CC BY
43
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.
конференции, посвященной 45-летию кафедры «Автомобильный транспорт» / НГТУ. Н. Новгород, 2008. - с. 86-89.
Колебания рулевого управления автомобиля
Емельянов С.Р.
Толъяттинский государственный университет Последние десятилетия требования, предъявляемые к современной автомобильной технике, становятся все более высокими. Это обусловлено, прежде всего, такими факторами, как развитие науки, совершенствование технологических процессов изготовления узлов и агрегатов автомобиля, конкуренция фирм-изготовителей, постепенное совершенствование дорог и, как следствие, растущие скорости движения. Одним из показателей, по которому автомобиль обязательно проходит оценку, является комфорт движения. Комфорт движения оценивается рядом отдельных параметров, однако в первую очередь его определяют шумы и вибрации, которыми сопровождается движение. До недавнего времени в теории колебаний автомобиля рассматривались, главным образом, колебания, которые возбуждаются дорожными неровностями, задаваемыми по случайному закону. Однако, как оказалось, на высоких скоростях движения по ровной дороге в спектре вибраций появляются резонансные колебания, кратные частоте вращения колеса. Указанная вибрация передается не только на опорные поверхности водителя и пассажиров (общая вибрация), но и так же передается на руль (локальная вибрация). Экспериментальные исследования показали, что такие вынужденные колебания напрямую связаны со статическим и моментным дисбалансами колес, а на режимах торможения - с разнотолщинностью тормозных дисков. В свете сказанного становится очевидным, что исследование таких колебаний представляется весьма актуальным.
С целью определения среднестатистического значения дисбаланса колес, встречаемых в эксплуатации, было проведено статистическое исследование на шиномонтажной станции. Исследование проводилось по выборке, равной п = 70 колес. Определялись такие характеристики распределения, как математическое ожидание, медиана, мода, дисперсия и средне-квадратическое отклонение, представленые в таблице 1. После проведения необходимых замеров и их последующей обработки получены следующие результаты, показаные на рис. 1 — т,
т -—
( п - относительные частоты).
П МП 3 0 01 а КЗ (Г(125 0 Ю-* и*![Г3 МГ3
Ц К^'ЛГ
Рис. 1 Гистограмма относительных частот а) - статического дисбаланса колес
б) - моментного дисбаланса колес
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели.
Таблица 1
Характеристики распределения статического и моментного дисбалансов колес
Характеристики распределения Статический дисбаланс Моментный дисбаланс
Математическое ожидание 7,625-10"3кг ■ м 5,803 ■Ю-4кг ■ м2
Среднеквадратичное отклонение 5,064-10"3кг ■ м 3,709 ■Ю-4кг ■ м2
Мода 1,9-10 3кг ■ м 1,662 ■Ю-4кг ■ м2
Медиана 6,649-10 3 кг ■ м 5,297 ■Ю-4кг ■ м2
Далее отдельно оценивалось влияние на вибрацию автомобиля статического и моментного дисбалансов колес, а на режимах торможения - разнотолщинности тормозного диска. В расчетах использованы данные, полученные в результате статистического анализа. Методики расчета описаны в работах [1,2,3].
Некоторые результаты представлены на рис. 2, 3, 4.
На рис. 2 представлен график зависимости виброускорения водительского места от скорости движения, возбуждаемого статическим дисбалансом. В расчете в соответствии с
б Л ип - 7,625■103кг ■ м
данными табл. 1 принималось: 0 '
Рис. 2. Виброускорение водительского места.
Как видим, значение виброускорения при движении на максимальных скоростях движения, а это порядка 170-190 км/ч на последних моделях автомобилей ВАЗ, достигает значения 0,35 м/с2. Сравним полученные результаты с принятыми в настоящее время нормами на показатели плавности хода автомобиля. Согласно ОСТ 37.001.291-89 предельный уровень виброускорения при движении по цементобетонной дороге не должен превышать 0,6 м/с2. По нормам VDI-2057 вибрация при уровне 0,2 м/с2 уже становится непереносимой при многочасовом воздействии и может выдерживаться не более одного часа; вибрация с уровнем 0,5 м/с2 является чрезвычайно неприятной и переносится человеком не более 10 мин. Таким образом, статические дисбалансы колес являются факторами, существенно ухудшающими показатели плавности хода легкового автомобиля.
На рис. 3 представлена зависимость виброускорения на рулевом колесе от скорости движения, возбуждаемым моментным дисбалансом колес. Вибрация определялась на наруж-
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. ном радиусе колеса в тангенциальном направлении.
Рис. 3. Виброускорение рулевого колеса, возбуждаемого моментным дисбалансом колес.
Здесь показана зависимость виброускорения в той же точке от скорости движения при установке на рейке рулевого механизма динамического гасителя колебаний (кривая 2) и при отсутствии гасителя (кривая 1).
В этом случае, на скорости порядка 85 км/ч амплитудно-частотная характеристика имеет четко выраженный резонансный характер. Уровень виброускорения при движении на резонансном режиме достигает порядка 2,3 м/с2, что по децибелльной шкале составляет примерно 127,23 дБ и явно превышает нормы по локальной вибрации, которые равны 123 дБ.
Однако с применением динамического гасителя в рулевом управлении можно значительно понизить максимальные уровни виброускорений до 119,09 дБ, тем самым повысить комфорт движения на автомобиле и его активную безопасность.
На рис. 4 представлена зависимость виброускорения на рулевом колесе в тангенциальном направлении в условиях торможения. Основной причиной такой вибрации является раз-нотолщинность тормозного диска. Следует отметить, что эти два процесса, имеющие столь различную физическую природу, а именно вибрация автомобиля, возбуждаемая моментным дисбалансом колес, и вибрация при торможении, описываются практически одинаковыми дифференциальными уравнениями.
V, хм/ч
Рис. 4. Виброускорение на рулевом колесе в процессе торможения.
Здесь, как и в первом случае, имеется резонансный максимум на скорости движения порядка 85 км/ч. Как выяснилось, заметное влияние на интенсивность вибрации при торможении оказывают такие параметры, как диаметр и длина трубопровода, вязкость тормозной
Раздел 1. Наземные транспортные средства, энергетические установки и двигатели. жидкости, которая в свою очередь зависит от температуры окружающей среды.
Выполненные исследования вибраций на рулевом колесе показывают, что метод динамического гашения является весьма перспективным. Виброгаситель может быть установлен на рейке рулевого механизма и представляет собой цилиндрическое тело, в котором инертная масса упруго, посредством пружин определенной жесткости, связана с корпусом, а необходимый уровень демпфирования достигается за счет гидравлического сопротивления перетеканию жидкости из одной полости в другую через калиброванные отверстия. Корпус гасителя выполняется в виде упруго-деформируемой емкости и заполняется рабочей жидкостью под некоторым избыточным давлением. Таким образом, исключается образование газовых пузырей в процессе эксплуатации. Принципиальная схема приведена на рис. 5 (положительное решение по заявке № 2008119734/22, приоритет от 19.05.2008).
Рис. 5. Динамический виброгаситель Выводы
На основании методик, предложенных в работах [1, 2, 3], выполнен численный анализ вибронагруженного состояния автомобиля.
Установлено, что при езде по гладкому покрытию значительное влияние на вибрацию автомобиля оказывают дисбаланс колес и разнотолщинность тормозного диска.
Предложен универсальный метод подавления вибрации как от моментного дисбаланса колес, так и при торможении автомобиля на частоте, соответствующей резонансному режи-му( « 85км / ч ).
Предложена принципиальная конструкция динамического гасителя колебаний.
Литература
1. Глейзер А.И., Бабий П.В., Емельянов С.Р. Вибрация автомобиля, возбуждаемая статическим дисбалансом колес. /Тольяттинский государственный университет, Автоматизация технологических процессов, часть 2.
2. Глейзер А.И., Емельянов С.Р. Колебания управляемых колес ELPIT-2007, Том 2.
3. Глейзер А.И., Емельянов С.Р., Мысин А.П. Вибрация автомобиля при торможении ^Р1Т-2007, Том 2.
Дизайн кузова двухзвенного гусеничного транспортера
д.т.н., проф. Ершов М.Ю., Лепёшкин И.А.
МГТУ «МАМИ»
В настоящее время существует техническая задача разработки и создания двухзвенного гусеничного транспортера легкой категории по массе.
Данное транспортное средство предлагаемой формы представлено на рис. 1 и состоит из трех основных частей: двух звеньев (переднее 1 и заднее 2) и поворотно-сцепного устройства (ПСУ) 3. Двигатель в нем располагается на переднем звене. Привод осуществляется на четыре широкие резинотканевые ленточные гусеницы с грунтозацепами. В результате рас-
