Материал: Теорія експлуатаційних властивостей автомобілів

При радіусі кривої полотна дороги 50 м критична швидкість бокового перекидання - 24,45 м/с, бокового заносу - 18,53 м/с.

3.2    Керованість автомобіля

Для досягнення хорошої керованості повинні виконуватись наступні умови:

         керовані колеса при повороті автомобіля повинні котитися без бокового ковзання;

         привід керування повинен забезпечувати правильне співвідношення між кутами повороту керованих колів;

         геометричні розміри направляючих елементів підвіски і характеристики пружних властивостей підвіски і шин повинні бути підібрані таким чином, щоб кути відведення передньої і задньої осей знаходиться в заданих співвідношеннях;

         повинна бути забезпечена необхідна стабілізація керованих коліс і запобігання їх коливання.

         в механізмі керування повинно бути забезпечено зворотній зв’язок, що дозволяє водію оцінити величину і напрямок сил, діючих на керовані колеса.

Ступінь відповідності конкретної конструкції автомобіля кожній вимозі оцінюється наступним показником: критичною швидкістю по умові керованості , яка являє собою максимальну швидкість руху,тобто швидкість, з якою автомобіль може повертати без поперечного ковзання керованих коліс.

Величину  визначають із залежності, м/с:

де =0,6 - коефіцієнт зчеплення шин з дорогою;

 - коефіцієнт опору кочення;- база автомобіля, м;

 - максимальний середній кут повороту керованих коліс автомобіля; звичайно  = (0,62…0,7) рад. Приймається = 0,62 рад.

Якщо автомобіль рухається зі швидкістю, більшою, ніж то керовані колеса будуть проковзувати в поперечному напрямку і поворот їх на ще більший кут не змінить загального напрямку руху автомобіля.

Величину  (рис. 3.1) розраховують за формулою:

,

де:  - кути відведення коліс, відповідно, передніх і задніх осей, рад:

 рад;

 рад;

,  - коефіцієнти опору відведення одного колеса відповідно передньої і задньої осей, H/рад.

 - бокові сили, що діють на колеса відповідно передньої і задньої осей автомобіля при його русі по закругленням вулиць і доріг.

Величини  для коліс сучасних автомобілів наступні:

легкові автомобілі - 15000... 40000;

Крайні значення бокових сил на колесах передньої і задньої осей, при яких колеса котяться ще без бокового ковзання, визначаються з використанням залежностей:

 Н;

 Н;

 - сили зчеплення коліс, відповідно, передньої і задньої осей з полотном дороги, Н:

 Н;

 Н;

 сили ваги від повної маси автомобіля, яка приходиться, відповідно, на передню і задню осі автомобіля, Н;

???? - коефіцієнт зчеплення, який приймають в розрахунках рівним 0,6.

Після визначення кутів відведення коліс розраховують радіус  і співставляють його з радіусом повороту автомобіля з жорсткими в бічному напрямку колесами (див. рис. 3.1):

.

Оскільки , то поворотливість автомобіля нормальна. Тоді критична швидкість по умові бокового відведення коліс осей відсутня.

3.3    Паливна економічність автомобіля

Оціночними показниками паливної економічності являється загальний розхід палива θ_л, віднесений до довжини пройденого шляху.

Залежність витрати палива в літрах на 100км від швидкості руху автомобіля і коефіцієнта опору дороги при русі називають паливно-економічною характеристикою автомобіля, яку можна побудувати, користуючись методикою, розробленою І.С. Шлипре. Згідно з цією методикою витрата палива g (л/100км) визначаються за допомогою рівняння:

,

де  - ефективна витрата палива двигуна при максимальній потужності, г/кВт·год;

для карбюраторних двигунів =(330…350) г/кВт·год;

 - коефіцієнт, враховуючий зміну питомих витрати;

 - коефіцієнт, враховуючий зміну  в залежності від ступеня використання потужності двигуна;

 - ККД трансмісії двигуна;

 - густина палива, кг/м³;

 - сила опору, Н;

 - сила опору повітря, Н.

Наближені значення коефіцієнтів, одержаних І.С. Шлипре, показано на рис. 3.2.

Для побудови паливно-економічної характеристики задаються декілька значень ω і по відомій величині ω_л (див. зовнішню характеристику двигуна) визначається відношення , після чого на рис. 3.2. знаходиться . За даними табл. 2.1. визначаються для прийнятих значень швидкості і відповідні їм значення сили опору повітря на прямій передачі. Сила опору дороги розраховується за формулою:

,

Де  - опір дороги (в завданні  =0,03).

По силах опору повітряного середовища і дороги визначається для прийнятих значень швидкості руху ступінь використання потужності В двигуна по залежності:

,

де  - задане значення потужності двигуна, яке приймається для даної частоти обертання із табл.2.1.

Після чого для кожного значення В за рис. 3.1 знаходиться коефіцієнт , а потім визначається певній швидкості руху.

Розрахунки паливної економічності проводяться в табл. 3.2.

Таблиця 3.2 - паливна економічність автомобіля

З’єднуючи окремі точки плавною кривою, будується паливно-економічна характеристика автомобіля (див. додаток 7). Після чого по паливно-економічній характеристиці визначається витрата палива (л/100км) при заданій швидкості руху V_а = 15 м/с.

При швидкості руху автомобіля 15 м/с витрата палива становить 6,5 л/100 км.

3.4   
Плавність руху автомобіля

Основним оціночним показником плавності руху автомобіля являється частота вільних коливань підресорних і не підресорних мас, а також швидкість, прискорення і швидкість зміни прискорення підресорних мас при коливаннях автомобіля. Частоту вільних коливань підресорних мас визначають по залежності, Гц:

;

 Гц;  Гц;

де  - статичний прогін підвіски, м;

;

;

G - статичне вагове навантаження на підвіску даного моста, Н;

Е - жорсткість підвіски, .

Плавність руху автомобілів рахується задовільною, якщо частота власних коливань підресорних мас Гц. При цьому статичний прогин підвіски складає 0,08…0,13м (менше значення для задньої підвіски, більше передньої).

Після вибору та обґрунтування статичного прогину визначається дійсна частота вільних коливань підресорних мас, зв’язаних з передньою і задньою підвісками.

Знайдені частоти характеризують вільні коливання підресорних мас автомобіля, які припадають на підвіски переднього і заднього мостів, і називаються низькими.

Маси мостів автомобіля не підресорні і здійснюють високочастотні вільні коливання, обумовлені жорсткістю шин, Гц:

;

 Гц;

 Гц,

де  - сумарна жорсткість шин даного моста [6, C.45-46], Н·м^-1;

 - маса моста, яка може бути прийнята рівною 0,1 (передній міст) і 0,15 (задній міст) від маси спорядженого автомобіля, яка припадає на відповідні мости.

Крім вільних коливань, автомобіль здійснює і вимушені. Вимушені коливання, які виникають в результаті нерівності дороги, мають частоту, Гц:

,

де  - швидкість руху автомобіля, м/с; S - довжина хвиль нерівностей, м; на дорогах з твердим покриттям перебільшує довжини хвиль від 0,5 до 5,0м.

Розрахунки вимушених коливань проводяться у вигляді таблиці 3.3.

Таблиця 3.3 - розрахунок вимушених коливань автомобіля

За результатами таблиці 3.3 будується графік залежності резонансних швидкостей руху автомобіля від довжини нерівностей (додаток 8).

За результатами графіка залежності резонансних швидкостей руху автомобіля від довжини нерівностей визначаються швидкості автомобіля, при яких відбуваються резонансні коливання при довжині хвиль 3,5м, довжина хвиль, при якій відбуваються резонансні коливання при швидкості автомобіля 10 м/с.

При довжині хвиль 3,5 м відбуваються резонансні коливання підресорених коліс передньої підвіски при швидкості 5 м/с, підресорених коліс задньої підвіски при швидкості 6 м/с; непідресорених коліс передньої підвіски при швидкості 22,2м/с; непідресорених коліс задньої підвіски при швидкості 23 м/с. При швидкості 10 м/с відбуваються резонансні коливання непідресорених коліс передньої підвіски при довжині хвиль 1.6 м; непідресорених коліс задньої підвіски при довжині хвиль 1.5 м.

Після визначення частот вільних коливань і резонансних швидкостей руху в курсовій роботі розраховують швидкість, прискорення і швидкість зміни прискорення підресорної маси над передньою і задньою підвісками при їх коливаннях.

Швидкість коливань підресорної маси:

;

;