Лекции для студентов

Конспект лекций “Эксплуатационные свойства автомобиля”. Лекция 2

Колебания управляемых колес

Отклонения управляемых колес под действием внешних сил при неподвижном управляемом колесе, как правило, носят колебательный характер. Основными причинами таких колебаний являются:

1) неуравновешенность (дисбаланс) управляемых колес

2) особенности кинематического взаимодействия передней подвески и рулевого управления

3) взаимодействие колес с неровностями дороги

4) автоколебания.

1) неуравновешенность (дисбаланс) управляемых колес.

Если центр масс колеса не совпадает с его осью вращения, то нарушается статическая балансировка. Если центр масс совпадает с осью вращения, но масса расположена несимметрично относительно плоскости вращения, то не соблюдается динамическая балансировка.

Неуравновешенность обычно удобно оценивать условной неуравновешенной массой, сосредоточенной в одной точке полностью уравновешенного колеса. Дисбаланс задается моментом дисбаланса равным произведению неуравновешенной массы на плечо ее приложения. Анализ математического выражения этого момента показывает, что он имеет синусоидальный характер изменения. При этом частота колебаний равна частоте вращения колеса, а амплитуда пропорциональна моменту дисбаланса и квадрату скорости. Если неуравновешенны оба управляемых колеса, то наиболее неблагоприятным является случай, когда неуравновешенные массы колес смещены по фазе на угол 180.

Колебания колес относительно шкворней, вызываемые дисбалансом, приводят к колебаниям рулевого колеса и значительным, дополнительным нагрузкам в деталях рулевого управления. Предельные дисбалансы для легковых АТС не более 30 Нсм, для грузовых не более 115 Нсм, а после балансировки, они должны быть соответственно не более 5 Нсм и 30 Нсм.

2) особенности кинематического взаимодействия передней подвески и рулевого управления и взаимодействие колес с неровностями дороги.

Поскольку управляемые колеса связаны с кузовом двойной связью (через детали подвески и детали рулевого привода), то перемещение колес относительно кузова могут вызывать их повороты относительно шкворней.

При зависимой подвеске повороты могут возникать в результате верикальных колебаний передней оси относительно кузова. Для того, чтобы вертикальные колебания оси не вызывали поворотов колес, необходимо, чтобы ось шарниров рессоры совпадала с центром шарового пальца сошки. Это условие выполняется только для какого-либо одного положения рулевой сошки, например, соответствующего прямолинейному движению. Т.о. колебания колес относительно шкворней, вызываемые вертикальными колебаниями моста, могут лишь уменьшаться, но не устраняться полностью. Частота таких колебаний равна частоте колебаний автомобиля, которая в свою очередь определяется характеристиками неровностей дороги.

3) автоколебания.

Автоколебания управляемых колес проявляются в том, что в определенном диапазоне скоростей даже на абсолютно гладкой дороге могут возникнуть незатухающие колебания колес относительно шкворней при неподвижном рулевом колесе. Их частота в зависимости от конструктивных особенностей рулевого управления лежит в пределах от 10 до 30 Гц, а амплитуда может достигать нескольких градусов. Одна из основных причин возникновения таких колебаний наличие гироскопической и упругой связи между колебаниями управляемого моста в поперечной плоскости и поворотами колес относительно шкворней.

Основным способом устранения автоколебаний является применение независимых подвесок передних колес. При выборе соответствующей кинематической схемы такой подвески уменьшаются наклоны колес в поперечной плоскости и синхронность этих наклонов у правых и левых колес, что уменьшает гироскопические моменты и в связи с этим затрудняет возникновение автоколебаний.