Литература

1.Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств.- М.: Машиностроение, 1984.-272 с, с-216...229.

2. Гришкевич А.И. Автомобили .Теория. -Минск: Вышэйш. Шк.,1986.-240 с,

С-169...184

3. Барахтанов Л.В., Беляков В.В., Кравец В.Н. Проходимость автомобиля.-

Н.НовгородД996. -198 с.,с.-137.. .195

4.Кошарний М.Ф. Основи мехашки та енергетики автомобшя.-КиТв: Вища

шк.,1992.-200с.,с.-174-193

Контрольные вопросы

1. Что характеризует опорная проходимость автомобиля? 2.Что характеризует профильная проходимость автомобиля? З.Что такое сцепная масса автомобиля?

4.Чему равен коэффициент сцепной массы для полноприводных'автомобилей? 5.Перечислите основные критерии опорной проходимости. б.Перечислите основные критерии профильной проходимости.

11. Плавность хода

Плавность хода - эксплуатационное свойство, обеспечивающее удобство для водителя и пассажиров и сохранность грузов. Достигается плавность отсутствием значительных вибрационных и ударных нагрузок на водителя, пассажиров и перевозимый груз.

Обеспечиваются плавность слаживающими свойствами шин и характеристиками подвески.

Подвеска включает следующие устройства:

• упругие элементы (листовая рессора, пружина, торсион, воздух и

резина);

• направляющие устройства (устройства, которые передают боковые и продольные силы, определяют кинематику перемещения колес);

• гасители колебаний (телескопический амортизатор, листовая рессора).

• стабилизаторы поперечной устойчивости. _г

11.1 Характеристики упругих элементов, амортизаторов, шин

Упругий элемент подвески

Характеризуется упругий элемент зависимостью нормальной нагрузки F_z от деформации h. упругого элемента и называется характеристикой упругого элемента. Полный прогиб упругого элемента разделяют на статический прогиб h_CT и прогиб сжатия h_cw

И з-за гистерезисных потерь в материале упругого элемента кривая его нагружения не совпадает с кривой разгружения. При этом в расчетах плавности хода принимается среднее значение. Основными характеристиками упругого элемента являются:

• п_ст - статический прогиб- прогиб упругого элемента при неподвижном автомобиле;

ности, гдеF_max,F_cm-максимальная и статическая нагрузки на упругий элемент,_:

Рис. ИЛ Характеристика упругого элемента

Телескопический амортизатор

Амортизатор характеризуется коэффициентом сопротивления амортизатора

Для телескопического амортизатора сила его сопротивления равна

где к_а- коэффициент сопротивления амортизатора;

hg- скорость перемещения поршня амортизатора.

Для всех амортизаторов двухстороннего действия коэффициент сопротивления амортизатора при сжатии к_асж меньше коэффициента при растяжении (отбои) к_{а О}т- Это необходимо, чтобы нормальные нагрузки от дороги воспринимались в основном упругим элементом подвески. Поэтому

где Кас_Ж , к_{а от} - коэффициенты сопротивления амортизатора соответственно при сжатии и отбое (растяжении).

Если амортизатор одностороннего действия, тогда к_асжх0.

Шина

Шина с точки зрения плавности характеризуется нормальной жесткостью С_ш и коэффициентом демпфирования шины к ,„. Нормальная жесткость шины определяется так

где F_z, h,_u -нормальная нагрузка на шину и соответствующая ей деформация

шины.

При вертикальных колебаниях из-за трения в резшю-кордовой оболочке и

резине протектора возникает сила трения, которая равна

где к_ш- коэффициент демпфирования шины, зависящий от конструкции шины, числа слоев корда, материала шины, внутреннего давления; И°ш - скорость деформации шины.

11.2 Характеристики дорожных неровностей

Колебания автомобиля вызываются взаимодействием колес с дорогой. Если частота возмущений от дороги будет приближаться к частоте собственных колебаний подвески, тогда колебания будут усиливаться, в противном случае -уменьшаться. При этом частота возмущений будет зависе-ib от шага неровностей и скорости движения.

В зависимости от шага неровностей профиль дороги разделяют на три

вида:

• макропрофи^рь - шаг неровностей более 100 и. Дороги с таким профилем на процесс колебаний влияния не оказывают, а поэтому при исследовании колебаний такой профиль дороги не учитывают;

• микропрофиль - шаг неровностей лежит в пределах от 100м до 0,1 м. Этот профиль оказывает непосредственное влияние на процесс колебаний;

• шероховатости - шаг неровностей меньше 0,1 м. Этот профиль на колебания не влияет, однако при движении автомобиля по такой дороге повышается расход топлива, износ протекторов шин.

В общем случае профиль неровностей записывается в виде косинусоидальных выступов (см. рис. 11.2)

где до - амплитуда высоты неровностей;

у - частота возмущений, которая зависит от шага неровностей 1 и скорости движения автомобиля V и определяется по формуле

Если учесть, что x = V-t, тогда уравнение (11.1) примет вид

В реальных условиях

неровности дороги имеют

беспорядочный характер. Изменепие ординат дороги- это случайный процесс. Случайность в том, что, зная характер неровностей на одном уровне, нельзя предсказать их характер на последующем этапе.

Рис. 11.2 Профиль косинусоидальной неровности

Функцию q — f(x) можно рассматривать как нестационарную случайную функцию. Нестационарность вызвана переменностью основных статистических параметров. Однако измерение микропрофиля на большом участке пути показывает, что статистические характеристики определенной дороги стабильны. Проведенные измерения высот неровностей показали, что ординаты микропрофиля подчиняются чаще всего нормальному закону распределения.

11.3 Критерии оценки плавности хода

Критерии плавности характеризуют воздействие колебаний на водителя, пассажиров и груз. Если на груз нет специальных ограничений, то оценочные критерии плавности хода должны определяться восприятием колебаний человеком.

Анализ проведенных исследований воздействия колебаний на человека показал, что колебания воспринимаются вестибулярным аппаратом, глазами, суставами, мышцами, кожей, внутренними органами. Человеческий организм в зависимости от частоты колебаний воспринимает их по-разному. В зоне низких

частот восприятие колебаний пропорционально ускорениям, в зоне средних -скоростям, в зоне высоких - перемещениям.

Установлено, что чувствителен человеческий организм к вертикальным колебаниям в диапазоне частот 4... 8 Гц и горизонтальным в диапазоне частот

1...2ГЦ.

Для учета влияния частоты колебаний на организм человека частотный состав колебаний разделяют на октавы и вводятся коэффициенты весомости для каждой октавы. Октава - полоса частот, в которой конечная частота в два раза больше начальной.

Каждая октава может быть поделена еще и на три полосы. Так первая октава имеет три полосы со среднегеометрическими значениями частот 0,8 Гц, 1 Гц и 1,25 Гц.

Допустимый уровень вибрации, воздействующий на водителя и пассажиров, определяется ГОСТ 12.1.012-78 и стандартом 2631 (180) «Вибрация, передаваемая человеческому телу».

11.4 Оценочные показатели плавности хода

Водитель и пассажиры оценивают плавность хода субъективно через ощущения. Утомляемость водителя и пассажиров связана с повторяемостью колебаний и их ускорениями.

Плавность хода автомобиля чаще всего оценивают следующими параметрами:

-частотой собственных колебаний кузова;

-среднеквадратичными значениями скоростей и ускорений кузова и пола платформы;

- отсутствием пробоя подвески;

- постоянством контакта колес с дорогой.

Наиболее простым оценочным показателем может служить частота собственных колебаний кузова. Установлено, что хорошая плавность будет, если частота колебаний кузова будет совпадать со средней частотой шагов человека при его ходьбе. Это соответствует 60...90 шагов в мин, или 1...1,5 Гц. Поэтому, для легковых автомобилей рекомендуемая частота колебаний подвески 0,8...1,2 Гц, а для грузовых -1,5..Л ,8 Гц.

Согласно ГОСТу 12.1.012-78 «Вибрация. Общие требования безопасности» нормируемыми параметрами являются - среднеквадратичные значения скоростей и ускорений в октановых полосах частот. Несмотря, что спектр частот колебаний, имеющих место во время движения автомобиля, превышает 500 Гц, в теории автомобиля колебания рассматриваются в полосе частот 1...80 Гц. Уровень вибронагруженности по значению среднеквадратичной скорости может оцениваться как абсолютным значением сренеквадратичной скорости, так и логарифмическим показателем скорости в децибелах дБ. По значению среднеквадратичной скорости колебаний согласно нижеприведенной зависимости определяется логарифмический показатель скорости в децибелах

где ду - среднеквадратическое значение виброскорости в октановой

полосе частот¹; 510^s- виброскорость, с которой производится сравнение. Например: \)d_v- -0,2 м/с

Стандарт 2631 международной организации по стандартизации(18О) «Вибрация,нередаваемая человеческому телу» устанавливает допустимые значения виброскоростей в полосах частот, действующих на человека в течении 8 часов.Если превышение допустимой виброскорости в 1,4 раза, то допустимое время воздействия частоты на организм человека уменьшается до 2 часов; если превышение в 2 раза, то время уменьшается до 1 часа; если превышение в 4 раза, то время уменьшается до 15 мин.

Диапазон частот от 1 ...80 Гц разбивают на двадцать 1/3 октановых полос. Для каждой полосы дается свой коэффициент весомости и допустимые значения виброускорений (уровень «безопасности здоровья»).

Что же касается непосредствешю автомобиля, то кроме колебаний, вызванных взаимодействием колес автомобиля с профилем дороги во время движения, имеют место вибрации кузова и шасси в диапазоне частот до нескольких тысяч герц. Вызваны такие вибрации работой двигателя, трансмиссией, аэродинамическими силами. Такие вибрации создают шум как внутри автомобиля, так и на улицах, и дорогах. Если уровень шума превышает допустимые нормы, то нарушается работа прежде всего нервной системы человека, которая приводит к ослаблению внимания и памяти, возростает время на принятие решения, движения органов тела становятся менее энергичными. С этой связи возникает необходимость нормирования внутреннего и наружного шумов, имеющих место при движении автомобиля. Допустимые уровни внутреннего и наружного шумов представлены в ГОСТе 27435-87 и ГОСТе 27436-87 .Экспериментально уровни шумов измеряют при интенсивном разгоне на второй или третьей передачах.

Плавность хода автомобилей оценивают по результатам испытаний,

которые включают следующие этапы:

1.Выбор прямолинейных, горизонтальных участков дорог различного типа и состояния с однородным микропрофилем.

2.Экпериментальное определение среднеквадратичных значений скоростей и ускорений, которое производятся при постоянной скорости движения. При этом регистрируются вертикальные и горизонтальные ускорения и скорости в месте расположения водителя и других точках автомобиля, определяемых

специальными методиками.

3. Оценка плавности хода, которую проводят по виброскоростям и виброускорениям в первых пяти октановых полосах и сравнивают с допустимыми, приведенными в табл. 11.2.

Плавность хода на автополигоне НАМИ оценивают по ОСТу 37.001.291-84. При этом основным показателем вибронагруженности при оценке плавности хода является среднеквадратичные значения ускорений, которые замеряют на сиденьи водителя и сиденьях пассажиров. Вибронагруженность подрессоренной массы грузовых автомобилей оценивают по среднеквадратичным значениям только вертикальных виброускорений в

диапазоне частот 0,7..22,4 Гц, которые измеряют на левом лонжероне рамы под передним и задним мостами автомобиля. Нормируемые значения среднеквадратичных значений виброускорений на сидении водителя и лонжеронах приведены ниже в табл. 11.3

Для предупреждения перемещений незакрепленных грузов необходимо, чтобы ускорение пола не превышало g. Рекомендуется, чтобы виброускорение пола платформы не превышало 0,3 g

Для обеспечения плавности хода необходимо: отсутствие жестких ударов при выборе хода упругого элемента (отсутствие пробоя подвески); стабильность контакта колес с дорогой.