Лекция 10.1. Плавность хода автомобиля и трактора

10.1.1. Плавность хода автомобиля и трактора. Основные сведения о колебаниях колёсных и гусеничных машин

Под плавностью хода автомобиля и трактора подразумевается способность его к поглощению различных толчков, ударов и вибраций, возникающих при движении. Плавность хода является важным эксплуатационным свойством, оказывающим влияние на самочувствие водителя, безопасность движения, производительность и экономичность работы, долговечность, а также она отрицательно влияет на тяговые и агротехнические показатели трактора. Недостаточная плавность хода проявляется в возникновении неприятных и вредных колебаний. Поэтому при изучении плавности хода автомобиля и трактора рассматриваются колебания его основных масс.

Плавность хода зависит от характера и величины возмущающих сил, вызывающих колебания, от общей компоновки машины и отдельных её конструктивных особенностей, главным образом от системы подрессоривания, и, наконец, от мастерства вождения.

Возмущающие силы могут возникать под действием внутренних и внешних причин. К внутренним причинам относятся, например, неуравновешенность деталей и неравномерность их вращения. Из внешних причин наибольшее значение имеют неровности пути. На дорогах с твёрдым покрытием это волны и выбоины. Полевые неровности – это свальные гребни, образуемые после вспашки, и гребни рядков, образующиеся при посадке пропашных культур. Под влиянием внутренних причин возбуждаются главным образом высокочастотные колебания – вибрации, влияние которых на пассажиров незначительно. Поэтому в дальнейшем плавность хода рассматривается с точки зрения воздействия, оказываемого неровностями пути.

Подрессоренная часть автомобиля и трактора, как всякое свободное тело в пространстве, обладает шестью степенями свободы и может иметь различные линейные и угловые колебания (по три степени свободы для каждого вида). Однако ввиду сложности исследования системы со многими степенями свободы обычно при элементарном анализе плавности хода автомобилей и тракторов рассматривают только два вида колебаний: вертикальные линейные и продольные угловые. Эти колебания наиболее ощутимы для человека.

Не вдаваясь в подробности составления уравнений колебаний, рассмотрим колебания колёсного трактора, а точнее некоторые особенности их. Трактор на пневматических шинах представляет собой колебательную систему (рис. 83), в которой роль упругих и демпфирующих элементов выполняют шины, а остов трактора является неподрессоренной массой. Лишь в отдельных случаях у колёсных тракторов подрессоривается передняя ось.

Масса трактора разделена на две массы: - масса передних колёс с неподрессоренными деталями передней оси (моста) и () - масса всех остальных узлов и деталей трактора. Между массами и () установлен упругий элемент с жёсткостью . Шины передних и задних колёс представлены на схеме в виде упругих элементов с коэффициентами жёсткости соответственно и и гасителей колебаний с коэффициентами и .

Колебательная система гусеничного трактора (рис. 84) может быть в первом приближении приведена к такой же схеме, какая применяется при анализе колебаний колёсных машин.

Катки имитируют все неподрессоренные массы балансирных кареток и относящиеся к ним массы соответствующих неподрессоренных участков гусеницы. Оси пружин 3, 4 проходят через оси кареток. Амортизаторы 5 имитируют гашение колебаний, обусловливаемое наличием трения в подвеске или гидравлическими сопротивлениями.

10.1.2. Приведённые характеристики подвесок и амортизаторов

Все расчёты плавности хода носят условный характер. Связано это с тем, что по дорогам с неровной поверхностью автомобиль или трактор движется неравномерно. При расчётах плавности хода, как и при испытаниях, скорость движения принимается постоянной, что не соответствует реальным режимам движения машины. Однако такой метод в настоящее время является единственно приемлемым, поскольку изменение скорости движения определяется не только характеристиками подвески, но и особенностями движения машины. Испытания и расчёты при постоянных скоростях движения позволяют получать хотя и сравнительную, но достаточно объективную оценку качеств подвески автомобилей и тракторов.

К подвескам относятся все узлы и детали, соединяющие мосты автомобиля и трактора с рамой или кузовом. Различают жёсткие, полужёсткие и эластичные подвески тракторов и автомобилей. При жёсткой подвеске все оси опорных колёс крепятся к остову (раме) и не имеют возможности перемещаться одна относительно другой. В настоящее время такие подвески для мобильных машин практически не применяют.

Полужёсткая подвеска в некоторых пределах обеспечивает перемещение тележек гусеничного движителя относительно остова. Тележки правого и левого бортов гусеничного трактора в передней части соединены между собой и с остовом упругим элементом, а в задней части оси качания крепятся жёстко к остову. Задние колёса трактора при полужёсткой подвеске неподрессорены.

Эластичная (упругая) подвеска позволяет перемещаться каждому опорному колесу относительно остова или друг друга. Подвеска состоит из комбинации жёстких кинематических звеньев (направляющих устройств), упругих и демпфирующих элементов, например амортизаторов.

Кинематические звенья подвески обеспечивают перемещение опорных колёс относительно остова, поэтому от их устройства зависят значение усилий, передаваемых на упругие элементы, и деформация этих элементов. В зависимости от схемы соединения звеньев различают независимые и зависимые подвески.

При независимой подвеске каждое опорное колесо соединено с остовом через самостоятельные кинематические звенья и упругие элементы, а при зависимой – между колёсами существует следующая связь: перемещение одного колеса относительно остова вызывает перемещение другого. Различают два вида связей: поперечные – между одноимёнными колёсами двух бортов (через неразрезные мосты, например подвеска переднего моста трактора МТЗ-80/82), и продольные – между опорными колёсами одного борта (например, подвеска гусеничного трактора Т-150). Зависимую подвеску с продольными связями называют балансирной (например, подвеска гусеничного трактора ДТ-75М).

При составлении схемы системы подрессоривания автомобиля и трактора схема действительной подвески заменяется эквивалентной упрощённой схемой. При этом суммарное действие вертикальных сил, передаваемых от колёс (опорных катков) на остов трактора или автомобиля в действительной и упрощённой схеме подвески должно быть одинаковым. Такое условие может быть обеспечено одинаковыми, приведёнными к оси колеса (катка) или оси балансирной каретки, характеристиками действительной и упрощённой подвесок.

Под приведённой к оси катка или оси балансирной каретки характеристикой следует понимать изменение вертикальной силы , действующей на остов машины от опорного катка или балансирной каретки по линии, проходящей через ось катка или ось балансирной каретки, в зависимости от вертикального перемещения оси катка или оси балансирной каретки .

Под приведённой к оси катка (колеса) характеристикой гидравлического амортизатора следует понимать зависимость приведённой силы сопротивления от скорости перемещения оси катка (колеса) относительно остова машины.

Приведённые характеристики подвесок и амортизаторов используются при рассмотрении собственных колебаний машины, собственных колебаний машины с учётом трения в системе подрессоривания и наконец, вынужденных колебаний под действием возмущающих сил.

Предметом анализа является выбор параметров подвески такими, чтобы обеспечить отсутствие резонансных колебаний остова автомобиля или трактора и скорейшего затухания колебаний, ибо неправильно подобранные параметры подвесок нарушают состояние комфортности водителя.

Дата добавления: 2015-10-24