Запорожец Издания
•.41111)11 i/>ni\ I I I liiTfi ) I III, Рис. 4.2G Стабилиаация управляемых колес наклоном оси шкворня на угол fl Таким образом, имеет место стабилизация управляемого колеса. Стабилизировать управляемое колесо можно также наклоном оси шкворня назад на угол у (рис. 4.27). Если возмущающий импульс вызвал увод автомобиля и он стал поворачиваться, то на автомобиль начнет действовать поперечная составляющая центробежной силы. Она вызовет на дороге боковую реакцию S. Эта реакция будет приложена в точке (условно считаем шину недеформирующейся) контакта колеса с дорогой. Сила же Р на шкворне, возникшая вследствие действия центробежной силы, будет приложена перпендикулярно к плоскости качения колеса и совместно с реакцией S создаст пару сил Sc, где с - плечо пары. Эта пара стремится повернуть колесо в сторону, обратную направлению возмущающего момента, т. е. будет стабилизировать управляемое колесо. Значения углов (1 и у по некоторым моделям автомобилей приведены в табл. 4.1. Развал и сходимость управляемых колес. Если колесо автомобиля управляемое, то вследствие зазоров в рулевой трапеции или в подвеске плоскость качения колеса при движении автомобиля может оказаться наклоненной к плоскости дороги внутрь колеи. В этом случае колеса стремятся катиться по сходящим траекториям и вместо чистого качения колес будет иметь место качение колес с некоторым боковым скольжением. В результате компенсирования бокового скольжения колеса одного борта противоположно направленным боковым скольжением колеса другого борта сохраняется прямолинейное движение автомобиля, но при этом шины будут сильно изнашиваться. Чтобы уменьшить износ шин, надо привести колеса к чистому качению. Для этого управляемые колеса устанавливают с предварительным разва- Рис. 4.27 Стабилиаация управляемых колес наклоном оси шкворня на угол y лом, Т. е. так, чтобы их плоскости качения были отклонены в сторону от колеи (на 1-2°). В этом случае при движении автомобиля плоскости качения колеса оказываются почти перпендикулярными к плоскости дороги и боковое скольжение колес уменьшается до минимума. Излишний развал вызывает стремление колес катиться по расходящимся траекториям, что сопровождается боковым скольжением колес. Этот недостаток развала устраняется введением схождения колес, т. е. установкой их под некоторым углом к продольной оси автомобиля так, чтобы плоскости их качения пересекались впереди автомобиля. Развал и сходимость взаимно компенсируют друг друга. Однако встречаются автомобили и с завалом колес. Только экспериментальное исследование может определить величину развала или завала колес. Чаще всего колеса имеют развал и сходимость. Главное, чтобы колесо работало без бокового скольжения, т.е. имело чистое (или близкое к этому) качение, а будет ли оно иметь развал или завал, сходимость или расходимость - несущественно. В табл. 4.1. приведены значения углов установки управляемых колес некоторых отечественных транспортных автомобилей. Таблица 4.1 Углы установки управляемых колес ГАЗ-53А 8 2,7.1 ЗИЛ-130 8 3,5 МАЗ-500 8 2,5 КрАЗ-256 8 2,5 Для тяжелых автомобилей
0,25 0,5 0,25 0,25 углы установки управляемых колес имеют примерно те же величины, что и у автомобилей, приведенных в табл. 4.1. 4.G. КОЛЕБАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС (явление шимми) Управляемые колеса, передний мост, подвеска и рулевой привод представляют собой упругую инерционную систему, которая при наличии возмущающих импульсов может приходить в колебательное движение, сопровождаемое вилянием управляемых колес. Рассмотрим это явление. Приведенная динамическая система имеет две степени свободы. Так, передний мост вследствие упругой деформации рессор может перемещаться относительно продольной оси автомобиля (относительно точки О на рис. 4.28,а) на угол а колеса ,.. V» вследствие упругой деформации привода I управления - на угол ф относительно оси шкворня (точка б на рис. 4.28,6). Если представить колесо в виде быстро вращающегося маховика, то этот маховик аналогичен гироскопу, показанному на рис. 4.29. Гироскоп обладает следующим свойством. Если перемещать его внешнюю рамку (относительно опоры) в плоскости чертежа dvu со скоростью то внутренняя рамка, в которой закреплена ось маховика, будет перемещаться со скоростью относительно вертикальной оси. Если качать внешнюю рамку гироскопа, то будет качаться и внутренняя рамка. Первое перемещение соответствует качанию переднего моста автомобиля в вертикальной плоскости, второе - вилянию управляемых колес в горизонтальной плоскости. Это явление носит названия шимми (танец). Явление шимми может носить постоянный характер, если имеется в системе управляемых колес какой-нибудь постоянный источник возмущающих сил. Тогда система будет иметь незатухающие автоколебания. Таким источником может являться, например, неуравновешенность (дисбаланс) колес. Так, нали- Рис. 4.28 Колебательная система управляемых колес автомобиля ТТТТГ/ Рис. 4.29. Гироскоп Рис. 4.30 Источник автоколебаний управляемых колес ТТГГЛ /-Ч IIIJJ Рис. 4.31. Схемы подвесок чие вентиля создает центробежную силу С (рис. 4.30,а). При диаметральном расположении вентилей, как показано на рис. 4.30,6, возникает знакопеременный возмущающий момент, который и будет источником автоколебаний. При высоких скоростях движения (обычно свыше 70 км/ч) виляние колес может достичь высокой частоты - 6-8 кол/сек и значительной амплитуды. При этом оно может сопровождаться периодическим отрывом колес от дороги, вследствие чего возможна потеря управления автомобилем. Средством борьбы с явлением шимми является устранение дисбаланса колес, а также применение независимых подвесок. Независимая подвеска должна удовлетворять следующему требованию. Она не должна позволять управляемым колесам совершать угловые перемещения в плоскости дороги. На рис. 4.31 показаны схемы независимых подвесок автомобиля. Подвески а, б, и в позволяют колесам перемещаться только поступательно. В этих подвесках явление шимми возникнуть не может. Другое дело подвески гид. Они позволяют колесам совершать угловые перемещения в вертикальной плоскости, т. е. могут явиться причиной возникновения явления шимми. При этом подвеска д лучше подвески г, так как амплитуда колебаний этой подвески будет меньше, чем подвески г. Подвеска д применяется на отечественных автомобилях «Москвич», «Волга», ВАЗ. 4.7. УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ ПРОТИВ ЗАНОСА И БОКОВОГО ОПРОКИДЫВАНИЯ ПРИ ПОВОРОТЕ Определение реакций, действующих на колеса автомобиля при неравномерном повороте. Устойчивость автомобиля определяется наличием нормальных реакций дороги, действующих на колеса автомобиля при повороте: если реакции на колесах одного борта исчезают - автомобиль опрокидывается на противоположный борт. Рассмотрим определение реакций на колеса двухосного автомобиля при повороте. Представим автомобиль в виде свободного материального тела с массой М и моментом инерции Iz, ускоренно вращающегося с постоянным радиусом R вокруг некоторого неподвижного центра О (рис. 4.32). Скорость вращения тела П. Выберем оси координат, как указано на рисунке. Окружная скорость будет V, поступательная, соответствующая скорости движения автомобиля, - V. Тогда согласно принципу Даламбера на тело будут действовать силы инерции: центробежная С и касательная м Если спроектировать эти силы на оси координат, то получим продольную составляющую Сх и поперечную составляющую Су. Кроме того, на тело действует инерционный момент Mj. Для определения составляющих сил инерции и инерционного момента поступаем следующим образом. Вместо вращения тела вокруг
Рис. 4.32 Поворот материального тела вокруг центра центра О будем рассматривать состанляющие этого вращения вокруг центров О и О". Эти вращения дают каждое свою составляющую - центробежную и касательную силы инерции. Из рисунка получим Сх = М - аг or Су = М IR -t- аг ЛУГ I Mj = Iz . Угловая скорость автомобиля может быть выражена через поступательную скорость V и радиус поворота R: Но радиус можно выразить через базу L и углы поворота передних управляемых колес а (рис. 4.18). Тогда П = tg а. Подставляя О. в предыдущие формулы, получим значение инерционных сил и момента: Су = М а2 dv аг R +1? da R R dt L Сх = М dt 317 - аг (4.42) (4.43) 0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11
|