Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Современное состояние вопроса о влиянии свойств подвески на плавность хода автомобиля. методики оценки плавности хода. цель и задачи исследований
1.1 Введение. 4
1.2 Обзор исследований по оптимизации работы подвески с целью повышения плавности хода автомобиля . 7
1.3 Методики оценки плавности хода автомобиля. 23
1.4 Цель и задачи исследований. 26
ГЛАВА II. Математическое моделирование вертикальных колебаний автомобиля
2.1 Разработка математической модели. 29
2.1.1. Выбор расчетной схемы. 3 О
2.1.2. Математическая модель автомобиля. 33
2.1.3. Синтез дорожной поверхности . 3 5
2.2 Реализация расчетного эксперимента. 49
2.2.1 Решение математической модели автомобиля. 52
2.2.2 Стандартизация реакции модели автомобиля
на внешнее воздействие. 60
ГЛАВА III. Проверка адекватности математической модели автомобиля
3.1 Методика натурного эксперимента. 68
3.2 Сравнительная оценка расчетных и натурных показателей плавности хода автомобиля . 76
ГЛАВА IV. Сравнительная оценка плавности хода автомобиля, оснащенного стандартными амортизаторами, при различных условиях движения и жесткости подвески 79
4.1 Влияние скорости движения. 82
4.2 Влияние дорожного покрытия. 90
4.3 Влияние жесткости пружин. 95
4.4 Влияние демпфирования стандартных амортизаторов на плавность хода автомобиля. 102
ГЛАВА V. Алгоритм управления подвеской автомобиля для повышения плавности хода 108
5.1 Выбор параметров управления демпфированием. 108
5.2 Определение оптимальных характеристик демпфирования. ПО
5.3 Оценка эффективности работы активных подвесок с помощью сравнительного критерия плавности хода. 123
Основные выводы и результаты работы 133
Список литературы
- Обзор исследований по оптимизации работы подвески с целью повышения плавности хода автомобиля
- Синтез дорожной поверхности
- Сравнительная оценка расчетных и натурных показателей плавности хода автомобиля
- Влияние демпфирования стандартных амортизаторов на плавность хода автомобиля.
Обзор исследований по оптимизации работы подвески с целью повышения плавности хода автомобиля
Предпочтения тому или иному эксплуатационному показателю отдается в зависимости от назначения автомобиля. Так, в автомобилях представительского класса большую роль играет создание комфортных условий, в спортивных автомобилях стремятся обеспечить надежный контакт с дорогой, в гоночных автомобилях повышают курсовую устойчивость, а в малотоннажных грузовиках, микроавтобусах и джипах применяют регулировку клиренса. При проектировании подвески традиционно большое внимание уделяется устойчивости и управляемости автомобиля как наиболее важным факторам, обеспечивающим безопасность движения. Исследования этих вопросов всесторонне освещены в литературе [10, 59, 61, 71, 80, 88, 114].
Плавности хода, связанной с комфортностью управления автомобилем, придается второстепенная значимость, поскольку это относится к проблеме пассивной безопасности. В частности, слабо освещены вопросы повышения плавности хода автомобиля, практически отсутствует информация о перспективных разработках подвесок, направленных на улучшение комфортабельности при движении и др. Это связано, по-видимому, с соблюдением коммерческих интересов производителей. По этой причине в данной главе, в основном, используются сведения о конструкциях, полученные из патентных исследований, а также журнальных и газетных статей.
В последние десятилетия в связи с ростом мощности двигателей и уменьшением массы автомобилей значительно возросла динамика и скоростные режимы движения. Со стороны потребителей это вызвало повьппение требований к работе подвески в целом, в том числе и к улучшению плавности хода. Данной проблеме стало уделяться более серьезное внимание мировыми автопроизводителями в плане поиска путей совершенствования конструкций подвесок, о чем будет изложено ниже.
Рассмотрим основные свойства подвески автомобиля. Как известно [20, 75, 94, 97] они определяются, прежде всего, эффективностью работы ее составляющих частей, которые обеспечивают поглощение ударов, гашение вертикально-угловых вибраций и задают направление колебаний автомобиля. Обычная подвеска легкового автомобиля состоит из трех основных частей: - направляющее устройство; - упругий элемент; - гасящий элемент.
Кроме того, в подвеску могут входить в виде дополнительного устройства стабилизаторы поперечной устойчивости. Направляющее устройство обеспечивает перемещение колес при колебаниях и передает разгонные и тормозные импульсы от колес к кузову. По типу направляющего устройства разделяют зависимые и независимые подвески.
Упругий элемент устанавливается между кузовом и подвеской и служит для смягчения толчков, передающихся от дороги автомобилю. В качестве упругого элемента в современных подвесках применяются листовые рессоры, пружины, пневмобаллоны и торсионы.
Гасящий или демпфирующий элемент предназначен для эффективного гашения колебаний кузова автомобиля. В роли гасящих элементов выступают листовые рессоры и гидравлические или газовые амортизаторы.
Обычные (пассивные) подвески имеют фиксированные характеристики перечисленных выше составных частей. Это обусловливает определенную пассивность их работы, которая выражается в невозможности адаптации подвески к изменению дорожных условий, скоростных режимов и др. По этой причине, такие подвески конструктивно способны обеспечить приемлемые плавность хода, устойчивость и управляемость автомобиля только в узких эксплуатационных условиях.
В настоящее время многими зарубежными фирмами разработаны и успешно применяются подвески нового поколения - активные или адаптивные. Они способны изменять свои свойства в зависимости от условий эксплуатации. Большой интерес вызывают основные ггоинципы функционирования этих систем, параметры и элементы их управления, а также оптимизация работы подвески в целом. К сожалению, подобная информация носит коммерческий характер и практически недоступна.
При оценке плавности хода имеется много трудностей. В частности, это вопросы, связанные с нахождением объективного критерия, поскольку существующие нормируемые оценочные показатели не в полной мере отражают реальную картину вибронагруженности водителя и пассажиров в процессе движения автомобиля. Кроме того, эксперименты на плавность хода по принятым в настоящее время методикам выполняются для ограниченных диапазонов дорожно-скоростных условий и поэтому их результаты нельзя считать объективными.
Уровень комфортабельности автомобиля определяется сочетанием упругих и демпфирующих свойств подвески.
Существенное улучшение показателей плавности хода достигается при использовании систем автоматического регулирования характеристик подвески. Система управления жесткостью подвески автомобиля представляет собой сложную конструкцию. Существующие устройства [20] требуют больших энергетических затрат. По этой причине их применение возможно только на автомобилях, обладающих высокой мощностью двигателей.
Автомобили малого класса имеют двигатели сравнительно небольшого запаса мощности. Поэтому наиболее рациональным в плане повышения их плавности хода является регулирование демпфирующих свойств подвески, начиная от простого подбора различных амортизаторов [9, 111] применительно к тем или иным условиям эксплуатации и заканчивая разработкой универсальных систем управления гашением колебаний подвески.
В мировой практике некоторые улучшения качества работы подвески автомобиля достигаются благодаря возможности внутренней подстройки амортизаторов к расширенному диапазону условий движения. Изменение реакции амортизатора осуществляется в ступенчатом или бесступенчатом режиме. Практически любой модельный ряд амортизаторов крупной фирмы-производителя содержит варианты для комфортных и спортивных стратегий управления автомобилем. Наиболее известными в этом отношении являются амортизаторы таких мировых фирм как «Монро» (Monroe), «Кони» (Копі), «Боге» (Boge), «Билштайн» (Bilstein) и «Сакс» (Sachs).
В качестве иллюстрации остановимся на рассмотрении технических решений, предложенных фирмой «Монро» (Бельгия). Амортизаторы «Monroe Sensa Trac» [15, 24, 63] (рис. 1.1) имеют особую конструкцию корпуса, в котором выполнена специальная продольная проточка для увеличения скорости перетекания жидкости. Это позволило разделить диапазон перемещения штока на зоны с различной степенью демпфирования («зона комфорта» и «зоны контроля»).
Новое поколение амортизаторов «Монро» - "Monroe Sensa Trac Safeech" обладает рядом преимуществ по сравнению с предыдущими моделями. Благодаря доработке системы перепускных клапанов и измененного профиля продольной проточки удалось уменьшить время реакции амортизатора на дорожные условия и обеспечить более плавный переход с «мягкого» режима на «спортивный» и наоборот. Кроме того, используемое в этих амортизаторах усовершенствованное синтетическое масло позволило получить более стабильные показатели работы в диапазоне рабочих температур.
Синтез дорожной поверхности
Принцип работы подвески заключается в следующем. Компьютер управляет подачей жидкости в гидроамортизаторы по информации от датчиков - угла поворота и угловой скорости вращения рулевого колеса, крена и колебаний кузова, скорости автомобиля, давления в тормозной системе и положения педали акселератора. По его команде перемещается золотник клапана-распределителя, подавая жидкость в аккумуляторы или в дренажную магистраль. Во втором случае перекрываются магистрали аккумуляторов, и они выключаются из рабочего контура. Таким образом, подвеска становится жестче. Если главные аккумуляторы задействованы в рабочем контуре, подвеска работает в «мягком режиме». Большое количество таких переключений в секунду указывает на оперативную настройку подвески в различных условиях движения автомобиля. Также предусматривается ручная регулировка клиренса, имеющая четыре фиксированных настройки. Следующим шагом развития этой системы стало применение устройства для стабилизации положения кузова в повороте. В настоящее время в современном автомобиле используются мощные электронные системы. Они позволяют полностью автоматизировать работу наиболее важных узлов и механизмов автомобиля.
Рассмотрим особенности электронной системы управления подвеской. Процессор (компьютер) обрабатьшает комплекс информации об особенностях движения автомобиля по сигналам многочисленных датчиков положения кузова, скорости, угловой скорости поворота рулевого колеса, угла открытия дроссельной заслонки, поперечных, продольных, вертикальных ускорений и другие. После этого он по определенному алгоритму оперативно настраивает жесткость, демпфирование, степень закрученности стабилизаторов поперечной устойчивости, клиренс автомобиля и др. под текущие условия. Примером может служить модель Citroen -концепт-кар "С5", оснащенная адаптивной подвеской "Hydractive" третьего поколения [25, 26], представленная в 2000 году на Парижском автосалоне. Предложенная подвеска обладает большой степенью надежности и не требует обслуживания в течение первых пяти лет эксплуатации или 200000 км пробега.
Фирма Шевроле (Chevrolet, США) предлагает использовать несколько вариантов управляемых подвесок различного функционального назначения [23, 52, 53, 68]. В автомобиле "Chevrolet Tahoe" установлена гироскопическая система, позволяющая удерживать кузов в положении, параллельном дорожному профилю. Модель "Chevrolet Silverado SS" оборудована независимой подвеской с адаптивной пневмосистемой. На спортивном автомобиле "Chevrolet Corvette" применена электронная система стабилизации движения "AHS" (active handling system). "AHS" находится в режиме непрерывного автоматического управления и позволяет осуществлять выбор характеристик амортизаторов в процессе движения. Управление подвеской осуществляется по информации датчиков ускорения, угла поворота рулевого колеса и текущего состояния АБС и системы контроля за сцеплением с дорогой ПБС (противобуксовочная система).
Шведская автомобильная компания Вольво (Volvo) уделяет большое внимание повышению безопасности при движении автомобиля на высоких скоростях. В модели "S60-PCC", имеющей полный привод, применена система "DSTC" (dynamic stability and traction control) для слежения за траекторией движения автомобиля [50]. Для управления активными амортизаторами и балансом тяговых сил используется специальная система «активное шасси» "FOUR-C" с электронно-управляемой муфтой "Haldex". Преимущества этой муфты по сравнению с обычными вискомуфтами - в возможности электронного управления, меньшем времени срабатывания и большей чувствительности к рассогласованию скоростей валов.
Модель "S60-PCC" имеет три ручные настройки плавности хода и тягового баланса. В положении «комфорт» автомобиль имеет мягкую подвеску и основные крутящие моменты на передних колесах. В положении «динамика» подвеска становится жестче и муфта "Haldex" передает часть крутящего момента на задние колеса. При переключении в режим «спорт» жесткая подвеска настроена на максимальную устойчивость и осуществляет равномерное распределение моментов на все ведущие колеса.
В современных моделях немецкой фирмы Мерседес-Бенц (Mercedes-Benz), ориентированных на представительский класс, применены электронные системы, приближающиеся по своей сложности к авиационному уровню. Для улучшения свойств подвески на модели купе "CL" используется многофункциональная система стабилизации кузова "ABC" (Active Body Control) [19, 83, 84].
Эта система осуществляет управление амортизаторными стойками для исключения колебаний при движении на поворотах, торможении и разгоне. Каждый колесный рабочий элемент представляет собой гидроцилиндр, установленный над пружиной и стандартный амортизатор (рис. 1.8).
С целью гашения колебаний в системе применена особая комбинированная конструкция [патент 1], включающая в себя элементы как пассивной, так и активной подвесок. При этом датчики активной подвески контролируют колебания частотой до 5 Гц, а обычные амортизаторы гасят более высокочастотные вибрации.
Заметим, что испытания автомобиля с комбинированной подвеской "ABC" показали, что перемещения кузова при разгоне, движении в повороте и торможении уменьшаются на 68%, а на маневрах типа «змейка» динамический крен кузова уменьшается на 50%. Кроме этого, оценивалась целесообразность использования активного гашения колебаний на частотах до 30 Гц. Однако, как выяснилось, такая система требует огромного количества энергии, ухудшает ходовые качества автомобиля и приводит к увеличенному расходу топлива.
Рабочий элемент подвески автомобиля "Mersedes-Benz - CL". 1 - пружина, 2 - пассивный амортизатор, 3 - гидроцилиндр. Применяемая в автомобилях система "ABC" кроме ручной регулировки настроек подвески «спорт» и «комфорт», позволяет также изменять клиренс автомобиля от -50 мм до +25 мм.
Принципиальная схема работы подвески приведена на рисунке 1.9. В качестве входных сигналов используется информация от датчиков перемещений: подрессоренной массы относительно неподрессореннои 10, перемещения поршня гидроцилиндра относительно подрессоренной массы 11, а также дополнительного датчика виброускорения 12.
Регулирование параметров подвески осуществляется нагнетанием или отводом рабочей жидкости в колесные гидроцилиндры. Необходимость подачи жидкости определяет компьютер 9 по сигналам датчиков. С одной стороны система работает как обычная пассивная подвеска, с другой - по разнице показателей датчиков перемещения (X-Y) осуществляется простейшая регулировка путем изменения положения поршня 4 в гидроцилиндре 5. Возможность быстрого регулирования обеспечивает мощный насос и управляющий клапан, давление в системе доходит до величины 200 атм. Компьютер связан с датчиками и управляющим клапаном. Отказ в работе компьютера переводит систему в режим обычной подвески, при этом в самой системе поддерживается необходимое постоянное давление.
Кроме датчика виброускорения кузова 12 существует возможность подключения датчиков для оценки дополнительных параметров, например: виброускорений колес, угла поворота рулевого колеса, датчика вращения автомобиля относительно вертикальной оси, скорости движения и т.д., чтобы использовать эти показатели при управлении подвеской.
Рисунок 1.9. Схема конструкции активной подвески "Mercedes-Benz CL". 1 - подрессоренная масса, кузов автомобиля; 2 - неподрессоренная масса; 3 - пружина; 4 - поршень гидроцилиндра; 5 - гидроцилиндр; б - управляющий клапан; 7 - насос; 8 - бачок; 9 - компьютер; 10, 11 - датчики перемещений; 12 -дополнительный датчик виброускорения, 13 - переключатель, 14 - стандартный амортизатор. Заслуживает интерес разрабатываемый фирмой Кадиллак (Cadillac, США) в сотрудничестве с фирмой Дельфи (Delphi) новый безнасосный принцип работы активной подвески. В амортизаторах применена специальная жидкость, насыщенная частицами карбонического железа, способная изменять вязкость и напряжение сдвига под действием электромагнитного поля. В результате с помощью электромагнитов, встроенных в амортизаторы, удается плавно изменять характеристики демпфирования подвески. Серийные автомобили, оснащенные этой системой должны появиться в ближайшее время [18].
Рассмотренные выше конструкции активных подвесок по принципам действия систем управления можно условно разделить на два основных типа, отличающихся особенностями настройки подвески на возмущающие факторы: подвески реального времени и статистически регулируемые подвески.
Подвески реального времени регулируют параметры жесткости и демпфирования в непрерывном режиме по информации о текущем состоянии дорожной поверхности и особенностям движения автомобиля (линейная скорость, траектория движения, угол поворота рулевого колеса, степень открытия дроссельной заслонки, пробуксовка колес). Автомобиль при этом оснащается быстродействующими исполнительными механизмами, большим количеством различных датчиков, мощным компрессором и процессором, оперативно работающим с большими объемами информации. Подвески такого типа требуют существенных затрат энергии, поэтому не используются на автомобилях малого класса [6, 57]. Их применение оправдано на автомобилях представительского VIP класса, где мощный автомобильный компьютер помимо регулирования характеристик подвески обычно осуществляет комплексное управление антиблокировочной системой тормозов (АБС), противобуксовочной системой (ПБС) и самоподруливающими неуправляемыми колесами. Использование адаптивных подвесок реального времени приводит к существенному улучшению эксплуатационных свойств автомобиля, увеличивает долговечность ходовой части, повышает безопасность движения. К основным недостаткам таких систем относятся их высокая стоимость и потребление большого количества энергии.
Сравнительная оценка расчетных и натурных показателей плавности хода автомобиля
Продолжительность движения модели автомобиля по дороге имеет большое значение для оценки плавности хода. Так, увеличение времени движения значительно повышает достоверность оценки в области низкочастотных колебаний. Простейшая зависимость, показывающая влияние времени эксперимента на минимальную частоту рассматриваемого диапазона, представлена формулой [104]: где Т - время эксперимента, с; vH - наименьшая частота диапазона, Гц.
Существуют различные рекомендации по выбору времени реализации [14, 64, 104]. АО «АвтоВАЗ» [48] предлагает принимать значение Т, равное 32 сек, как показывают экспериментальные исследования на плавность хода легковых автомобилей.
В соответствии с ограничениями, обусловленными возможностями используемого программного обеспечения, было выбрано время эксперимента, равное 30 сек. Таким образом, нижняя частота рассматриваемого диапазона составляла «1.67 Гц. Считается, что у преобладающего большинства автомобилей низкочастотный резонанс проявляется на частотах более 4 Гц [78], поэтому погрешности расчетов в первых двух октавах незначительно сказываются на общей картине вибронагруженности.
Следующим исходным показателем при вычислениях является шаг эксперимента, т.е. величина промежутка времени, через который определяются вибрационные параметры. Значение шага связано с верхней частотой спектра колебаний. Согласно теореме Котельникова минимальная частота фиксирования процесса равна двум значениям на период высшей частоты спектра
Шаг в программе был принят равным 1/160 с, что связано с необходимостью достижения верхней частоты спектра 80 Гц (величины обратной периоду), регламентируемой нормами по определению воздействия общей вибрации [28]. Выбор скоростных режимов движения и дорожных условий определялся существующими отраслевыми стандартами методики испытаний автомобилей на плавность хода. Моделировались режимы испытаний с условиями, полностью отвечающими требованиям ОСТ 37.001.275-84 «АТС Методы испытаний на плавность хода» и ОСТ 37.001.291-84 «АТС Технические нормы плавности хода» [69, 70]. Эти
В качестве основы при определении варианта загрузки автомобиля использовалась методика АО «АвтоВАЗ» [48]. Согласно ей в испытаниях автомобиля принимают участие два человека - водитель и оператор, который размещается на заднем левом сиденье. Было принято, что вес двух человек и комплекта аппаратуры составляет приблизительно 200 кг,
Напомним, что в основе разработанной математической модели находится трехмассовая расчетная схема. Для ее решения используется система, состоящая из четырех дифференциальных уравнений второго порядка, которая описывает колебательные процессы всех масс расчетной схемы.
В большинстве случаев решение дифференциальных уравнений не удается свести к конечному числу алгебраических операций интегрирования и дифференцирования известных функций. Поэтому при их исследовании широко используются приближенные, численные методы.
Для решения данной модели автомобиля применяется известный численный метод Рунге-Кутта, имеющий четвертый порядок точности [12, 38, 60]. Этот метод реализуется в различных алгоритмических языках при решении линейных дифференциальных уравнений.
Хотя в классическом варианте метод применим для дифференциальных уравнений и систем первого порядка, некоторые компьютерные программы используют эти алгоритмы при решении систем уравнений высших порядков [39]. Для анализа выбранной модели был использован известный математический пакет программ MathCad версии 2000, предназначенный для научно-технических расчетов [82]. В нем сосредоточен мощный математический аппарат, позволяющий работать с обыкновенными дифференциальными уравнениями и системами, статистически обрабатывать данные методами интерполяции, экстраполяции, аппроксимации, сплайна и другими, работать с векторами и матрицами, производить корреляционный и спектральный анализ данных. Основные преимущества MathCad заключаются в удобстве записи математических выражений (в общепринятом виде записываются дроби, знаки степени, модули и т.д.). Также намного облегчает работу процесс отладки, идущий параллельно с созданием программы. Любое неправильное действие и ошибка сразу фиксируются и выдается соответствующее сообщение. Программа оборудована средствами анимации - производится построение таблиц и графиков. Есть возможность использования размерностей величин в различных системах единиц. Для аналитического решения задач применяются средства символьной математики [38, 72].
С помощью пакета MathCad решение системы было произведено методом Рунге-Кутта с переменным шагом. Для этого дифференциальные уравнения подставляются в соответствующую подпрограмму пакета в виде специального символьного вектора. Рисунок 2.15 иллюстрирует вектор системы четырех дифференциальных уравнений, необходимых для решения трехмассовой математической модели, где: X0,Xi - вертикальное перемещение и виброскорость передних колес; Х2,Х3 - вертикальное перемещение и виброскорость задних колес; Х4,Х5 - вертикальное перемещение и виброскорость кузова в точке крепления передней подвески; Хб,Х7 - вертикальное перемещение и виброскорость кузова в точке крепления задней подвески; М, J - инерционные характеристики кузова, его масса и продольный момент инерции; ml, m2 - массы передней и задней подвесок; сі, с2, ее - коэффициенты жесткости пружин передней, задней подвесок и шины; kk - коэффициент демпфирования шины;
Влияние демпфирования стандартных амортизаторов на плавность хода автомобиля.
Поиск оптимальных характеристик амортизаторов обусловлен стремлением конструкторов найти компромисс между полярными по сути эксплуатационными свойствами автомобиля: с одной стороны, плавностью хода, а с другой -устойчивостью и управляемостью. Поскольку ранее предпочтение отдавалось последним свойствам, то оценке влияния амортизаторов на плавность хода автомобиля уделялось недостаточное внимание. Между тем, для вопроса проектирования активных подвесок, эта проблема приобретает большое значение и требует всестороннего изучения.
Как известно, плавность хода автомобиля регламентируется по значениям корректированных по частоте виброускорений кузова [28]. Созданная математическая модель позволила рассчитать величины виброускорений при различных условиях движения и жесткости подвески автомобиля. При этом оценка влияния демпфирования на плавность хода осуществлялась сравнением зависимостей, полученных для стандартных амортизаторов с известными характеристиками.
При сравнении зависимостей оценки работы амортизатора учитывались два основных обстоятельства. Первое заключалось в том, что наилучшая плавность хода достигается при минимальных значениях виброускорений. Второе - увеличение амплитуды изменений значений виброускорений указывает на рост степени влияния демпфирования на плавность хода автомобиля.
С помощью модели исследовалось действие следующих факторов: скорости движения автомобиля (пять скоростей на каждом покрытии), качества дорожного покрытия (шесть видов дорог) и жесткости пружин (3 варианта).
В качестве объекта исследований использовался автомобиль ВАЗ-21102, который представляет собой одну из самых перспективных моделей для отечественного автомобилестроения. В настоящее время он проходит очередную модернизацию, связанную с изменениями дизайна кузова и улучшением управляемости за счет доводки кинематики подвесок. В то же время вопрос о модернизации амортизаторов остается открытым.
Для расчетов были выбраны пять видов амортизаторов: два - гидравлические «СААЗ» (г. Скопин, Россия) и «Кони» (Голландия), два - гидравлические с газовым подпором «Монро-Газматик» (Бельгия) и «Торгмаш» (г. Тольятти, Россия), один -однотрубные газонаполненные амортизаторы «Плаза» (г. Санкт-Петербург, Россия). Их характеристики представлены на рис. 4.1 - 4.5. Индексы F и R обозначают передние и задние амортизаторы (от английского front-передний, rear-задний).
Характеристики амортизаторов «Копі» для ВАЗ-2110, -11, -12 и модификаций. 4.1 Влияние скорости движения
Оценка влияния скорости движения автомобиля на плавность хода проводилась для всех выбранных участков дорожного покрытия (см. табл. 2.1) и пружин, соответствующих нормальной жесткости. Зависимости изменения виброускорений представлены на рис. 4.6 - 4.11.
Сделаем несколько общих замечаний. Из рисунков видно, что, как правило, при увеличении скорости движения автомобиля интегральные оценочные показатели виброускорений кузова монотонно возрастают, что свидетельствует об ухудшении плавности хода. Зависимости, в целом имеют вид, близкий к линейному. Однако, возможны исключения. Так, на некоторых графиках наблюдаются отдельные нарушения монотонности и участки экстремального поведения функции. Эти отклонения, по-видимому, появляются из-за особенностей работы амортизаторов и воздействия неровностей дорожного покрытия на собственные частоты колебаний кузова и подвесок.
Для одного вида амортизатора возникновение отклонений с ростом скорости можно объяснить тем, что при определенных условиях движения автомобиля возникающие силы демпфирования не могут обеспечить эффективное гашение колебаний.
Для всех исследуемых амортизаторов появление отклонений в зависимостях по всей вероятности связано с резонансными явлениями, вызванными особым наложением гармоник широкополосной вибрации, создаваемой неровностями дороги, на собственные частоты кузова и подвесок.
Из рисунков видно, что на автомобиль, оснащенный амортизаторами «Кони», скоростной режим оказывает наименьшее влияние на любых дорогах. Рассмотрим конкретные зависимости изменений виброускорений автомобиля при различных скоростях движения.
На цементобетонной дороге повышенного качества (рис. 4.6) при изменении скорости движения автомобиля все варианты расчетов удовлетворяют требованиям ГОСТ по плавности хода ( 115 дБ). Увеличение скорости движения с 70 до 110 км/ч приводит к росту вибронагруженности от 6,21 («Кони») до 7,97дБ («Плаза»). Из графика видно, что наилучшую плавность хода обеспечивают амортизаторы «СААЗ».
При движении по автомагистрали зависимости изменений виброускорений кузова автомобиля носят экстремальный характер (рис. 4.7): для всех амортизаторов на скорости 80 км/ч наблюдаются минимальные значения. Увеличение значений виброускорений на скорости 70 км/ч объясняется большими резонансными колебаниями автомобиля. На скоростях менее 90 км/ч амортизаторы «Плаза» обеспечивают наилучшую плавность хода. На скорости 100 км/ч наиболее эффективными становятся амортизаторы «СААЗ». При скоростях ПО км/ч и более максимальную плавность создают амортизаторы «Кони». Амплитуда изменения значений виброускорений составляет 3 («Кони») - 6,6 («Плаза») дБ.
При поездке по новой асфальтированной дороге со скоростями от 70 до ПО км/ч (рис. 4.8) результаты повторяют закономерности, рассмотренные в предыдущих вариантах. Однако, при скоростях 100 - 108 км/ч наблюдается незначительное превышение регламентируемых показателей плавности хода до 1 дБ, что допускает использование такого автомобиля без рекомендаций по уменьшению времени эксплуатации. На скоростях более 100 км/ч наилучшие показатели отмечаются для амортизаторов «Кони». Также хорошую плавность хода автомобиля обеспечивают амортизаторы «СААЗ». Величины виброускорений изменяются в пределах от 3,75 («Кони») до 4,6 («Монро») дБ.
На рисунке 4.9 изображены значения вибрационной нагрузки для дорожных условий, эквивалентных качеству старой асфальтированной дороги. Видно, что влияние скорости на виброускорения происходит различно в разных диапазонах: оно минимально в интервале скоростей от 45 до 75 км/ч. При скоростях движения 85 - 88 км/ч для всех амортизаторов отмечается превышение норм виброускорений. Как видно из рисунка, амортизаторы «СААЗ» в трех случаях из пяти обеспечивают наилучшую плавность хода на дорогах такого качества. Изменение значений виброускорений равняется 6,2 («Кони») - 10,4 («Торгмаш») дБ.
