Прогнозування показників курсової стійкості легкового автомобіля з урахуванням розкиду жорсткісних характеристик шин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Прогнозування показників курсової стійкості легкового автомобіля з урахуванням розкиду жорсткісних характеристик шин

легковий автомобіль шина

Сучасний автомобільний транспорт характеризується зростанням швидкостей руху, що пов`язано зі зростанням мережі удосконалених доріг, будовою платних доріг та підвищенням потужності двигунів. Звичайно, що відповідно до цього зростають вимоги безпеки руху, серед яких слід відмітити вимоги до курсової стійкості руху, оскільки її втрата супроводжується виникненням дорожньо-транспортних пригод. Особливе значення вимоги до курсової стійкості мають для автомобілів, що випускались раніше і являють собою значну частку автомобілів, що експлуатуються на дорогах України, оскільки показники їх курсової стійкості знаходяться на межі допустимих.

Втрата курсової стійкості пов`язана з дією збурюючих сил, які прагнуть відхилити автомобіль від напрямку руху, заданого водієм. Одним з джерел збурювань є бічні сили, що діють в контакті шини з дорогою. Навіть нові шини можуть бути джерелом збурювань, оскільки їм притаманна неоднорідність жорсткісних характеристик.

Виходячи з цього, постає задача прогнозування та покращання курсової стійкості автомобіля. Вирішення цього питання неможливе без аналізу стійкості та керованості автомобіля з урахуванням жорсткісної неоднорідності шин на всіх експлуатаційних режимах та в екстремальних умовах, що межують з втратою стійкості. Величина неоднорідності шин та характер її впливу на показники курсової стійкості руху залежать від розташування шин на автомобілі та експлуатаційних факторів, зокрема, тиску повітря в шині та вертикального навантаження. Отже, є можливість покращити курсову стійкість за рахунок певного розташування шин з урахуванням тих експлуатаційних факторів, величину яких водій може змінювати. Виходячи з вищенаведеного сформульовано мету дисертаційної роботи.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Робота виконана відповідно до науково - дослідних робіт «Теорія керованості та стійкості автомобілів і автопоїздів з нетрадиційними системами керування» № РК 0100U002446 і «Дослідження механіки та енергетики автомобілів і автопоїздів» № державної реєстрації 0104U003346, що виконуються кафедрою «Автомобілі» Національного транспортного університету.

Метою роботи є покращання показників курсової стійкості руху легкових автомобілів шляхом раціонального розташування шин з оптимальними жорсткісними характеристиками.

Для досягнення поставленої мети необхідне вирішення наступних задач:

1. Визначення та обґрунтування показників жорсткісної неоднорідності шин і способу використання їх в математичній моделі.

2. Розробка математичної моделі плоскопараллельного руху легкового автомобіля, що враховує жорсткісну неоднорідність пневматичних шин.

3. Проведення експерименту для визначення характеристик бічного відведення шин.

4. Розробка методики прогнозування курсової стійкості руху легкового автомобіля з урахуванням неоднорідності жорсткісних характеристик шин.

5. Дослідження впливу характеристик шин з урахуванням жорсткісної неоднорідності на показники курсової стійкості легкового автомобіля.

6. Обладнання легкового автомобіля вимірювальним устаткуванням для визначення показників курсової стійкості легкового автомобіля.

7. Експериментальна перевірка адекватності розробленої математичної моделі реальним процесам розрахунку показників курсової стійкості легкового автомобіля.

8. Розробка рекомендацій щодо практичного застосування досліджень з метою підвищення показників курсової стійкості руху легкового автомобіля за рахунок використання шин, що мають певні жорсткісні характеристики.

Об'єктом дослідження є показники курсової стійкості руху легкових автомобілів.

Предметом дослідження є вплив жорсткісних характеристик шин, що мають неоднорідності, на показники курсової стійкості руху легкових автомобілів.

Методи дослідження передбачали математичне моделювання руху легкового автомобіля, багатоваріантні розрахунки на персональному комп`ютері показників курсової стійкості руху для різного розташування шин на автомобілі та значень експлуатаційних факторів, що впливають на характеристики шин, а також експериментальне визначення характеристики бічного відведення шин з використанням методу планування експерименту.

Наукова новизна дослідження полягає в тому, що на основі розробленої математичної моделі плоскопаралельного руху, яка враховує вплив на курсову стійкість руху легкового автомобіля кожної шини, визначені критична швидкість та траєкторія його руху для різного розташування шин на автомобілі та різних значень експлуатаційних факторів, що впливають на характеристики шин, яким властива жорсткісна неоднорідність.

Достовірність результатів дослідження забезпечена коректним використанням існуючих математичних методів і основних положень теоретичної механіки і теорії автомобіля, застосуванням сучасних засобів математичного опрацювання результатів експериментальних досліджень, задовільним збігом із результатами аналітичних та експериментальних досліджень, проведених іншими авторами.

Практичну цінність результатів дослідження складають:

- розроблена математична модель двовісного легкового автомобіля з урахуванням впливу на курсову стійкість руху кожної шини, що дозволяє за заданими конструктивними параметрами прогнозувати стійкість та керованість легкового автомобіля на стадії проектування, скорочуючи при цьому час і витрати;

- експериментальні залежності бічного відведення шин, що характеризують властивості шин, які впливають на курсову стійкість руху та спосіб використання їх в математичній моделі;

- методика визначення показників курсової стійкості руху для різного розташування шин на автомобілі та значень експлуатаційних факторів, що впливають на характеристики шин.

Особистий внесок здобувача. Роботи [1, 2] написані здобувачем одноосібно, у співавторстві здобувачу належать: [3] - аналіз результатів, отриманих теоретичним шляхом; [4] - аналіз установок для дослідження бічного відведення шин та розробка схеми установки карусельного типу; [5] - аналіз спрощень, що необхідні для розробки математичної моделі; [6] - аналіз впливу зносу шин на коефіцієнт опору відведенню; [7] - аналіз плоскої одномасової моделі автомобіля із закріпленим рульовим керуванням для дослідження стійкості руху; [8] - вибір факторів, що значимо впливають на бічне відведення; [9] - розробка розрахункової схеми легкового автомобіля; [10, 11] - аналіз результатів розрахунків, що отримані теоретичним шляхом; [12] - технологічне планування лабораторії для дослідження властивостей пневматичних шин; [13] - аналіз впливу на курсову стійкість руху автомобіля розташування шин.

Реалізація роботи. Матеріали дисертаційної роботи впроваджені ДП «ДЕРЖАВТОТРАНСНДІПРОЕКТ» для визначення оптимальних значень жорсткісних характеристик шин при проектуванні або переобладнанні існуючих конструкцій автомобілів та СТО «Opel» OOO «Gratium Ltd» офіційного дилера «Adam Opel AG» - для оцінки показників курсової стійкості руху легкового автомобіля, її підвищення за рахунок раціонального розташування шин.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідались та обговорювались на конференціях професорсько-викладацького складу Національного Транспортного університету, м. Київ (2003 - 2007 рр.).

Публікації. Матеріали дисертаційної роботи опубліковано у 16 друкованих роботах: 13 статтях в спеціалізованих виданнях ВАК України та в 3 матеріалах наукових конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація містить вступ, основну частину, що складається з п`яти розділів, висновки, список використаних джерел зі 149 найменувань на 14 сторінках, два додатки. Повний обсяг дисертації складає 168 сторінок, з них 136 сторінок основного тексту, 83 рисунки, 22 таблиці та два додатки на 8 сторінках.

У вступі обґрунтована актуальність теми, представлено загальну характеристику роботи, перераховано коло задач, які вирішуються, сформульовано мету і задачі дослідження, показано наукову новизну і практичне значення отриманих результатів дослідження.

У першому розділі визначені поняття «курсова стійкість руху» та «збурюючі сили». Наведені фактори, що порушують курсову стійкість руху. Розглянуто роботи вітчизняних та закордонних вчених з теорії стійкості руху.

Наведені теорії кочення пневматичної автомобільної шини, що застосовуються при дослідженні бічного відведення, вказані їх недоліки та переваги. В якості робочої прийнята модель кочення колеса І. Рокара.

Шинам притаманна неоднорідність жорсткісних характеристик. Ця неоднорідність проявляється при коченні шин виникненням додаткових сил, які погіршують курсову стійкість руху (КСР). Найбільше впливає на КСР неоднорідність бічної сили, причому вона властива навіть новим шинам і носить назву кутового ефекту. Кутовий ефект пояснюється анізотропністю шарів брекеру і призводить до того, що шина при коченні буде відхилятись від прямолінійного руху без дії бічної сили. Отже, величину кутового ефекту потрібно враховувати при дослідженні курсової стійкості.

Розглянуто роботи вітчизняних та закордонних вчених по розробці математичного апарату та методам дослідження показників курсової стійкості руху. Слід зауважити, що на сьогоднішній день немає загальноприйнятої методики щодо розробки як математичних моделей, так і математичного апарату для їх аналізу.

На основі проведеного аналізу літературних джерел визначені мета і задачі дослідження.

У другому розділі складено математичну модель руху легкового автомобіля, яка дозволяє досліджувати КСР з урахуванням жорсткісної неоднорідності шин, що досягається врахуванням в моделі характеристик кожної з чотирьох шин, що встановлені на автомобіль.

Для створення математичної моделі прийнято низку спрощень, які не порушують уявлення про реальні процеси, що відбуваються при русі автомобіля та дозволяють понизити рівень диференціальних рівнянь з метою полегшення їх аналізу: не враховуються гіроскопічні моменти на керованих колесах; відсутня підвіска; тягове зусилля достатнє для подолання опору руху, при повороті розподіляється порівну між задніми ведучими колесами, не змінюється за величиною, не впливає на опір відведенню; кути повороту керованих коліс рівні між собою; кути розвалу дорівнюють нулю; рульове керування закріплене; бічна сила описується, як функція від кута відведення; стабілізуючий момент не враховується.

Розрахункову схему легкового автомобіля представлено на рис. 1. Траєкторія руху моделі автомобіля розглядається відносно нерухомої декартової системи координат XY. Рівняння плоскопаралельного руху моделі розглядаються в рухомій декартовій системи координат x₀y₀, що незмінно пов`язана з автомобілем. Кут - курсовий кут. Схема являє собою одномасову плоску модель автомобіля, який має дві осі - ведучу та керовану. До ведучих коліс прикладені тягові сили та сили бічного відведення, до керованих - сили опору кочення та, також, сили бічного відведення. Центр мас знаходиться в т. С, відстань від якої до передньої та задньої осей а і b. Автомобіль має колію KOL.

При отриманні рівнянь руху автомобіля використовувалась кінематика плоскопаралельного руху твердого тіла.



Рис. 1. Схема легкового автомобіля

Отримано рівняння руху автомобіля

; (1)

, (2)

де m - маса автомобіля;

- бічне прискорення центру мас;

v - повздовжня складова швидкості центру мас;

- кутове прискорення автомобіля;

Y11, Y12, Y21, Y22 - бічні сили, що діють між колесом та дорогою;

11, 12- кути повороту передніх правого та лівого коліс;

21, 22 - кути повороту задніх правого та лівого коліс;

J - центральний момент інерції.

Рівняння (1) характеризує ступінь свободи по поперечній вісі, рівняння (2) - навколо вертикальної вісі, що проходить крізь центр мас.

Бічні сили, що входять до рівнянь руху визначаються моделлю Рокара

, (3)

де k - коефіцієнт бічного відведення, що визначається тангенсом кута нахилу лінії, що характеризує залежність бічної сили від кута відведення;

д - кут відведення.

Оскільки шинам властива силова неоднорідність, необхідно застосувати додаткові коректувальні параметри, що дозволять більш детально визначити характер взаємодії шини з дорогою.

Жорсткісну неоднорідність шин пропонується врахувати шляхом введення в формулу (3) додаткових величин д₀ та Y₀

, (4)

де д₀ - кут відведення, що обумовлений наявністю в шині кутового ефекту;

Y₀ - складова бічної сили, що обумовлена наявністю в шині конічного ефекту. Оскільки в даній роботі досліджується вплив на курсову стійкість нових шин, які мають тільки кутовий ефект, то рівняння, що буде введено до математичної моделі для дослідження КСР, приймає вигляд

(5)

Характер впливу кутового ефекту на графік бічного відведення зображено на рис. 2.

Рис. 2. Залежність бічної сили від кута відведення при наявності в шині кутового ефекту

Рівняння (1) і (2) описують рух легкового автомобіля, дозволяють дослідити вплив режимів руху і жорсткісних характеристик кожної шини, що встановлені на автомобілі, на показники курсової стійкості.

Врахування кутового ефекту в характеристиці бічного відведення дозволяє дослідити вплив неоднорідної жорсткісної характеристики кожної шини на курсову стійкість руху легкового автомобіля.

У третьому розділі представлені результати експериментальних досліджень по визначенню характеристик бічного відведення пневматичних шин легкового автомобіля.

Проведено експеримент із використанням установки для дослідження бічного відведення кафедри «Автомобілі» Національного транспортного університету, схема якого представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема установки для визначення бічного відведення:

1 - опорна поверхня; 2 - напрямні установки; 3 - опорні котки; 4 - рама;

5 -рухома вісь; 6 - покажчик зміщення вісі; 7 - пневматичне колесо;

8 -рухома рама колеса; 9 - напрямна рухомої рами колеса;

10, 11 - вантажі; 12, 14, 15 - блоки; 13 - сталевий канат.

Для проведення експерименту побудовано план повного факторного експерименту типу 2³. Результатом експерименту є рівняння регресії, що характеризує бічне відведення шин та пов`язує кут відведення з вертикальним навантаженням, тиском повітря в шинах та бічною силою:



де b_ij - коефіцієнти регресії;

- кут відведення шини з урахуванням кутового ефекту;

х₁ - кодоване значення вертикального навантаження на шину;

х₂ - кодоване значення тиску повітря в шині;

х₃ - кодоване значення бічної сили.

Розрахунок коефіцієнтів регресії було проведено із використанням ПЕОМ за стандартною програмою. Отримано чотири рівняння регресії, які характеризують бічне відведення чотирьох шин. Рівняння регресії дозволяють отримати величину кутового ефекту та коефіцієнту опору відведенню, що необхідні для використання в рівнянні (5), яке вводиться до математичної моделі руху легкового автомобіля. Спосіб отримання кутового ефекту ₀ та коефіцієнту опору відведенню k описано нижче.

Рівняння регресії має загальний вигляд

(6)

де Q - вертикальне навантаження на шину;

Pw - тиск повітря в шині;

Y - бічна сила.

Рівняння (6) вирішується відносно бічної сили Y, в результаті отримують

. (7)

Далі чисельно задаються величини вертикального навантаження Q та тиску повітря Pw та визначається похідна від бічної сили по куту відведення, в результаті чого отримується коефіцієнт k опору бічному відведенню

.

Величина кутового ефекту розраховується, як зміщення графіка бічного відведення по вісі абсцис відносно нуля (див. рис. 2), для чого з рівняння (7) (із відповідними значеннями тиску та навантаження) знаходять величину д₀ прийнявши Y=0.

В табл. 1 наведено результати розрахунку д₀ та k для досліджуваних шин, яким присвоєно порядкові індекси A, B, C, D при наступних параметрах легкового автомобіля: m=1325 кг; а=1,226 м; b=1,198 м; KOL=1,364 м; тиск повітря в передніх шинах 0,18 МПа; тиск повітря в задніх шинах 0,2 МПа.

Таблиця 1. Характеристики шин

Шина	k, кН/рад	д0, рад
A	40,1	0,00556
B	49,3	0,00689
C	39,0	0,00530
D	37,5	0,00628

У четвертому розділі виконано аналіз динамічних якостей легкового автомобіля в рамках розробленої математичної моделі із врахуванням кутового ефекту в шинах. Основні фактори, що впливають на курсову стійкість руху є швидкість v, кут повороту коліс , коефіцієнти опору бічному відведенню k та жорсткісна неоднорідність шин д₀. Побудова біфуркаційних множин надає змогу визначити такі значення та v, при який втрачається стійкість відповідних стаціонарних режимів руху автомобіля.

Критичні значення цих параметрів є рішеннями системи рівнянь

;

; (8)

,

де Е1 - права частина рівняння (1) при ;

Е2 - права частина рівняння (2) при ;

Величина Е3 являє собою якобіан правих частин системи рівнянь (1) і (2)

.

На рис. 4 наведено варіанти розташування шин на автомобілі.

Рис. 4. Варіанти розташування шин на автомобілі: а - варіант 1; б - варіант 2; в - варіант 3; г - варіант 4.

Застосувавши систему рівнянь (8) для тих же варіантів розташування шин були побудовані біфуркаційні множини (рис. 5).



Рис. 5. Біфуркаційні множини для чотирьох варіантів розташування шин на автомобілі

З біфуркаційних множин отримано такі значення критичних швидкостей

м/с; м/с; м/с; м/с.

Фазовий портрет =u(t), що характеризує стаціонарний рух при положенні керованих коліс и = 0 та швидкості автомобіля v = 20 м/с у випадку розташування шин згідно одного з варіантів показано на рис. 6, а. На рис. 6, б наведено відповідну траєкторію руху центру мас.

Рис. 6. Фазовий портрет та траєкторія руху

Було досліджено вплив на критичну швидкість таких експлуатаційних факторів, як тиск повітря в шинах та вертикального навантаження.

На рис. 7, а наведено залежність критичної швидкості від тиску повітря в задніх шинах, а на рис. 7, б - від тиску повітря в передніх шинах.

Аналіз рис. 7, показує, що при збільшенні тиску повітря в передніх шинах критична швидкість підвищується. Це пояснюється тим, що для радіальних шин підвищення тиску повітря в певних межах призводить до зниження коефіцієнта опору відведення.

Рис. 7. Залежності критичної швидкості від тиску повітря в передніх та задніх шинах для чотирьох варіантів розташування шин:

а) в задніх шинах (тиск в передніх - 0,2 МПа);

б) в передніх шинах (тиск в задніх - 0,2 МПа).

На рис. 8, а представлено залежність критичної швидкості руху легкового автомобіля від тиску повітря в шинах правого борту, а на рис. 8, б - від тиску повітря лівого борту.



Рис. 8. Залежності критичної швидкості від тиску повітря в шинах правого та лівого бортів для чотирьох варіантів розташування шин:

а) в шинах правого борту (тиск в шинах лівого борту 0,2 МПа);

б) в шинах лівого борту (тиск в шинах правого борту 0,2 МПа).

На рис. 9, а наведено залежність критичної швидкості руху легкового автомобіля в залежності від навантаження на автомобіль (від власної маси до повної). На рис. 9, б наведено залежність критичної швидкості руху легкового автомобіля в залежності від навантаження на вісі автомобіля або розташування центру мас.

Зміщення центру мас вперед відповідає навантаженню передньої вісі, а назад - задньої. На рис. 9, в наведено залежність критичної швидкості руху легкового автомобіля в залежності від навантаження на борта автомобіля або розташування центру мас. Зміщення центру мас вправо відповідає навантаженню правого борта, а вліво - лівого.



Рис. 9. Залежності критичної швидкості від маси автомобіля для чотирьох варіантів розташування шин:

а) від навантаження на автомобіль;

б) від навантаження передньої або задньої вісей (зміщення центру мас вперед «+», назад «-»);

в) від навантаження правого або лівого борту (зміщення центру мас вправо «+», вліво «-»).

Окрім впливу на величину критичної швидкості жорсткісна неоднорідність встановлених на автомобіль шин впливає на напрямок руху легкового автомобіля. Це є наслідком того, що неоднорідність приводить до появи збурюючого впливу, який прагне відхилити автомобіль від заданого водієм напрямку руху. Отже, при заданому водієм прямолінійному русі, що відповідає куту повороту керованих коліс и = 0, автомобіль буде рухатись по колу певного радіуса. Величина радіусу та напрямок руху буде залежати від жорсткісних характеристик шин, що дозволяє використовувати їх для оцінки впливу на показники курсової стійкості руху таких експлуатаційних факторів, як тиск повітря в шинах та вертикальне навантаження. Радіус та напрямок повороту визначався при швидкості автомобіля 30 м/с та відсутності кутів повороту керованих коліс, тобто, и = 0. Якщо автомобіль повертає ліворуч, радіус має позитивну величину, якщо праворуч - негативну. Результати розрахунку радіусів при зміні тиску повітря в шинах та вертикального навантаження наведено в табл. 2 - 4.

Таблиця 2. Залежність радіуса повороту від тиску повітря в передніх шинах

Pw2, МПа	Pw1, МПа	R, м
0,2	0,18	1300
	0,19	2165
	0,2	6100
	0,21	-7950
	0,22	-2440

Таблиця 3. Залежність радіуса повороту від тиску повітря в шинах правого борту

Pлів, МПа	Pправ, МПа	R, м
0,2	0,18	1300
	0,19	2160
	0,2	6100
	0,21	-7933
	0,22	-2445

Таблиця 4. Залежність радіуса повороту від маси автомобіля

m, кг	R, м
1105	550
1160	800
1215	1125
1270	2245
1325	6100

Проведеними дослідженнями по розробленій математичній моделі встановлено:

1. Показники курсової стійкості руху залежать від способу розташування шин, що мають жорсткісну неоднорідність, на автомобілі.

2. Наявність в шинах жорсткісної неоднорідності у вигляді кутового ефекту призводить до зміни критичної швидкості та появи збурень, які прагнуть відхилити автомобіль від заданого водієм напрямку руху.

3. Тиск повітря в шинах та вертикальне навантаження впливають на показники КСР, що надає можливість покращання КСР легкового автомобіля, на який встановлено шини, які мають жорсткісну неоднорідність, при експлуатації.

4. При дослідженні впливу тиску повітря в шинах на КСР легкового автомобіля з шинами, що мають неоднорідність виявлено наступне:

- збільшення тиску в шинах передніх коліс призводить до поліпшення КСР, тобто, зростає величина критичної швидкості та радіусу повороту автомобіля при положенні керованих коліс, що відповідає прямолінійному руху;

- зміна тиску повітря в шинах по бортах автомобіля призводить до зміни величини критичної швидкості, радіусу та напрямку повороту автомобіля при положенні керованих коліс, що відповідає прямолінійному руху; характер зміни (збільшення або зменшення) та напрямок повороту залежать від жорсткісної неоднорідності шин та розташування шин на автомобілі.

5. При дослідженні впливу вертикального навантаження на КСР легкового автомобіля з шинами, що мають неоднорідність виявлено наступне:

- збільшення маси автомобіля призводить до зростання критичної швидкості та радіусу повороту автомобіля при положенні керованих коліс, що відповідає прямолінійному руху;

- навантаження передньої вісі автомобіля (зміщення центру мас вперед) призводить до підвищення критичної швидкості та збільшення радіусу повороту автомобіля; відповідно, навантаження задньої вісі автомобіля призводить до зменшення критичної швидкості та радіусу;

- характер розподілу маси автомобіля по бортах автомобіля (зміщення центру мас вправо або вліво) впливає на критичну швидкість, радіус та напрямок повороту автомобіля при положенні керованих коліс, що відповідає прямолінійному руху; характер зміни залежить від жорсткісної неоднорідності шин та розташування шин на автомобілі.

6. Збільшення швидкості руху автомобіля при будь-якому розташуванні шин призводить до зменшення радіуса повороту. Рух із закритичною швидкістю призводить до нестійких рухів, ускладненню та втрати керованості та стійкості автомобіля.

У п`ятому розділі проведена перевірка адекватності розробленої математичної моделі легкового автомобіля та вихідних положень, покладених в основу розрахунку показників курсової стійкості руху.

Завданням експериментального дослідження було: перевірка на адекватність математичної моделі легкового автомобіля з шинами, що мають жорсткісну неоднорідність; оцінка впливу вертикального навантаження та тиску повітря в шинах із жорсткісною неоднорідністю на показники КСР легкового автомобіля; визначення критичної швидкості легкового автомобіля з шинами, що мають жорсткісну неоднорідність, при русі по траєкторії «пряма».

Об`єктом експериментального дослідження було обрано легковий автомобіль ВАЗ-2107, який обладнано необхідними пристроями та датчиками: прилад «п`яте колесо»; гідравлічний відмітчик траєкторії; лічильник керованих впливів на рульове колесо.

При оцінці випробувань було застосовано органолептичний метод визначення показників КСР із застосуванням способу їх вираження в балах за вимогами ДСТУ 3310-96 та РД 37.001.005 - 86.

Співставлення результатів теоретичних розрахунків та експериментальних досліджень дозволило зробити висновок про адекватність розробленої математичної моделі легкового автомобіля для визначення показників КСР.

У додатках представлена програма для визначення параметрів сталого руху легкового автомобіля та документи про використання результатів дисертаційної роботи.

Висновки

1. Курсова стійкість руху легкового автомобіля є однією з найважливіших експлуатаційних властивостей автомобіля. Постійне зростання швидкостей руху призводить до необхідності прогнозування показників курсової стійкості та пошуку напрямків їх поліпшення.

2. Встановлено, що в якості основного параметру, що характеризує жорсткісну неоднорідність нових шин, необхідно використовувати величину «кутового» ефекту .

3. Розроблено математичну модель плоскопараллельного руху двовісного легкового автомобіля з урахуванням жорсткісної неоднорідності шин, що дозволяє за заданими конструктивними параметрами прогнозувати стійкість та керованість легкового автомобіля на стадії проектування.

4. Експериментальне дослідження бічного відведення досліджуваних шин, що є поширеними на легкових автомобілях (175/70R13), дозволили отримати величини кутових ефектів, що являють собою жорсткісну неоднорідність, а також величини коефіцієнтів опору відведення.

5. Розроблено методику та програмне забезпечення, що дозволяють розраховувати показники курсової стійкості руху легкового автомобіля з урахуванням жорсткісних характеристик шин та різних значень вертикального навантаження та тиску повітря в шинах.

6. Багатоваріантними розрахунками, що виконані за допомогою ПЕОМ із використанням програмного забезпечення Maple 10, визначено вплив розташування шин, тиску повітря в шині та вертикального навантаження на показники курсової стійкості руху легкового автомобіля зі встановленими на нього шинами, що мають жорсткісну неоднорідність. Зокрема, визначено наступне:

- за рахунок раціональної установки шин на автомобіль можна збільшити критичну швидкість на 3%;

- за рахунок підвищення тиску повітря в передніх шинах можна зменшити викликані неоднорідністю шин збурення та збільшити критичну швидкість на 8,3%;

- зміною тиску повітря в шинах правого або лівого бортів (в залежності від розташування шин на автомобілі) можна збільшити критичну швидкість на 4,2%;

- за рахунок зміщення центру мас вперед, тобто навантаження передньої вісі, можна зменшити викликані неоднорідністю шин збурення та збільшити критичну швидкість на 14%;

- за рахунок зміщення центру мас вліво або вправо (в залежності від розташування шин на автомобілі) можна збільшити критичну швидкість на 12%;

- зміщення положення центру мас та (або) зміна тиску повітря в шинах призводить до зміни величини кутового ефекту кожної шини, що призводить до появи збурень, що відхиляють автомобіль при русі від напрямку, заданого водієм.

7. Дорожні випробування легкового автомобіля ВАЗ-2107 підтвердили адекватність розробленої математичної моделі та методики для оцінки впливу таких експлуатаційних факторів, як тиск повітря в шині та вертикальне навантаження, на курсову стійкість руху автомобіля, на який встановлені шини із жорсткісною неоднорідністю.

8. Матеріали дисертаційної роботи впроваджені ДП «ДЕРЖАВТОТРАНСНДІПРОЕКТ» та СТО «Opel» OOO «Gratium Ltd» офіційного дилера «Adam Opel AG» і використовуються для оцінки показників курсової стійкості руху легкового автомобіля, її підвищення за рахунок раціонального розташування шин, що мають жорсткісну неоднорідність, для визначення оптимальних значень жорсткісних характеристик шин при проектуванні або переобладнанні існуючих конструкцій автомобілів.

Література

Костенко А.В. Результати експериментального дослідження бічного відведення автомобільних шин легкових автомобілів // Вісник НТУ. - 2006. - №13. - С. 41 - 48.

Костенко А.В. К вопросу о влиянии жесткостной неоднородности асимметричных шин на курсовую устойчивость автомобиля // Системні методи керування, технології та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів: Зб. наук. пр. - К.: НТУ, ТАУ. - 2002. - Вип. 15. - С. 116 - 118.

Вплив на керованість двовісного автомобіля асиметричних жорсткісних характеристик коліс / Сахно В.П., Вербицький В.Г., Макаров В.А., Костенко А.В., Петров А.В. // Автошляховик України: Окремий випуск. Вісник Північного наукового центру ТАУ. - 2005. - Вип. 8. - С. 159 - 161.

Костенко А.В., Петров О.В. До питання про визначення відведення колеса як жорсткісної характеристики автомобільної шини // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2004. - №2. - С. 10 - 14.

Макаров В.А., Костенко А.В., Петров О.В. До вибору математичної моделі для дослідження курсової стійкості руху автомобіля з урахуванням жорсткісної неоднорідності шин // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2004. - №1. - С. 33 - 35.

Макаров В.А., Петров О.В., Костенко А.В. До питання покращення стійкості руху автомобіля зі зношеним протектором шин за рахунок корегування в них внутрішнього тиску повітря // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2006. - №1. - С. 15 - 22.

Макаров В.А., Петров О.В., Костенко А.В. Математична модель автомобіля з керуючим колісним модулем та її застосування для оцінки впливу жорсткістної неоднорідності шин на стійкість руху // Вісник Північного наукового центру ТАУ. - 2003. - №6. - С. 150 - 152.

Сахно В.П., Костенко А.В. Вибір факторів при плануванні експерименту для дослідження курсової стійкості руху // Управління проектами, системний аналіз і логістика. Науковий журнал. - 2006. - №3 .- С. 137 - 140.

Сахно В.П., Вербицький В.Г., Костенко А.В., Петров О.В. Розробка математичної моделі автомобіля для дослідження курсової стійкості руху з урахуванням жорсткісної неоднорідності шин // Автошляховик України: Окремий випуск. Вісник Центрального наукового центру ТАУ. - 2007. - Вип. 10. - С. 138 -141.

Вербицький В.Г., Макаров В.А., Костенко А.В. До питання про вплив розташування шин із жорсткісною неоднорідністю на курсову стійкість руху легкового автомобіля // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2007. - №2. - С. 7 - 15.

Вербицький В.Г., Макаров В.А., Костенко А.В. Дослідження курсової стійкості руху легкового автомобіля при зміні вертикального навантаження на шини з жорсткісною неоднорідністю // Автошляховик України: Окремий випуск. Вісник Центрального наукового центру ТАУ. - 2007. - Вип. 10. - С. 133 -138.

Макаров В.А., Костенко А.В., Петров О.В., Кулієв Р.А. Лабораторія для дослідження властивостей пневматичних автомобільних шин // Вісник ДонНАСА. - 2005. - Вип. 7 (55). - С. 101 - 104.

Макаров В.А., Костенко А.В., Петров О.В. До питання про забезпечення стійкості руху автомобіля шляхом використання шин з перемінною або різною жорсткістю// Управління проектами, системний аналіз і логістика. Науковий журнал. - 2005. - №2 .- С. 83 - 87.

Размещено на Allbest.ru

...