Теоретическое исследование влияния характеристик и состояния рулевого привода на эксплуатационные свойства автомобилей

При качении неуравновешенного колеса с постоянной линейной скоростью, вследствие периодического изменения угловой скорости его вращения, изменяется продольная сила взаимодействия колеса с дорогой. Последнее вызвано изменением динамического радиуса качения колеса вследствие изменения вертикальной составляющей центробежной силы, действующей на колесо.

Горизонтальная составляющая центробежной

силы от неуравновешенности массы создаёт момент, действующий в горизонтальной плоскости, который поворачивает колесо вокруг шкворня на некоторый угол на величину смещений в РП, вызывая изменение критерия качества рулевого привода.

Наиболее полный анализ влияния величины дисбаланса на колебания управляемых колёс выполнен в диссертационной работе Яресько B.C., где отмечено что амплитуда колебаний сбалансированных колёс достигает 3,5-4 мм при скорости 70 км/час, приведенная к диску колеса автомобиля «ГАЗ-21», а при наличии дисбаланса достигает 8-12 мм, т.е. увеличивается в 2,5-3 раза.

Для моделирования использовано выражение для определения угла поворота колеса, полученное частным решением уравнения вынужденных колебаний, управляемых колёс вокруг шкворней:

, (32)

где - амплитуда колебаний управляемых колес;

- сдвиг фаз между вынужденными колебаниями и колебаниями возмущающей силы;

- собственная частота колебаний колеса;

- частота возбуждения.

3.4 Величина пробега автомобиля - La

Величина пробега влияет на изменение критерия качества РП путём изменения схождения за счет процессов износа подвижных сопряжений и деформаций деталей рулевого привода. Так, Бородин Ю.П. отметил, что полный износ рулевых шарниров грузовых автомобилей наблюдается через 30-50 тыс. км, при этом люфт РК увеличивается от износа, сухарей на 2-4°, пружин - 2-3°.

Для шарниров рулевых тяг легковых автомобилей аналогичные исследования выполнены Гамаюновым В.Н., согласно которым для рулевых шарниров «ГАЗ-24» средний бег составляет 90-96 тыс. км в первом поколении, зазор - 0,3 мм.

При этом, для рулевых шарниров наблюдается классический характер изнашивания. Так, экспериментальными исследованиями Литовченко Н.Н. для автомобилей малого класса установлены размеры соответствующих зон и предложена графическая зависимость изменения схождения УК от пробега (рис. 7), использованная при моделировании.

Здесь период приработки соответствует пробегу 3-4 тыс. км период установившегося изнашивания - 8-10 тыс. км и период прогрессивного изнашивания - 2-4 тыс. км, после регулировок цикл повторяется.

при эксплуатации автомобиля «М-430»

3.5 Величина зазоров в сопряжениях рулевого привода - D

Величина зазоров в РП, отнесённая к единице усилия, наряду с упругостью является второй компонентой критерия качества РП. Характерной особенностью влияния зазоров в подвижных сопряжениях на критерий качества РП является резкое увеличение скорости переходных процессов наличие нагрузок ударного характера в рулевом приводе, что усложняет анализ динамики поворота автомобиля.

Так, анализируя влияние зазоров в РУ на скорость поворота управляемых колёс Я.Е. Фаробин показал, что, если в обычных условиях скорость поворота управляемых колёс составляет 0,015-0,1 1/с, то при наличии зазоров под действием моментов на управляемых колёсах их скорость поворота может находиться в пределах 0,015-0,6.

По результатам экспериментальных исследований и регрессионного анализа, для усилия в РП 40 даН величина зазоров в РП оценивалась по остаточной деформации (необратимым смещениям), получена зависимость:

. (33)

3.6 Изменение жёсткости пружины рулевого шарнира - DFnp

Отмеченное ранее явление увеличения смещений в РП в радиальном направлении элементов рулевых шарниров при уменьшении жёсткости осевой пружины прогрессирует по мере износа элементов подвижных сопряжении РП. По результатам экспериментальных исследований выборки рулевых шарниров, снятых с эксплуатации отмечено значительное уменьшение жёсткости пружины с 40 до 3-5 даН, а в 8-10 % - её поломка. С учётом допущений, принятых для новых шарниров, получено:

. (34)

3.7 Изменение угла развала управляемых колёс - Da

Изменение величины угла развала УК в процессе эксплуатации вызвано износом и деформацией сопряжении РП. динамическим прогибом подвески, креном кузова, углом поперечного профиля дороги и др. факторами, определяемыми режимами движения и дорожными условиями.

Для моделирования использована уточнённая зависимость (24):

. (35)

3.8 Угол поперечного наклона (крена) кузова -bк

При вертикальном ходе подвески колесо поворачивается на небольшой угол к продольной оси, кроме того, УК перекатываются и в продольном направлении, вызывая их доворот. Причём, поворот обоих УК происходит в сторону крена, способствуя увеличению недостаточной поворачиваемости. Угол крена является функцией от бокового ускорения и зависит от скорости движения. Эти зависимости приведены Волковым B.C. (рис. 8 и рис. 43.9) и использованы при моделировании.

Рис.8 Доворот управляемых колёс от крена кузова

Рис. 9. Зависимость угла крена кузова от скорости движения

3.9 Угол поперечного профиля дороги - bд

При движении по дороге с поперечным наклоном водитель вынужден для сохранения прямолинейного движения поворачивать РК, тем самым вызывая появление боковых реакций на УК и увод шин. Так, Телегин В.М. отметил, что для сохранения прямолинейного направления для ПАЗ - 672 на дороге с уклоном 2° РК поворачивается на 3,5°, а MPK=9даН см.

Влияние смещений в рулевом приводе на поворачиваемость автомобиля.

Активную безопасность автомобиля в значительной степени определяет его поворачиваемость, которой принято считать свойство автомобиля отклоняться в результате увода от направления движения, определяемого положением управляемых колёс. Я.Е. Фаробин определяет поворачиваемость как свойство АТС изменять кривизну траектории движения с изменением скорости движения. В.A. Иларионовым [4] предложена в качестве показателя поворачиваемости двухосного автомобиля разность углов увода передней и задней осей:

 Скачать реферат