CC BY
9
КРИТЕРИИ И ПРОЦЕСС ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ КУЗОВА АВТОБУСА
Р.Р. Аблаев, канд. экон. наук, доцент Д.И. Черноморец, студент
Севастопольский государственный университет (Россия, г. Севастополь)
DOI:10.24412/2500-1000-2021-4-1-14-17
Аннотация. В статье исследован процесс регулирования высоты расположения кузова автобуса за счет установки параметров пневматической подвески колес транспортного средства. Представлен комплекс критериев оценки качества регулирования пневматической подвески транспортного средства. Предложен порядок проведения испытаний при моделировании кренов кузова.
Ключевые слова: пневмоподвеска, автобус, критерии, оценка, положение кузова, управляемость, устойчивость.
В процессе эксплуатации транспортного средства и его движении по криволинейной траектории или по косогору, происходит смещение центра подрессоренной массы к одному из бортов, который приводит к крену кузова. Это оказывает отрицательное влияние на комфортабельность, управляемость и устойчивость движения транспортного средства [1]. В связи с этим задача обеспечения хорошей стабилизации кузова транспортных средств в поперечной плоскости относится к числу весьма важных.
На автобусах среднего и большого классов широко применяются пневматические подвески, обязательными элементами которых являются регуляторы положения кузова, обеспечивающие стабилизацию с заданной точностью частоты собственных колебаний подрессоренной массы и параметров, определяющих положение кузова. В частности, обеспечивается выравнивание кузова при достаточно длительном действии внешних, инерционных или гравитационных сил, создающих момент относительно оси крена (движение по кругу, смещение центра подрессоренной массы к одному из бортов и т.д.). Следовательно, автобус с такой подвеской представляет собой сложную систему автоматического регулирования (систему стабилизации), одной из регулируемых величин которой является угол крена.
Зависимость угла крена рКР от удельной боковой силы (д), определяемая при выключенных регуляторах представляет собой статическую угловую поперечную характеристику подвески как объекта регулирования. По такой характеристике оценивается способность подвески противостоять действию сил, стремящихся вызвать крен кузова.
Показателями качества процесса восстановления положения кузова являются [2]:
- порог чувствительности, т. е. значение суммы моментов всех сил относительно оси крена или разности нормальных суммарных реакций (AZ), соответствующих появлению эффекта выравнивания положения кузова;
- остаточный угол крена (установившаяся ошибка);
- время выравнивания положения кузова, характеризующее быстродействие системы.
Значения этих показателей могут оцениваться по статической и динамической угловым поперечным характеристикам системы, которые определяются аналитическим и экспериментальным методами.
Если принять, что tgfiKP = fiKP и cos fiKP = 1, то уравнение движения подрессоренной массы относительно оси крена запишется в следующем виде [3]:
h
d2ßKp
1к ■ —г + 2"=i ki ■ -ff + Z"=i cßi ■ jßKP+cCT-ßKP- GK-sinjß-hKP—NK-hKP -GK-cosß-hKP-ßKP=Ü (1)
где IK - момент инерции подрессоренной массы относительно оси крена; Cß j -угловая жесткость подвески i-й оси; kj -коэффициент демпфирования подвески i-й оси; n - число осей; сст - угловая жесткость стабилизатора.
Решив дифференциальное уравнение (1) можно найти зависимость динамического угла крена от времени. При быстром росте поперечной силы динамический угол крена может в два раза превышать статический. Это важное обстоятельство необходимо учитывать при разработке методики экспериментального определения углов крена.
При криволинейном движении по горизонтальной дороге:
/?кр —
NKhKP
E™=i cßi+CcT-GKcosßhKp ß-GKhKP
Zf=1Cßi+cCT-GK-C0S ß hKP
(2)
Если принять, что угол поперечного уклона дороги р = 0 и пренебречь относительно малыми силами Сн и Nн, то разность нормальных реакций, действующих на догружаемые и разгружаемые колеса, определится по формуле:
лг = ги-гл=--(мр+^-к' )(3)
Момент Мр, вызывающий крен, равен: Mp=Nк■ кКР + Ск ■ кКР ■ рКР. (4)
Изменение нормальных реакции, действующих на колеса данной оси, зависит от распределения боковой силы и момента Мр между осями [2]. Боковая сила распределяется обратно пропорционально расстояниям от осей до центра подрессоренной массы:
N к i = N ■
к
Nk2=NK'Y-
(5)
(6)
Момент, вызывающий крен кузова, распределяется пропорционально угловым жесткостям подвесок. В случае двухосного автомобиля:
М,
ßi Mß2 =
_ с,81
Cß 2
Cßl+Cß2
■■Mß=kß-Mß,(7) ■Mß = (l-kß)-Mß,
где: Ср 1 и Ср2 - угловые жесткости передней и задней подвесок; кр - коэффициент распределения момента.
Если оценено распределение боковой силы и момента Мр между осями, то разность нормальных реакций, действующих на колеса ьтой оси при р = 0 , определится по формуле:
А Zi=Zn 1-гл 1 = 2 ■ ( Mß i + NK i-h') .
Для внутригородских автобусов с трехрядной планировкой пассажирских помещений и большими накопительными площадками характерна значительная неравномерность распределения нагрузки по бортам. Обычно, вследствие скопления пассажиров у дверей, наблюдается крен в правую сторону. В этом случае формулы для определения угла крена, момента вызывающего крен, и разности нормальных реакций принимают вид:
/?кр —
Мр = G
_GKK±_ (8)
iCßi+сст-GK■ cosß■ hKP' ( )
(А+Hkp- PKP), (9)
к
где: - смещение центра подрессоренной массы относительно ее продольной оси симметрии.
Для расчетов по формулам (1) - (9) необходимо предварительно оценить жесткости и коэффициенты демпфирования подвесок, момент инерции подрессоренной массы, жесткость стабилизатора и другие параметры. Значительные трудности встречаются на пути описания и аналитического исследования процесса восстановления положения кузова. Поэтому широко применяется экспериментальный метод исследования кренов.
Согласно методике, разработанной в НАМИ [2], угол крена определяется при установившемся движении автомобиля по кругу диаметром 40 м. Покажем, что для исследования влияния различных факторов на угол крена и показатели качества процесса стабилизации положения кузова в поперечной плоскости может быть применен метод стендовых испытаний.
Предположим, что автобус установлен на грузоприемные платформы тензомет-рических весов, позволяющих измерять нагрузки, приходящиеся на каждое колесо. Элементом стенда является специальный
подъемник, предназначенный для фиксации, а затем опускания с заданной скоростью перегружаемого борта. Крены, имеющие место при движении по кругу, можно моделировать путем смещения центра подрессоренной массы на некоторую величину Д.
Операции, выполняемые при моделировании кренов, возникающих на криволинейных участках дорог или при скоплении пассажиров у одного из бортов, приведены в таблице 1.
Таблица 1. Операции по моделированию кренов при испытаниях
№ пп. Операции Цель испытаний
определение угла крена процесс восстановления
1 Проверка герметичности пневматической системы + +
2 Загрузка автобуса и обеспечение распределения массы, соответствующего технической характеристике автобуса + +
3 Выключение регуляторов положения кузова + +
4 Фиксация с помощью подъемника перегружаемого борта + +
5 Смещение центра массы полезной нагрузки на заданную величину + +
6 Включение регуляторов положения кузова - +
7 Опускание перегруженного борта с заданной скоростью + +
8 Изменение угла крена и нормальных реакций, действующих на каждое колесо + +
9 Регистрация изменения угла крена и других параметров по времени - +
Момент, вызывающий крен, коэффициент распределения этого момента между передней и задней подвесками и удельная боковая сила, соответствующая данной неравномерности распределения нагрузки по бортам, связаны с измеряемыми величинами зависимостями:
7, _ ДгС^т-^Л1).
КР - в-(7п -гл) ;
кр.
В научно-технической литературе [3] указывается, что при действии поперечной силы, равной 0,4 Оа, угол крена не должен превышать 6-7°. Если автомобиль движется с постоянной скоростью по кривой постоянного радиуса, то указанному значению поперечной силы соответствует нормальное ускорение Ж = 4 м/с . При проек-
тировании автомобильных дорог длины переходных кривых выбирают с таким расчетом, чтобы скорость роста ускорения
< 0,5 м/с3 [4]. Исходя из этого, следует выбирать скорость опускания борта кузова при определении статических характеристик.
При определении динамической характеристики время опускания борта должно быть не более 1 с. В этом случае воздействие силы, вызывающей крен, будет близко к ступенчатому воздействию [5].
Таким образом, использование вышеуказанных критериев и этапы процесса восстановления кузова автобуса позволит повысить качество регулирования положения кузова транспортного средства, повысить эффективность функционирования пневмоподвесок автобусов.
Библиографический список
1. Аблаев Р.Р. Современные возможности исследования технической состоятельности данных, полученных в процессе следственного эксперимента при наездах на пешеходов / Р.Р. Аблаев, А.Р. Аблаев, В.А. Ксенофонтова // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2019. - Т. 61, № 1. - С. 91-97. - DOI: 10.26731/1813-9108.2019.1(61).91-97.
2. Акопян Р.А. Пневматическое подрессоривание автотранспортных средств (вопросы теории и практики), ч. I. Львов: Вища школа, 1979. - 220 с.
3. Акопян Р.А. исследование рабочего процесса пневматического упругого элемента с демпфирующим устройством / Р.А. Акопян, И.С. Керницкий, И.Ф. Сикач. В.сб.: ВКЭИав-тобуспрома. - Львов, 1983. - 207 с.
4. Кельман I.I. Пщвищення експлуатацшних властивостей автобуса в сучасних умовах / I.I. Кельман, К. Лейда, Р.А. Акопян. - Львiв: Мета, 1997. - 253 с.
5. Генбом Б.Б. Методика оценки качества процессов восстановления кузова автобуса / Б.Б. Генбом, В.И. Гнипович, Е.Г. Скоропад. - Львов: ВКЭИ автобуспром, 1983. - 207 с.
CRITERIA AND PROCESS FOR ASSESSING THE QUALITY OF THE PROCESS OF RESTORING THE POSITION OF THE BUS BODY
R.R. Ablaev, Candidate of Economic Sciences, Associate Professor D.I. Chernomorets, Student Sevastopol State University (Russia, Sevastopol)
Abstract. The article investigates the process of adjusting the height of the bus body by setting the parameters of the air suspension of the vehicle wheels. A set of criteria for assessing the quality of air suspension regulation of a vehicle is presented. A test procedure for modeling body rolls is proposed.
Keywords: air suspension, bus, criteria, assessment, body position, handling, stability.
