Свободные колебания автомобиля с учетом неподрессоренных масс и затухания

Ранее с целью последовательного изучения плавности хода ав­томобиля свободные колебания его кузова без учета и с учетом влияния неподрессоренных масс и затухания рассматривались

раздельно. Однако при движении автомобиля на свободные колебания кузова одновременно оказывают влияние колебания неподрессоренных масс и затухание в подвеске.

Сначала рассмотрим свободные колебания автомобиля, у ко­торого гашение колебаний кузова и колес происходит только вслед­ствие действия в подвеске силы сухого трения.

Колебательная система двухосного автомобиля, у которого ко­эффициент распределения подрессоренных масс ε_у = 1, представ­лена на рис. 13.13, а.

Ее свободные колебания описываются системой уравнений:

Из этих уравнений следует, что направление силы сухого тре­ния при колебаниях зависит от направления движения подрессо­ренной и неподрессоренных масс относительно друг друга. Так, например, при сжатии сила сухого трения, действующая на под­рессоренную массу, направлена вверх, а действующая на непод-рессоренную массу — вниз. При отдаче направление силы сухого трения меняется на противоположное.

В том случае, когда упругая сила, обусловленная деформацией шин, меньше, чем постоянная сила сухого трения подвески (с_ш ζ< < F),перемещения неподрессоренной массы относительно под­рессоренной не происходят. При этом упругое устройство подвес­ки выключено (блокировано) вследствие действия силы сухого трения, и колебания автомобиля происходят только на шинах.

В этом случае уравнение свободных колебаний автомобиля име­ет вид

Рис. 13.13. Колебательные системы автомобиля при ε_у= 1 с неподрессо-ренными массами, сухим (а), сухим и жидкостным (б) трением в

подвеске

При блокировании подвески автомобиль совершает свободные колебания на шинах с частотой, равной ω.

Колебания неподрессоренной массы относительно подрессо­ренной начнутся только в том случае, когда упругая сила, обус­ловленная деформацией шин, станет больше силы сухого трения в подвеске (с_шζ> F). В этом случае блокирование упругого уст­ройства подвески прекращается, и происходят относительные перемещения подрессоренных и неподрессоренных масс, а ко­лебания автомобиля совершаются на упругих устройствах под­вески и шинах.

Исследования показали, что колебания, совершаемые автомо­билем на шинах, имеют небольшую амплитуду и высокую частоту. Вследствие малого затухания в шинах эти колебания могут проте­кать длительное время, ухудшая плавность хода автомобиля. Кро­ме того, частота таких колебаний близка к собственной частоте человеческого тела, поэтому они переносятся человеком очень тяжело.

Выявив влияние сухого трения в подвеске на гашение колеба­ний кузова и колес, рассмотрим свободные колебания автомобиля, затухание которых происходит при совместном действии силы жидкостного трения, пропорциональной скорости колебаний, и силы сухого трения.

Для колебательной системы двухосного автомобиля (рис. 13.13, б)при коэффициенте распределения подрессоренных масс ε_у = 1 свободные затухающие колебания описываются системой следу­ющих уравнений: