Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Общие сведения о мотоцикле и его устойчивости 6
1.1 Обзор работ по устойчивости движения мотоциклов 6
1.2 Классификация мотоциклов 13
1.3 Геометрические параметры мотоцикла 15
1.4 Силы и моменты, действующие на мотоцикл 16
Глава 2. Устойчивость трехколесного мотоцикла 20
2.1 Занос трехколесного мотоцикла на повороте 20
2.2 Опрокидывание трехколесного мотоцикла на повороте 23
2.3. Максимально возможные моменты трения, развиваемые на колесах мотоцикла 25
2.4. Влияние радиусов кривых в плане автомобильных дорог на 27
Глава 3. Устойчивость мотоцикла с коляской 30
3.1. Опрокидывание мотоцикла с коляской в сторону 30
3.2. Опрокидывание мотоцикла с коляской в сторону последней 33
33. Занос мотоцикла с коляской и а повороте вправо 35
3.4. Занос мотоцикл а с коляской на повороте влево 35
3.5. Разворачивающий момент, возникающий при торможении мотоцикла с коляской 36
Глава 4. Устойчивость трехколесного мотоцикла и мотоцикла с коляской на поворотах, с учетом бокового увода 43
4.1. Увод мотоциклетного колеса 43
4.2. Устойчивость трехколесного мотоцикла при движении на повороте 48
4.3. Опрокидывание мотоцикла с коляской на повороте 52
4.4. Занос мотоцикла с коляской па повороте 58
Глава 5. Моделирование движения мотоцикла 60
5.1. Вычислительный эксперимент 60
5.2. Составление уравнений движения динамической системы 61
S3. Математическая модель движения мотоцикла 65
5.4. Результаты исследования процесса торможения 75
Глава 6. Экспериментальные исследования эффективности 82
6.1. Испытания, предусмотренные государственным стандартом 82
6.2. Испытания по определению тормозных качеств трехколесных мотоциклов 83
63. Метод опытного определения бокового увода четырехколесного и трехколесного мотоциклов 855
6.4. Результаты испытаний по определению тормозных качеств, устойчивости и бокового увода трехколесных мотоциклов 88
Основные результаты и выводы 106
Список использованных источников 108
Приложения 119
- Геометрические параметры мотоцикла
- Максимально возможные моменты трения, развиваемые на колесах мотоцикла
- Опрокидывание мотоцикла с коляской в сторону последней
- Устойчивость трехколесного мотоцикла при движении на повороте
Введение к работе
Вопросы теории и исследования конструкции мотоциклов И колесных машин с трехколесным шасси рассматривали и развивали Н.В. Арбузов, И.В. Балабин, Н.П. Баловнев, В.П. Баранчик, В.В. Бекман, Л.Л. Борисов, Р.В. Бес-частнов, Е.И. Блинов, М.А. Бодунов, AT, Волков, Ю.А. Врубель, А.И. Гриш-кевич, Л.Н. Гродко, В.В. Гуськов, Н.В. Диваков, Ю.А. Ечеистов, Е.А. Жич-кин, В.И. Забавский, Л.В. Зубков, A.M. Иерусалимский, СИ. Иваницкий, Б.С. Карманов, М.В. Келдыш, В.А. Ким, Н.П. Красовский, В.Т. Кузнецов, О.В. Ковнер, О.Б. Ковалев, СИ. Корзинкин, О.М. Лебедев, Л.Г. Лобах, В Л Лобах, М.С Льянов, В.И. Макаров, Г.И. Мамити, Б.М, Мартыхин, И.Т. Маслов, А.С. Мельников, И.И. Метелицын, В.Г. Михайлов, А.Н. Нарбут, Ю.И. Ней-марк, СН. Огородное, СФ. Опейко, А.Д. Первой, В.А. Петров, Ю.П. Поздняков, В.К. Пойда, Н.В. Путеев, В.В. Рогожин, В.И. Рязанцев, И.С. Сазонов, В.Ф. Святненко, A.M. Скребунов, B.C. Сологуб, А.П. Соловьев, А.Н. Стрельников, О.И. Ткаченко, В.А. Умняшкин, И.А. Успенский, Р.И. Фролов, Н.А. Фуфаев, Б.М. Цаллагов, Н.К. Шакалин, А.С. Язвинский, Буз P.P., Даннер М., Дюринг Е., Пачернег С, Редль К., Рох Д., Сейно Т., Спиринг П.Т., Хейл Д., Шарп Р.С, Янза В. и другие.
Теория, конструкция и расчет мотоцикла впервые изложены в книге A.M. Иерусалимского, который использовал теорию и расчет автомобиля, разработанную академиком Е.А. Чудаковым, основоположником автомобильной науки.
Дальнейший опыт конструирования и расчета мотоциклов был обобщен СЮ. Иваницким, Б.С. Кармановым, М.С. Льяновым, ПИ. Мамити, В.В. Рогожиным, А.Т. Волковым, В.В. Игнатовым, В.В. Беккером и др.
Однако вопросы, касающиеся устойчивости мотоциклов как двухколесных, так и трехколесных недостаточно разработаны, можно сказать, только в первом приближении.
Чтобы не быть голословными, укажем, к примеру, что в последней книге, где рассматриваются вопросы теории движения мотоцикла (СЮ. Иваницкий и др. Мотоцикл. Конструкция, теория, расчет. -М.: Машиностроение, 1971,с.49), центробежная сила инерции, действующая на двухколесный мотоцикл при повороте, приведена в самом общем виде /88/ где G - вес мотоцикла; g-ускорение свободного падения; V-скорость движения мотоцикла; R-расстояние от центра поворота до проекции центра масс мотоцикла на горизонтальную плоскость.
Между тем, нами при исследовании движения двухколесного мотоцикла /103/, /137/, /138/ получено для той же силы инерции выражение /137/
Конечно же, сила инерции (В.2) зависит от угла Э поворота управляемого колеса, высоты h расположения центра масс, базы L мотоцикла, угла р наклона мотоцикла при повороте, угла у, определяемого выражением tg y=b I (R2-h sin P ) , продольных координат центра масс мотоцикла, радиуса R траектории заднего колеса при повороте R=L / tg 6, массы m и скорости V. Очевидно, не требует доказательств тот факт, что поворот двухколесного мотоцикла без его наклона невозможен, и это не учитывается формулой (В.1), не говоря уже о других параметрах.
Аналогично, довольно упрощенно, рассматриваются и другие вопросы, связанные с вопросами устойчивости мотоциклов.
Из приведенного примера видно, что уточнение методов расчета позволяет на стадии проектирования более полно учитывать влияние конструктивных параметров мотоцикла на устойчивость его движения, тем самым, закладывая ее соответствующим их выбором, повышая потенциальную устойчивость мотоцикла.
Актуальность темы. В современном сельскохозяйственном производстве широкое применение находят трехколесные мотоциклы и мотороллеры с грузовой платформой, являющиеся наиболее дешевым моторизированным транспортом. Не меньшее применение в сельской местности имеет мотоцикл с коляской в качестве индивидуального пассажирского транспортного средства, улучшающего оперативность управления сельскохозяйственным производством.
Мототранспортные средства с трехколесным шасси для перевозки небольших грузов и пассажиров органично вошли в состав транспортных систем всех стран мира. Поэтому работы, направленные на повышение устойчивости мототранспорта посредством выбора оптимальных конструктивных параметров, закладываемых при его проектировании, имеют большое социальное и народ охозяйственное значение, так как способствуют повышению безопасности движения и предотвращению материальных потерь от дорожно-транспортных происшествий.
Исследования по теме, связаны с выполнением планов НИР по темам: Проектирование, эксплуатация и ремонт мобильных машин и средств механизации сельскохозяйственного производства, № гос.рег. 01.9.90002330; Разработка, исследование и внедрение в производство дискового тормоза с механическим приводом для мотоцикла ММВЗ, № гос.рег. 01.200.207979; Разработка, исследование и внедрение в производство барабанного тормоза с воздействием одной колодки на другую, № гос.рег. 01.200.207980.
Объекты исследования -трехколесные мотоциклы с симметричным и асимметричным расположением задних колес, которые в дальнейшем будем называть трехколесный мотоцикл и мотоцикл с коляской.
Целью работы является разработка методов расчета устойчивости движения мотоциклов с симметричным и асимметричным расположением задних колес обеспечивающих повышение потенциальной устойчивости мотоциклов выбором конструктивных параметров при проектировании.
Основные задачи исследования: установление взаимосвязи конструктивных параметров и критериев устойчивости трехколесных мотоциклов с симметричным и асимметричным расположением задних колес.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые проведены исследования по оценке устойчивости движения трехколесных мотоциклов с симметричным и асимметричным расположением задних колес, с более полным учетом влияющих на нее параметров.
Разработаны конкретные рекомендации, позволяющие повысить потенциальную устойчивость движения трехколесных мотоциклов с симметричным и асимметричным расположением задних колес на стадии проектирование и в процессе эксплуатации и тем самым увеличить безопасность движения.
Практическая ценность. Разработанные методы расчета мотоциклов позволяют на стадии проектирования формировать оптимальные конструктивные параметры, обеспечивающие повышение их потенциальной устойчивости.
Реализация работы. Разработанные в диссертации научные положения и рекомендации использованы на ОАО «Мотовело» (Минский мотовелозавод) путем внедрения разработанных методов расчета в инженерную практику, на кафедре «Автомобили» Горского государственного аграрного университета и кафедре «Техническая эксплуатация автомобилей» Могилеве кого государственного технического университета при выполнении хоздоговорных и госбюджетных научно-исследовательских работ, а также в учебном процессе при изучении дисциплин кафедры.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Горского государственного аграрного университета и Северо-Кавказского государственного технологического университета. Диссертационная работа рассмотрена и одобрена на заседаниях кафедр «Автомобили» и «Техническая эксплуатация автомобилей» Горского государственного аграрного университета и кафедры «Организация и безопасность дорожного движения» Северо-Кавказского Государственного технологического университета.
Публикации. Основные научные результаты, включенные в диссертацию, опубликованы в 9 печатных работах и 3 отчетах о НИР.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников и приложения.
Геометрические параметры мотоцикла
Устойчивостью мотоцикла называют способность двигаться по дороге без скольжения, опрокидывания или отклонения от заданного направления. Устойчивость мотоцикла зависит от скорости движения. Находясь в покое, двухколесный мотоцикл обязательно опрокинется без дополнительной боковой опоры. Во время движения возникает состояние динамической устойчивости.
Если автомобиль и трехколесный мотоцикл теряют устойчивость при определенных условиях движения и устойчивы в неподвижном состоянии, то двухколесный мотоцикл приобретает и теряет устойчивость при определенных условиях движения и неустойчив в неподвижном состоянии. Это делает мотоциклиста особо уязвимым, помимо всего прочего, участником транспортного потока.
Управляемостью мотоцикла называют способность сохранять в определенной дорожно-климатическои обстановке заданное направление движения или изменять его в соответствии с воздействием на рулевое управление.
Принципиальное различие между понятиями устойчивость и управляемость заключается в том, что устойчивость охватывает ряд свойств мотоцикла, обеспечивающих его движение по заданной траектории без воздействия мотоциклиста, а управляемость - при его воздействии.
Понятия устойчивость и управляемость взаимосвязаны, поскольку они определяются одними и теми же конструктивными параметрами мотоцикла: компоновкой, особенностями рулевого управления, характеристиками шин, параметрами подвесок, размещением масс, типом используемых тормозов и др. В то же время влияние параметров мотоцикла на его управляемость и устойчивость может быть различным. Например, с увеличением момента инерции мотоцикла относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс, улучшается устойчивость мотоцикла при его прямолинейном движении и в то же время ухудшается управляемость; для изменения направления движения к рулевому управлению необходимо приложить большие усилия. Поэтому выбор параметров мотоцикла, обеспечивающих наилучшие характеристики устойчивости и управляемости, являются задачей оптимизации.
При рассмотрении устойчивости мотоцикла считают, что он с мотоциклистом, пассажиром и грузом представляет собой жесткое целое. Между тем мотоциклист может перераспределять свой вес: на руки, с одной ноги на другую и т.д. Это может сильно повлиять на условия движения, так как масса мотоциклиста часто равна массе мотоцикла, а при наличии пассажира - значительно больше. Чем опытней мотоциклист, лучше развиты его органы зрения и вестибулярный аппарат, тем выше может быть скорость движения управляемого им мотоцикла.
Движущийся с достаточной скоростью мотоцикл обладает устойчивостью благодаря выбору оптимальных геометрических параметров: вылета передней вилки, угла наклона головки рамы, распределения масс, положения центра масс и др.
Эти параметры в сочетании с чувством собственного равновесия позволяют мотоциклисту легко удерживать мотоцикл в устойчивом состоянии при малых скоростях движения.
При увеличении скорости движения суммы действующих на него опрокидывающих и восстанавливающих моментов уравниваются, мотоцикл достигает динамической устойчивости и легкой управляемости.
Мотоцикл можно разделить на две основные группы, соединенные между собой рулевой колонкой. В группу 1 входят детали, перемещающиеся при повороте руля (передняя вилка, колеса с грязевым щитком, руль, фары и др.). Во 2 группу входят все детали, не перемещающиеся при повороте руля, включая мотоциклиста и пассажира, а также груз (рис. 1.1).
Расстояние с между точкой пересечения с дорогой оси поворота рулевой колонки и центром пятна контакта шины переднего колеса с дорогой называется вылетом передней вилки.
Средние значения величины вылета передней вилки составляют с = 80...100 мм, угла наклона оси рулевой колонки а = 60...62.
Схема статического равновесия мотоцикла показана на рис. 1.2. Центр масс деталей, входящих в группу 1 находится на расстоянии d от оси рулевой колонки- Вследствие этого при отклонении мотоцикла от вертикальной плоскости на угол (3 возникает момент, поворачивающий вилку в сторону наклона. Если руль не повернут, то величина этого момента определится как где Gi — сила тяжести деталей группы 1.
Кроме того, при наклоне мотоцикла без поворота руля, в местах контакта колес мотоцикла с дорогой возникнут поперечные (боковые) реакции дороги, которые можно выразить как где Yi и Y2 - боковые реакции дороги на переднее и заднее колеса мотоцикла; G — полный вес мотоцикла.
Спроектировав силы уравнения (1,2) на плоскость дороги и составив суммы моментов проекций относительно центров контакта заднего и переднего колес с дорогой, найдем (рис. 1.3) Боковая реакция Yj действует на группу 1 на плече устойчивости передней вилки, стремясь повернуть ее в сторону наклона мотоцикла, образуя восстанавливающий момент MY - Yj csinacosp-Gbcsinctsinp/L (1.4)
При повороте передней вилки рулевая колонка за счет плеча d поднимается, чему препятствует составляющая Р силы тяжести группы 2, которая направлена по оси рулевой колонки. Составив уравнение моментов относительно центра контакта заднего колеса мотоцикла с дорогой, определим силу Р, прижимающую рулевую колонку к дороге, препятствующую тем самым повороту,
Максимально возможные моменты трения, развиваемые на колесах мотоцикла
На устойчивость мотоцикла против его опрокидывания на повороте вокруг оси, проходящей через центры пятен контактов переднего и заднего наружного колес мотоцикла большое влияние оказывает сила инерции, возникающая при разгоне или торможении. Разгон уменьшает вероятность опрокидывания, но способствует наступлению заноса из-за создания касательных (тангенциальных) сил на ведущих колесах. Торможение же способствует опрокидыванию, так как сила инерции, возникает при торможении, направлена по движению и складывается геометрически с центробежной силой инерции, дает результирующую, увеличивающую опрокидывающий момент.
В стандарте отсутствуют требования к конструктивной схеме тормозной системы трехколесного мотоцикла с симметричным расположением колес к продольной оси который, очевидно, должен иметь тормоза на всех колесах и должен быть снабжен двумя независимыми тормозными системами или одной системой с двумя контурами, устроенной так, чтобы при отказе одного контура другой продолжал действовать. Для этого мотоцикла возможны следующие способы торможения: всеми колесами мотоцикла; передним колесом мотоцикла; задними колесами мотоцикла. В случае отсутствия поперечных сил при торможении всеми колесами мотоцикла будем иметь (рис. 2.4) Составив уравнение моментов относительно оси, проходящей через центры контакта задних колес с дорогой, найдем и максимально возможный тормозной момент переднего колеса определится как Если торможение производится только задними колесами мотоцикла, то аналогично получим Трехколесный мотоцикл может потерять устойчивость при торможении в следующих случаях: при отказе или меньшей эффективности одного из тормозов задней оси; при расположении центра масс вне продольной оси мотоцикла; при блокировании колес мотоцикла. Участки кривых автомобильных дорог в плане являются при малых радиусах местами сосредоточения дорожно-транспортных происшествий. На них возникаетЮ-12% общего их количества (11). Вероятность возникновения происшествий тем выше, чем меньше их радиус (рис,2.5). Быстрый рост количества дорожно-транспортных происшествий при радиусах менее 600 м чаще всего является следствием несоответствия обеспечиваемых ими скоростей скоростями въезда на них с предшествующих участков. Наблюдения показали, что такие кривые проезжаются с переменной скоростью, уменьшающейся до середины кривой, затем вновь возрастающей. При малых радиусах скорость на кривых снижается, а водители начинают делать попытки срезать кривые для сглаживания траектории движения. Так как нас интересуют вопросы потери устойчивости на повороте рассмотрим основные параметры автомобильных дорог, которые на нее влияют (табл.2.1) Курсовые углы управляемых колес, соответствующие наименьшим радиусам кривых приведены в табл. 2.2 Таблица 2.2 Для более ясного представления величин углов поворота управляемых колес, соответствующих наименьшим радиусам кривизны автомобильных дорог различных категорий, найдем (см. табл. 2.3) Таблица 2.3. Углы поворота управляемых колес мотоциклов, соответствующие наименьшим радиусам кривизны автомобильных дорог различных категорий в радианах и градусах Для мотоцикла с коляской при повороте в сторону коляски (вправо) возможно опрокидывание вокруг оси, проходящей через центры пятен контакта переднего и заднего колес мотоцикла (рис. 3.1), вызванное возникающей при этом центробежной силой инерции. При криволинейном равномерном движении мотоцикла с коляской по дуге постоянного радиуса центробежная сила инерции будет равна
Опрокидывание мотоцикла с коляской в сторону последней
Под моделированием понимается способ изучения системы или явления путем замены реальной системы ее физической или математической моделью, более удобной для изучения, по сохраняющей все существенные черты оригинала.
Проведение дорожных испытаний мотоциклов является опасным и трудоемким процессом, а изменение параметров спроектированного и изготовленного в опытных образцах мотоцикла связано с большими затратами времени и средств. Поэтому на стадии проектирования желательно иметь максимальный объем информации о предполагаемом поведении мотоцикла в реальных условиях эксплуатации. Объективные данные о режимах движения, мотоцикла в заданных условиях эксплуатации могут быть получены при помощи исследования математической модели движения мотоцикла.
Необходимо отметить, что ГОСТ на методы испытаний мотоциклов, мотороллеров, мопедов и мотовелосипедов не предусматривает испытаний на устойчивость движения, что связано со смертельной опасностью для испытателя. Это вынуждает в ряде случаев обращаться к вычислительному эксперименту.
В случае невозможности проведения лабораторного или натурного эксперимента следует прибегнуть к вычислительному эксперименту. Вычислительным экспериментом называется методология и технология исследований, основанные на применении прикладной математики и электронно-вычислительных машин как технической базы при использовании математических моделей. Таким образом, вычислительный эксперимент основывается на создании математических моделей изучаемых объектов, которые формируются с помощью некоторой особой математической структуры, способной отражать свойства объекта, проявляемые им в различных эксплуатационных условиях.
Технологический цикл вычислительного эксперимента принято разделять на следующие этапы /105/: 1. Для исследуемого объекта строится модель, обычно сначала физическая, фиксирующая разделение всех действующих в рассматриваемом явлении факторов на главные и второстепенные, которые на данном этапе исследования отбрасываются; одновременно формулируются допущения и условия применимости модели, границы, в которых будут справедливы полученные результаты; модель записывается в математических терминах, как правило, в виде дифференциальных или интегродифференциальных уравнений (создание математической модели). 2, Разрабатывается метод расчета сформулированной математической задачи. Эта задача представляется в виде совокупности алгебраических формул, по которым должны вестись вычисления и условия, показы вающие последовательность применения этих формул; набор этих формул и условий носит название вычислительного алгоритма. Вычислительный эксперимент имеет многовариантный характер, так как решения поставленных задач часто зависят от многочисленных входных параметров. Тем не менее, каждый конкретный расчет в вычислительном эксперименте проводится при фиксированных значениях всех параметров. Между тем в результате такого эксперимента часто ставится задача определения оптимального набора параметров. Поэтому при создании оптимальной установки приходится проводить большое число расчетов однотипных вариантов задачи, отличающихся значением некоторых параметров, В связи с этим при организации вычислительного эксперимента можно использовать эффективные численные методы. 3. Разрабатывается алгоритм и программа решения задачи на ЭВМ. 4. Приведение расчетов на ЭВМ. Результат получается в виде некоторой цифровой информации, которую далее необходимо расшифровать. Точность информации определяется при вычислительном эксперименте достоверностью модели, положенной в основу эксперимента, правильностью алгоритмов и программ (проводятся предварительные тестовые испытания). 5. Обработка результатов расчетов, их анализ и выводы. На этом этапе могут возникнуть необходимость уточнения математической модели (усложнения или, наоборот, упрощения), предложения по созданию упрощенных инженерных способов решения и формул, дающих возможности получить необходимую информацию более простым способом.
Наиболее общими приемами составления уравнений движения динамических систем являются принцип Даламбера и уравнения Лагранжа /17/.
Принцип Даламбера устанавливает, что заданная сила, действующая на материальную точку, реакция связей и сила инерции для каждого момента движения уравновешиваются.
Если к каждой материальной точке движущейся системы приложить силу инерции этой точки, то все эти силы инерции будут уравновешиваться заданными силами и реакциями связей, приложенными к данной системе. В этом и состоит сущность принципа Даламбера для системы.
Суть, основная идея уравнений Лагранжа заключается в том, что движение системы исследуется в обобщенной системе координат, т.е. в тех, независимых между собою параметрах, изменение которых определяет движение системы. Так как число этих параметров равно числу степеней свободы, то и число уравнений Лагранжа равно этому же числу.
Обобщенными координатами механической системы называются независимые друг от друга параметры, при помощи которых можно определить в каждый данный момент положение этой системы и через которые, следовательно, можно выразить декартовы координаты всех ее точек /119/.
При составлении уравнений движения относительно простых динамических систем более продуктивным является принцип Даламбера, поскольку они составляются непосредственно, как сумма активных сил, реакций и сил инерции, действующих по рассматриваемой координате.
При анализе сложных систем, особенно в тех случаях, когда взаимодействия между отдельными массами системы недостаточно очевидны, предпочтительнее использовать уравнение Лагранжа, поскольку в этом случае мы имеем дело не непосредственно с силами, а с энергиями.
Динамическое нагружение мобильных машин, к числу которых, наряду с автомобилем, относится мотоцикл, вызывается возмущающими силами, разнообразными по природе, характеру действия, точкам приложения и направлению.
При движении мотоцикла источниками возбуждения колебаний могут быть неровности дороги, неуравновешенность вращающихся масс двигателя, трансмиссии, колес, аэродинамические нагрузки, силы, появляющиеся при изменении скорости или направления движения (перераспределение нормальных нагрузок на переднее и заднее колеса при разгоне и торможении, продольные силы инерции при неустановившихся режимах, центробежные силы инерции на поворотах и др.).
Основными источниками возмущений, действующими на динамическую систему, считают воздействия неровностей дороги и силы, вызванные резким изменением режимов или направления движения.
Для составления математической модели мотоцикла при торможении воспользуемся уравнениями Лагранжа второго рода (дифференциальные уравнения движения системы в обобщенных координатах). В этом случае на данную динамическую систему, кроме возмущающих и потенциальных сил, где к - число степеней свободы динамической системы; Т - кинетическая энергия системы; П - потенциальная энергия системы; Ф - диссипа-тивная функция (функция Рэлея, функция рассеивания); Qqj — обобщенная сила, действующая вдоль координаты qs; q; - і-тая обобщенная координата; qs - обобщенная скорость. Обычно рекомендуется следующая последовательность составления уравнений движения динамической системы
Устойчивость трехколесного мотоцикла при движении на повороте
К таблица 6.10 и 6.11 поясним, что угол увода 51 переднего управляемого колеса трёхколёсного мотоцикла представляет собой разность углов увода, вызванных боковой силой (центробежной силой инерции) и углом развала управляемого колеса при повороте. Где Ру- боковая сила; ку- коэффициент сопротивления уводу; р — угол развала управляемого колеса при повороте на определённый угол; кр- коэффициент сопротивления уводу от наклона колеса, который для автомобильных колёс составляет кр = 4 6 [60]. К полученным экспериментальным данным, приведенным в таблицах 6.2-6.11 поясним, что испытания на эффективность торможения грузового мотороллера ТМЗ выполнены под научным руководством проф. Мамити Г.И. с участием доц. Лобаха В.П. ранее (табл.6.2), испытания же трехколесного мотоцикла ММВЗ и мотоцикла с коляской Иж проведены под руководством проф. Мамити Г.И. и участии, кроме диссертанта, доц.Льянова М.С., асс.Гагкуева А.Е. и асс.Гутиева Э.К. (табл.6.3-6.11). Результаты настоящей главы диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: - трехколесные мотоциклы ТМЗ и ММВЗ, а также мотоцикл с коляской Иж, сохраняют устойчивость движения при экстренных торможениях с исправными тормозными системами и хороших дорожных условиях; - разработана методика проведения дорожных испытаний по определению устойчивости трехколесных мотоциклов с симметричным и асимметричным расположением задних колес против опрокидывания; - разработана методика проведения дорожных испытаний по определению параметров бокового увода колесных машин; - разработана методика обработки результатов дорожных испытаний для определения углов бокового увода, коэффициентов сопротивления уводу передних и задних колес, а также др.параметров; - экспериментально определены координаты центов масс объектов исследований (табл.6.4), отклонения продольной оси трехколесного мотоцикла в зависимости от угла поворота рулевой колонки (табл.6.5), скорости отрыва колеса коляски (табл.6.6.) и заднего колеса трехколесного мотоцикла (табл.б.7) в начале опрокидываний при закрепленных в определенных положениях рулевых колонках; - сравнение экспериментальных и расчетных данных (табл. 6.6 и 6.7) подтверждает верность разработанных в диссертации методов аналитического определения параметров устойчивости трехколесных мотоциклов с симметричным и асимметричным расположением задних колес; - экспериментально определены радиусы, описываемые маркерами в процессе кругового движения трехколесного мотоцикла ММВЗ с закрепленным рулем при фиксированных скоростях (табл.6.8), по которым восстановлены радиусы RA и RB трехколесного мотоцикла (табл.6.9), найдены углы бокового увода, вызванные центробежными силами инерции (табл.6.10), и определены коэффициенты сопротивления уводу переднего и задних колес (табл.6.11); - установлено, что трехколесный мотоцикл ММВЗ обладает недостаточной поворачиваем остью (5д 5в); - коэффициент сопротивления уводу мотоциклетной шины на порядок меньше, чем у легкового и грузового автомобилей; так, если среднее его значение для грузового автомобиля составляет 70000 Н/рад. для легкого автомобиля 25000 Н/рад., то нами получено для шин трехколесного мотоцикла ММВЗ около 5000 Н/рад. (не переднее колесо установлена шина 3,0/18Л291, статический радиус колеса Гі = 0,290м, коэффициент сопротивления уводу к[=4584 Н/рад.; на задние колеса установлена шина 3,5/18К102, статический радиус r2 = 0,316м, коэффициент сопротивления уводу k2 = 4379 Н/рад.). В связи с тем, что материалы по исследованию бокового увода мотоциклетных шин крайне скудны (известна только статья Ю.А.Ечеистова, посвященная изучению зависимости между углами развала мотоциклетного колеса и действующими на колесо боковыми силами), для оценки полученных экспериментальных данных воспользуемся результатами, накопленными при исследовании автомобильных шин в нашей стране и за рубежом. В работе jll3 приводятся экспериментальные данные (рис.6.14), согласно которым коэффициент сопротивления уводу тем больше, чем шире профиль шины. Так, диапазон изменения коэффициентов сопротивления уводу шин легковых автомобилей в зависимости от ширины профиля шины составляет от 4000 Н/рад. до 42000 Н/рад. (рис.6.14). Как видим, наши результаты находятся у нижнего края указанного диапазона, что вполне естественно, так как мотоциклетные шины значительно уже шин легковых автомобилей. Согласно данным рис,6.14 следовало ожидать, что коэффициент сопротивления уводу заднего колеса шины трехколесного мотоцикла ММВЗ к2 больше коэффициента сопротивления уводу шины переднего колеса кь так как ширина задней шины больше передней.
Однако учитывая, что высота профиля шины переднего колеса значительно меньше, чем у задних колес (рис.6Л1), а так же принимая во внимание влияние развала управляемого колеса, совершенно справедливо полученное нами соотношение kt k2 (4584 Н/рад. 4379 Н/рад.). Полученные нами экспериментальные результаты по боковому уводу шин не претендуют на широкие обобщения, так как целью их получения была необходимость опытного подтверждения правильности аналитических исследований параметров устойчивости трехколесных мотоциклов. Вместе с тем, нельзя не отметить с удовлетворением, что дорожные испытания трехколесного мотоцикла по определению бокового увода дали богатый опытный материал, согласующийся с данными автомобильных шин, полученными на дороге, на стендах с плоской поверхностью, на барабанных стендах. Тут же заметим, что в литературе, посвященной экспериментальному исследованию бокового увода, обсуждаются главным образом результаты, полученные на барабанных и плоских стендах, и вскользь упоминаются «полученные на дороге», без каких-либо конкретных указаний. В диссертационной работе получены аналитические выражения для определения параметров устойчивости колесных мотоциклов с симметричным и асимметричным расположением задних колес при движении на повороте, когда возникающая центробежная сила инерции вызывает боковой увод колес мотоциклов. Поэтому и во время испытаний определяется боковой увод колес, вызванный возникающей на повороте центробежной силой инерции.
В доступной нам литературе нет сведений о подобных экспериментальных исследованиях. Расчетные исследования, выполненные на основе полученных аналитических выражений для параметров устойчивости трехколесных мотоциклов, позволили установить для трехколесного мотоцикла: скорость начала опрокидывания Vo тем меньше, чем больше 6, h, к и меньше a, L, В, 6; скорость начала заноса V3 тем меньше, чем больше G, к и меньше ру, L, 5; остальные параметры мало влияют на устойчивость трехколесного мотоцикла по заносу и опрокидыванию; для мотоцикла с коляской на повороте вправо: скорость начала заноса V3n тем меньше, чем больше G и меньше сру, L; остальные параметры не оказывают существенного влияния на устойчивость мотоцикла с коляской при повороте вправо;
