і швидкості руху автомобіля V і визначається за формулою:

.

Якщо врахувати, що , тоді рівняння (11.1) набуде вигляду:

.

За реальних умов нерівності дороги мають безладний характер. Зміна ординат дороги – це випадковий процес. Випадковість у тому, що, знаючи характер нерівностей на одному рівні, не можна передбачити їх характер на подальшому етапі.

Функцію можна розглядати як нестаціонарну випадкову функцію. Нестаціонарність викликана змінністю основних статистичних параметрів. Проте вимірювання мікропрофілю на великій ділянці шляху показує, що статистичні характеристики певної дороги стабільні. Проведені вимірювання висот нерівностей показали, що ординати мікропрофілю підпорядковуються найчастіше нормальному закону розподілу.