Плавность хода колесных машин. Дифференциальное уравнение колебаний автомобиля, страница 2

1.1. Виды колебаний автомобиля

Корпус (кузов) автомобиля совершает шесть видов колебаний:

1. Вертикальные - ±Z ("подпрыгивание").

2. Продольные   - ± X ("подергивание").

3. Поперечные   - ±У ("шатание").

4. Угловые в продольной плоскости  - φ_у ("галопирование"¹).

5. Угловые в поперечной плоскости  - φ_х ("покачивание").

6. Угловые в горизонтальной плоскости – φ_z ("рыскание").

Для оценки плавности хода двухосных автомобилей определяющее значение имеют вертикальные колебания (±Z), а многоосных автомобилей - продольные угловые колебания (±φ_у).

Продольные колебания (± X) являются определяющими при исследовании сочлененных звеньев автопоездов, а колебания в поперечной плоскости (± y, ± φ_z, ± φ_х) - при оценке устойчивости автомобилей и автопоездов.

Кроме указанных выше шести видов колебаний автомобиля, в зависимости от факторов, обусловливающих колебательное движение, различают два вида колебаний - собственные и вынужденные.

Собственные колебания - это колебания, зависящие только от конструкционных параметров автомобиля как колебательной системы, в частности, от величины и распределения по длине машины подрессоренных и неподрессоренных масс, их моментов инерции относительно поперечной оси, проходящей через центр масс; количества осей; конструкции подвески; жесткости ее упругих элементов; сопротивления амортизаторов, жесткости шин.

Собственные колебания получают, приложив к автомобилю разовое усилие (например, при переезде одиночной неровности), а затем оставляют автомобиль самостоятельно колебаться. При этом следует иметь в виду, что характеристики (параметры) собственных колебаний зависят не от величины приложенного усилия, а указанных выше конструкционных параметров автомобиля.

Вынужденные колебания - это колебания, возникающие в результате взаимодействия движущегося автомобиля с дорогой. Характеристики этих колебаний зависят как от собственных параметров автомобиля, как колебательной системы, так и от внешних условий - микропрофиля дороги, скорости движения, продольных координат автомобиля. При этом колебания автомобиля могут быть затухающими и незатухающими. Уравнения затухающих колебаний имеют первую производную от амплитуды колебаний (скорость колебаний). При этом коэффициент затухания определяет характер затухания. Степень затухания колебаний оценивается или с помощью декремента затухания D_Z, φ или коэффициента апериодичности ψ_оотносительных затуханий (коэффициента апериодичности).

Уравнения незатухающих колебаний не имеют первых производных амплитуды колебаний.

Колебания автомобиля могут быть зависимыми и независимыми. Зависимость колебаний определяется участием разных масс автомобиля одновременно и в линейных и в угловых колебаниях, взаимозависимостью колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, различной интенсивностью колебаний масс автомобиля, находящихся на различных расстояниях от центра колебаний и т.д.

Зависимые колебания наиболее характерны для многоосных автомобилей.

1.2. Параметры оценки плавности хода автомобиля

Основными показателями оценки плавности хода автомобиля являются:

1. Среднеквадратические значения вертикальных ускорений -

2. Среднеквадратические значения горизонтальных (продольных) ускорений -

3. Среднеквадратические значения поперечных ускорений -  (табл. I).

Эти ускорения вызывают действие соответствующих сил инерции.

Вспомогательными показателями плавности хода являются:

1. Амплитуда колебаний - линейных и угловых.

2. Частота колебаний.

3. Скорость колебаний.

4. Скорость нарастания вертикальных, продольных и поперечных ускорений колебаний , , , т.е. толчки - соответственно вертикальные, продольные и поперечные.

Степень влияния на человека и технику ускорений колебаний зависит от частоту колебаний: чем больше частота, колебаний, тем меньше должно быть ускорение колебаний. Так, например, при частоте 1 Гц неприятные ощущения у человека появляются при ускорении 2,3 м/с², при частоте 2 Гц - при 1,9 м/с². Наиболее неблагоприятные скорости колебаний находятся в пределах 0,03,..0,1 м/с.