1.6 Неровности дороги и их математическое описание
При движении автомобиля в различных дорожных условиях, характеризуемые элементами профиля и плана дорог, рельефом местности, типом и ровностью дорожного покрытия, во многих его агрегатах и узлах возникают колебательные процессы, влияющие на такое важное эксплуатационное качество автомобиля, как устойчивость.
Колебания подрессоренных и неподрессоренных масс автомобиля, возникающие при движении по неровной дороге влекут за собой рассеивание энергии в упругих и гасящих элементах подвески и шинах автомобиля. Поэтому существующие методы оценки устойчивости автомобиля при движении по ровной дороге, когда воздействие неровностей дороги отсутствует, не позволяют реально оценить устойчивость при движении автомобиля по неровной дороге.
Внешнее воздействие неровной дороги формируется в виде гармонической функции:
q(t) = 2qₒ(1-cos2πft), (1.50)
где qₒ - амплитуда неровностей дороги с синусоидальной поверхностью относительно средней линии; f – частота воздействия.
Как известно, частота внешнего гармонического воздействия на колеса движущегося автомобиля определяется так:
f = Va/lн, (1.51)
где lн – длина неровности.
При численных расчетах модели скорость поступательного движения автомобиля принимается постоянной Va = 40 км/ч (11,11 м/с), а изменение частоты воздействия относилось за счет изменения длины неровностей. Такое представление удобно тем, что сохраняет неизменным запаздывание воздействия на задние колеса τ= L/Va.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
а - основные параметры и координаты; б – соотношение координат для произвольного момента времени (штриховые линии – положение равновесия)
Рисунок 2.1 - Схема колебательной системы, эквивалентной автомобилю при торможении
Схема колебательной системы, эквивалентной автомобилю при торможении, представлена на рис.2.1. При составлении этой схемы сохранены общепринятые в теории плавности хода и подрессоривания изображения и обозначения: М – подрессоренная масса автомобиля; Jy – момент инерции подрессоренной массы автомобиля относительно центральной поперечной оси О; m1,2 – передние и задние неподрессоренные массы; ср 1,2 -коэффициенты нормальной жесткости рессор передней и задней подвесок; η1,2 –коэффициенты неупругого сопротивления передней и задней подвесок; сш1,2 – коэффициенты нормальной жесткости шин; q1,2 (t) – текущие во времени значения ординат микропрофиля поверхности дороги в контакте передних и задних колес; ζ1,2 (t) – текущие во времени вертикальные смещения передних и задних неподрессоренный масс; z1,2 (t) – текущие значения вертикальных перемещений подрессоренной массы над передней и задней подвесками; z0 – текущие значения вертикального смещения центра тяжести подрессоренной массы, обозначенного точкой О; α- текущее значение углового перемещения подрессоренной массы вокруг центра тяжести; Рτ1,2 – тормозные силы, приложенные в контакте передних и задних колес; F1 –инерционная сила полной массы автомобиля при торможении; r1,2 – пара сил, эквивалентная моменту тормозных сил и инерционной силы; L – база автомобиля; а,в- расстояние от центра тяжести до вертикальных плоскостей размещения передней и задней подрессоренных масс; hц - высота центря тяжести автомобиля над средней линией опорной поверхности дороги.
Индексами 1,2 отмечена принадлежность параметров соответственно к передней и задней подвескам. Координаты положения масс автомобиля в вертикальной плоскости отсчитываются в функции времени t от положения статического равновесия. При этом приращения высоты центра тяжести от hц над средней линией микропрофиля поверхности дороги считаются пренебрежимо малыми по сравнению с его значением в положении статического равновесия. Далее для упрощения записи координаты смещения z(t), ζ (t), q(t) записываются без указания на то, что они являются функциями времени t, но это постоянно имеется в виду. [3]