Плавність ходу автомобіля, вимірники плавності ходу.

При коченні колеса з пневматичною шиною по дорозі у нижній частині, і особливо у місці контакту з опорною поверхнею, еластична шина деформується. При цьому невеликі нерівності збільшують деформацію шини і не впливають на положення осі колеса. Значні нерівності дороги і сильні поштовхи викликають збільшену деформацію шини і порівняно плавне переміщення осі колеса.

Пружний пристрій підвіски, призначений для зменшення динамічних навантажень на несівну систему, при наїзді колеса на нерівність дороги стискається, значно пом'якшуючи удар, який передається від колеса на раму або кузов. Періодичне стискання і розтискання пружного пристрою спричинює коливання несівної системи автомобіля. Після переїзду через нерівність переміщення несівної системи являють собою вільні (власні) коливання автомобіля. (Із фізики відомо, що вільні, або власні, коливання є рухом системи, залишеної самою по собі, без зовнішніх впливів).

Нерівності дороги, які є основною причиною виникнення коливань автомобіля, мають різні форми та взаємне розташування залежно від типу дороги та її стану. Нерівності різного профілю та довжини можуть накладатися одна на одну або йти одна за одною. Внаслідок цього під час руху автомобіля в реальних умовах експлуатації виникають вимушені коливання. Характер та інтенсивність таких коливань залежить від типу та стану дороги, швидкості руху а також від конструктивних параметрів автомобіля.

Коливання автомобіля суттєво впливають на фізичний стан водія і пасажирів, від їх інтенсивності залежить збереження вантажу та й самого автомобіля.

Плавність ходу - це здатність автомобіля рухатися в заданому інтервалі швидкості по дорогах з нерівною поверхнею без значних динамічних впливів на водія, пасажирів чи вантаж.

Плавність ходу належить до тих експлуатаційних властивостей автомобіля, які безпосередньо визначають його середню швидкість. Дослідження підтвердили, що в автомобіля з поганою плазністю ходу V_ср зменшується на 40-50 %, міжремонтний пробіг - на 35—40 %. витрата пального і собівартість перевезень зростають на 50-60 %.

Вільні коливання автомобіля

Автомобіль або причіп є механічною системою, що складається з великої кількості мас із різними зв'язками між ними. Маси окремих частин автомобіля поділяють на підресорені та непідресорені.

Підресореними називають маси, сили тяжіння яких передаються на опорну поверхню через пружні елементи підвіски та через колеса. Це маси двигуна, майже всієї трансмісії, у легкових автомобілях - кузова, у вантажних - рами, кабіни та власне кузова, пасажирів та вантажу (всі ці елементи в сукупності можна розглядати як одне тверде тіло).

Непідресореними називають маси, сили тяжіння яких не сприй­маються підвіскою, а передаються на опорну поверхню безпосередньо через колеса автомобіля. Це частина мас трансмісії, маси мостів з колесами (кожний міст разом із колесами теж трактують як тверде тіло).

Вільні коливання мас автомобіля бувають низькочастотними та високочастотними (вібрації). З високою частотою коливаються переважно непідресорені маси, з низькою - підресорені. При цьому можна вважати, що непідресорені маси мають лише ступінь свободи - вертикальні переміщення.

Підресорені маси здійснюють складні коливання - мають шість ступенів свободи (рис. 5.21).

Під час руху автомобіля підресорені маси мають лінійні переміщення S_х, S_ута S_z вздовж осей х, у і z, які називають відповідно: посмикуванням, хитанням та підплигуванням. Крім цього, спостерігаються і кутові переміщення а_х, а_у та а_z навколо вказаних осей, які називають гойданням, галопуванням та вилянням.

При розрахунках підвіски для спрощення беруть до уваги тільки два види коливань - підплигування і галопування. Ці коливання мають першочергове значення для комфортабельності, оскільки викликають найбільш неприємні відчуття у людини.

Підплигування 5. виникає після проїзду через нерівність. Щоб зменшити його та позбавити людей неприємних відчуттів, застосовують м'які підвіски та амортизатори, які за рахунок внутрішнього опору гасять коливання кузова.

Галопування а_у- це кутове коливання підресорених мас у поздовжній площині автомобіля. Щоб зрозуміти, як можна його зменшити, розглянемо спочатку поняття центра пружності системи, у нашому випадку-автомобіля.

Центр пружності системи - це точка, при дії на яку зовнішньої сили виникає тільки лінійне переміщення системи. Отже, якщо сила, яка викликає коливання, буде докладена у центрі пружності, система матиме при коливаннях тільки лінійні переміщення, якщо ні - то й кутові. Оскільки коливання підресорених мас автомобіля викликані силою тяжіння від маси автомобіля, центр пружності має збігатися з центром мас. Це необхідно враховувати при розрахунках підвіски: значення жорсткості передньої та задньої підвісок автомобіля треба добирати так, щоб прогини підвісок були однакові, тоді кузов переміщуватиметься без галопування.

Допустимий рівень коливань для організму людини обмежений. Тому, якщо немає спеціальних обмежень з допустимої інтенсивності коливань для вантажу, оцінка плавності ходу повинна ґрунтуватися на сприйняттях коливань людиною. Люди найбільш чутливі до вертикальних коливань у діапазоні частот 4-8 Гц та до горизонтальних у діапазоні 1-2 Гц.

За рахунок нежорстких пружних елементів можна зменшити частоту власних коливань кузова до потрібної величини з урахуванням того, що організм людини звик до вертикальних поштовхів при ході і добре пристасований до частот коливань, які відповідають середній швидкості пішохода 120 кроків/хв. - 1,7-2,5 Гц. Для сучасних легкових автомобілів характеристику підвіски можна вважати задовільною, якщо частота коливань підресорених мас становить 0,8-1,3 Гц, для вантажних автомобілів -1,2-1,8 Гц.

Частота коливань непідресорених мас легкового автомобіля має становити 8-12 Гц, вантажного-6,5-9 Гц.

Частота вимушених коливань залежить, з одного боку, від характеру нерівностей, з іншого - від швидкості автомобіля. Тому діапазон частот вимушених коливань вельми широкий.

Коли частоти власних та вимушених коливань близькі або збігаються, виникають резонансні коливання - низько- або високочастотні. їх амплітуда може значно перевищувати амплітуду нерізностей. Це неприйнятно з огляду на комфорт пасажирів та збереження вантажу. Крім того, при резонансних коливаннях колеса автомобіля можуть відірватися від поверхні дороги, що призведе до втрати керованості. Тому вибір швидкості руху повинен усунути можливість виникнення резонансних коливань.

Основними оціночними показниками плавності ходу є частота вільних коливань підресорених і непідресорених мас, прискорення й швидкість зміни прискорення підресорених мас при коливаннях автомобіля.

Підресорені маси здійснюють низькочастотні коливання з частотою. Гц:

 

Швидкість зміни прискорень при коливаннях визначають як:

Плавність ходу автомобіля вважають задовільною, якщо частота власних низькочастотних коливань не перевищує 2 Гц, а прискорення - 2 м/с².

17. Стійкість автомобіля. Критерії стійкості.

Поперечна стійкість автомобіля може порушуватись внаслідок дії бокових сил:

- відцентрової;

- поперечної складової сили тяжіння;

- бокового вітру;

- ударів об нерівності дороги. Оціночні показники поперечної стійкості:

- критична швидкість руху за умови ковзання при русі автомобіля по криволінійній траєкторії (швидкість руху, яка відповідає початку ковзання коліс автомобіля);

- критична швидкість руху за умови перекидання при русі автомобіля по криволінійній траєкторії (швидкість руху, яка відповідає початку перекидання автомобіля);

- критичний кут поперечного нахилу полотна дороги (косогору), який відповідає початку поперечного ковзання коліс автомобіля;

- критичний кут поперечного нахилу полотна дороги (косогору), який відповідає початку перекидання автомобіля;

- коефіцієнт поперечної стійкості.

Критична швидкість автомобіля за умови його перекидання на горизонтальному полотні дороги може бути визначена як: