Вимушені коливання автомобіля

При русі автомобіля наїзди коліс на нерівності дороги викликають появу вимушених коливань. Характеристика цих коливань залежить від поєднання конструктивних параметрів автомобіля та дорожних умов. З-поміж конструктивних параметрів автомобіля на коливання впливають насамперед жорсткості пружних елементів підвіски і шин та демпфуючі властивості амортизатора. З дорожних умов найбільше значення мають кількість і форма нерівностей, їх розміри, віддаль між ними. Значну роль на характер вимушених коливань відіграє також швидкість автомобіля, тому що від швидкості залежить частота наїздів коліс на нерівності дороги, а отже – частота дії збурюючих сил.

Нерівності дороги мають різні розміри і форму, розташовуються на дорозі випадково. Для розгляду фізичної суті вимушених коливань можна припустити, що мікропрофіль дороги складається з синусоїдних хвиль, а в самого автомобіля коефіцієнт розподілу підресореної маси ε_у= 1, тобто коливання передньої і задньої підвісок взаємозалежні. Рухаючись такою ідеалізованою дорогою, автомобіль зазнає гармонійних збурень. Припущення, що ε_у= 1 дозволяє розглядати окремо коливання передньої або задньої підвіски. Така коливна система зображена на рис. 6.

Рис. 81. Схема для розрахунку вимушених коливань підвіски

Коливання підресореної m_пі непідресореної m_нмас описуються рівняннями:

В цих рівняннях m_п, m_н– підресорена і не підресорена маси автомобіля; с_п, с_ш– жорсткості підвіски і шини;k– коефіцієнт опору амортизатора; z,,– переміщення, віброшвидкість і віброприскорення підресореної маси; ζ ,,– переміщення, віброшвидкість і віброприскорення непідресореної маси;q.– вертикальна координата профілю дороги і її перша похідна.

Ці рівняння є зв’язаними, що вказує на взаємний вплив коливань підресореної і не підресореної мас.

Розв’язавши рівняння, можна побудувати графічну залежність амплітудних значень відносних переміщень, віброшвидкостей і віброприскорень від частоти коливань, що називається амплітудно-частотною характеристикою.

Рис. 82. Амплітудно-частотна характеристика

На рис. 82 зображено залежності амплітуд відносного переміщення підресореної маси z/q₀(крива 1); відносного переміщення непідресореної масиζ/q₀(крива 2) та відносного прискорення підресореної маси.

Максимальне значення z/q₀відповідає резонансу підресореної маси, коли частота збурень близька до частоти власних коливань підресореної маси. Переміщення підресореної маси мають два максимуми. Перший з них зумовлений впливом підресореної маси на непідресорену, а другий виникає при співпаданні частоти збурень з частотою власних коливань непідресореної маси.

Амплітуда прискорень підресореної маси також має два максимуми. Низькочастотний максимум настає при частоті власних коливань підресореної маси, високочастотний максимум виникає з-за впливу коливань непідресореної маси.

Література

1. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин. – Москва: Машиностроение, 1981 – 271 с., ил.

2. Под ред. Антонова А.С. Армейские автомобили. Теория. – Москва: Воениздат, 1970 – 527 с., ил.

3. Вонг Дж. Теория наземных транспортных средств. Москва: Машиностроение, 1982 – 284 с., ил.

4. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. – Москва: Машиностроение, 1989 – 240 с., ил.

5. Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. – Минск: Вышэйшая школа, 1986 – 208 с., ил.

110