Упругая характеристика

Изучение требований к техническому состоянию ходовой части и рулевому управлению различных типов

К подвеске автомобиля, которая обеспечивает упругое соединение несущей системы с колесами автомобиля, предъявляют следующие требования:

обеспечение плавности хода;

обеспечение движения по неровным дорогам без ударов в ограничитель;

ограничение поперечного крена автомобиля;

кинематическое согласование перемещений управляемых колес, исключающее их колебания относительно шкворней;

обеспечение затухания колебаний кузова и колес;

постоянство колеи, углов наклона колес; постоянство углов наклона шкворней;

надежная передача от колес к кузову продольных и поперечных сил; снижение массы неподрессоренных частей;

Классификация подвесок приведена на схеме 12.

Независимые подвески применяют для легковых автомобилей и грузовых автомобилей высокой проходимости; зависимые автономные — для двухосных грузовых автомобилей и автобусов, редко — для легковых автомобилей, а зави­симые балансирные — для подрессоривания двух близко расположенных мостов, например, на трехосных автомобилях. Вертикальное перемещение кузова при балансирной подвеске в 2 раза меньше, чем при автономной.

Выбор типа упругого элемента определяется конструктивной схемой, требованиями компактности и снижения массы. Неметаллические упругие элементы обеспечивают хорошую плавность хода, но имеют более высокую стоимость, чем металлические. При установке пневматических и гидропневматических подвесок создается возможность регулирования высоты пола или дорожного просвета. Комбинированные упругие элементы состоят из основного и дополнительного элементов для корректирования упругой характеристики (например, листовая рессора и пружины, резиновые или пневматические дополнительные элементы).

Упругая характеристика

Для удовлетворения требованиям плавности хода подвеска должна обеспечивать определенный закон изменения вертикальной реакции на колесо R? в зависимости от прогиба (рис. 1.1) — эта зависимость называется упругой характеристикой подвески.

В некотором диапазоне изменения нагрузок, близком статической R_ll:,, характеристики подвески должны обеспечивать оптимальную частоту колебаний: для легковых автомобилей 0,8...1,2 Гц, а для грузовых 1,2...1,9 Гц, что соответствует уровню колебаний человека при ходьбе. Частота собственных колебаний подрессоренной массы зависит от статического прогиба подвески fct'

Ω = (1/2 π) (1.1)

При движении по неровным дорогам с увеличением амплитуды колебаний подвески относительно статического положения для предотвращения ударов в ограничитель жесткость подвески должна увеличиваться. При этом R_ZД = (2.5...3) R_ZСТ - Отношение динамической нагрузки к статической характеризует коэффициент динамичности:

К_Д = R_ZД /R_ZСТ (1.2)

Площадь под кривой упругой характеристики определяет динамическую энергоемкость подвески, которая эквивалентна работе, необходимой для полной деформации упругого элемента. Для увеличения динамической энергоемкости упругая характеристика подвески должна быть прогрессивной, т. е. обеспечивать прогрессивное возрастание реакции R_ZД при меньшем прогибе. Такой же коэффициент динамичности может быть получен при линейной характеристике, но при этом динамический прогиб; f_Д′ чрезмерно увеличивается, что трудно обеспечить конструктивно.

Рис. 1.1. Упругая характеристика подвески

При изменении полезной нагрузки автомобиля от минимума до максимума нагрузка от подрессоренной части, определяющая Д_т, меняется на передней подвеске на 10...30 %, на задней подвеске легковых автомобилей на 45...60 %, грузовых на 250...400 %, автобусов на 200...250 %. Для сохранения оптимальной частоты собственных колебаний кузова при переменной нагрузке необходимо поддерживать постоянство статического прогиба подвески, изменяя ее жесткость, т. е. жесткость подвески должна изменяться пропорционально приходящейся на нее нагрузке.

Существуют различные способы обеспечения постоянства статического прогиба. Например, регулирование давления воздуха в пневматической подвеске или применение дополнительных упругих элементов, включающихся в работу при увеличении нагрузки.