Наукові основи поліпшення курсової стійкості руху легкового автомобіля
Розробка наукових основ курсової стійкості руху (КСР) легкового автомобіля та визначення шляхів її покращення на основі аналізу та синтезу жорсткісних характеристик шин. Вплив форми залежності бічної сили від кута відведення на показники КСР автомобіля.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 30.07.2015 |
| Размер файла | 3,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Стабілізуючий (п'ятковий) момент обумовлений зміщенням бічної сили відносно середньої точки контакту шини з опорною поверхнею.
Характеристиками рівня КСР в граф-моделі є біфуркаційна множина та фазовий портрет. Нижче, шляхом аналізу цих характеристик, оцінюється значущість впливів на курсову стійкість руху автомобіля окремих факторів множини: стабілізуючого моменту; положення центру мас; асиметричних (нерівномірних) жорсткісних характеристик шин; перемінної або різної жорсткості шин; кута розвалу, що регулюється під час руху; вертикального навантаження; опору повітря під час руху автомобіля; ухилу дороги, якою рухається автомобіль; нерівностей (уступів) на дорозі.
Для оцінки впливу стабілізуючого моменту на біфуркаційну діаграму і стійкість стаціонарних режимів руху досліджується шлях на граф-моделі Пм > Ш >КВ >КСР. Проводиться аналіз впливу нелінійного п'яткового моменту при варіаціях останнього. Розглянутий момент має шина з асиметрією пружних властивостей, що обумовлена, наприклад, кутовою жорсткісною неоднорідністю.
Аналіз впливу на КСР п'яткових моментів з використанням біфуркаційних діаграм приводить до загального висновку про їхній стабілізаційний ефект: області параметрів, у яких існують стійкі стаціонарні режими, розширюються; небезпечні границі області стійкості змінюють свій характер (стають безпечнішими), що сприятливо позначається на безпеці руху при закритичних швидкостях.
З метою оцінки значущості впливу розподілу мас елементів автомобіля на біфуркаційну множину, в роботі проведений аналіз різновидів стаціонарних станів транспортного засобу. Досліджується шлях на граф-моделі:
е > Сі > >А> ЗшЗВ > КСР.
Встановлено, що втрата стійкості прямолінійного руху відбувається при значенні швидкості нкр, величина якої залишається такою ж, як і для «симетричного» автомобіля. Наявність квадратичних членів у системі приводить до асиметрії фазового простору й початок координат не є вже симетричним рішенням (як у випадку е = 0).
Більш повна картина біфуркаційної множини одержана на основі чисельно-аналітичного методу продовження за двома параметрами (н, и).
На рис. 9 наведена біфуркаційна множина для випадку несиметричної моделі автомобіля - центр мас зміщений від поздовжньої осі на відстань е = 0,2;
к1= к2 =0,8. Числа на БМ характеризують кількість СРР.
У випадку втрати біфуркаційною множиною симетричності, змінюється й число стаціонарних режимів руху (стійких і нестійких).
Наведений аналіз вказує на значущій вплив зсуву центру мас автомобіля на показники КСР. Для відновлення симетрії діаграми (поліпшення КСР) слід перевірити й поліпшити дію каналів КВ, УМ і ОКВ.
Нижче розглянутий шлях на графі Ас>дк>Ш >КВ>КСР (рис. 8). Досліджені шини із запроектованою асиметрією пружних властивостей з погляду їх сумарного впливу на стійкість і керованість автомобіля (перевірка симетричності біфуркаційної множини; розширення області стійкості в просторі керованих параметрів).
Рис. 9. Біфуркаційна множина для асиметричної моделі (а) та її фрагмент (б)
Аналіз системи лінійного наближення дає можливість оцінити вплив кожного з параметрів асиметрії на критичну швидкість прямолінійного руху, зокрема, залежності критичної швидкості від параметра mm1 (корекція критичної швидкості обумовлена нелінійністю складової сили відведення). Після обчислення якобіана правих частин системи диференціальних рівнянь руху при незбурених значеннях фазових змінних і прирівнювання його визначника до нуля, одержаний вираз критичної швидкості
. (17)
Побудовано біфуркаційну множину для моделі автомобіля. Метод продовження за двома параметрами (v, и) дає можливість визначити значення параметрів, за яких втрачається стійкість відповідних стаціонарних режимів руху автомобіля (одна така точка в площині керованих параметрів уже знайдена (v = vкр , и = 0). Ці критичні значення параметрів є рішеннями системи кінцевих рівнянь
(18)
Рішення задачі Коші за початкових умов (v = vкр , и = 0) задає границю біфуркаційної множини, яку треба визначити. Далі приведено чисельне рішення відповідної задачі Коші за різних значень параметрів асиметрії.
В рамках даного підходу можливе попереднє тестування різних шин із запроектованою асиметрією пружних властивостей з погляду їх сумарного впливу на стійкість і керованість автомобіля (перевірка симетричності біфуркаційної множини; розширення області стійкості в просторі керованих параметрів). Параметр асиметрії жорсткісних властивостей коліс лівого і правого бортів (кутова неоднорідність) може істотно впливати на область стійкості автомобіля і може бути ототожнений з параметрами, що характеризують розвал коліс.
Рішення проблеми підвищення КСР виконується різними шляхами, у тому числі за рахунок використання шин зі змінною жорсткістю, яка є функцією бічної сили, а також за рахунок використання на задній осі шин з більш широким поперечним профілем. Шини зі змінною бічною жорсткістю сприймають більші значення бічної сили, зміна величини якої характеризується “увігнутістю” після ділянки лінійної залежності. За рахунок використання шин зі змінною жорсткістю критична швидкість зросла з 22 м/с до 54 м/с, що суттєво покращує КСР автомобіля. При використанні на задній осі шин з більшою шириною профілю ніж на передній, дія початкового збурювання призводить до переміщення центра мас по колу і початкових коливань керованого модуля, які надалі зменшуються та спостерігається стійкий круговий режим руху. При використанні шин з однаковою шириною профілю на обох осях автомобіля дія початкового збурювання призводить до переміщення центру мас по колу більшого радіусу і початкових коливань керованого модуля, які, на відміну від попереднього випадку, збільшуються. Проведений аналіз курсової стійкості руху легкового автомобіля за допомогою математичного моделювання дозволяє зробити наступні висновки: використання шин з більшою шириною профілю на задній (некерованій) осі автомобіля призводить до того, що п'ятковий момент на цій вісі не змінює знак на більш широкому діапазоні кутів відведення, ніж п'ятковий момент на передній вісі, що сприяє підвищенню КСР автомобіля; поява п'яткових моментів призводить до значного поліпшення КСР моделі автомобіля (критична швидкість зросла з 37 до 64 м/с.); використання шин зі змінною жорсткістю суттєво покращує показники КСР автомобіля.
Практика автомобілебудування показала, що усунення негативного впливу на КСР автомобіля збурюючих факторів можна здійснити також шляхом регулювання розвалу коліс у процесі руху автомобіля на поворотах, які мають різну кривизну. Якщо розвал передніх коліс змінювати у бік збільшення доцентрової сили, а розвал задніх - у бік її зменшення, то радіус кривизни траєкторії руху збільшується, а автоколивання прагнуть до нуля. Таким чином стабілізуючий ефект підсилюється. Різні збурюючі впливи, як наслідок, можуть викликати порушення КСР автомобіля; якщо збурюючим впливом є уступ дороги, то викликане збурювання належить до області притягання початкового прямолінійного стаціонарного руху, і регулювання розвалу, у цьому випадку, недоцільне. Підвищення швидкості руху автомобіля вище критичної (при його переміщенні на поворотах) викликає автоколивання керованого модуля - регулювання кута розвалу коліс (передніх, задніх або одночасно усіх) може знизити амплітуду автоколивань.
Для дослідження КСР ЛА при зміні вертикального навантаження на шини з жорсткісною неоднорідністю проведене математичне моделювання, використана розрахункова схема легкового автомобіля, що дозволяє враховувати вплив кожної шини на КСР. При цьому зроблені наступні висновки: вертикальне навантаження на шину суттєво впливає на КСР, наприклад, зменшення маси автомобіля з 1325 кг до 1100 кг (при тому ж положенні центру мас) призвело до зменшення критичної швидкості з 39,4 м/с до 32,6 м/с; зміщення центру мас вперед на 26 мм призводить до підвищення критичної швидкості до 42,8 м/с; зміщення центру мас назад на 98 мм - призводить до зниження критичної швидкості до 27,1 м/с. Тобто, додаткове навантаження задньої осі автомобіля призведе до суттєвого погіршення КСР.
При дослідженні КСР автомобіля, шини якого мають знос протектора, за рахунок коригування внутрішнього тиску повітря розглядаються два шляхи граф-моделі:
Прп > Ж > дj > Ш > ТеС >ВтЗВ > КСР; Рw > ОКВ > КСР.
В процесі експлуатації технічний стан шини змінюється, що впливає на показники стійкості руху автомобіля. Врахування змін технічного стану шин і адекватне реагування на ці зміни (з метою забезпечення необхідної безпеки руху) - це актуальна проблема, яка на даний час не має чіткого рішення.
Знос протектора суттєво змінює коефіцієнт опору бічному відведенню. Очевидно, що навіть при встановленні однакових шин через деякий період експлуатації можна виявити різний ступінь зносу шин передньої та задньої осей, оскільки на інтенсивність зношування впливають: навантаження на колесо, бічні сили, тангенціальні сили, тиск повітря в шинах тощо. Ці фактори не ототожнені для шин передньої і задньої осей. Отже, різний знос протектора обумовить зміну опору бічному відведенню мостів. Виявлення залежності між зміною глибини рисунку протектора та коефіцієнтом опору бічному відведенню і використання цієї залежності при математичному моделюванні руху транспортного засобу - задача, вирішення якої дозволяє більш точно прогнозувати умови забезпечення стійкого руху автомобіля.
Важливим є вибір шляхів покращання стійкості руху автомобіля з урахуванням зносу протектора. Для розрахунків використана модель з урахуванням “власних” коливань керованих коліс, яка дозволяє урахувати достатню кількість факторів (властивості рульового керування, стабілізуючий момент шин тощо) без надмірного ускладнення розрахунку. У якості критерію зносу пропонується безрозмірна характеристика Дh, що являє собою відношення залишкової висоти рисунка протектора до початкової. Вплив зносу на КСР пропонується оцінювати через врахування впливу зміни висоти рисунка протектора на наступні характеристики і величини: залежність між бічною силою та кутом відведення; плече стабілізації.
Висновок про стійкий чи нестійкий рух автомобіля робився з огляду на значення коренів характеристичного рівняння, а також за діаграмою максимальних власних значень моделі автомобіля з керуючим колісним модулем і поздовжньої швидкості автомобіля. Якщо значення параметрів шин на передній та задній осях є раціональні, то рух автомобіля - стійкий; якщо на передній вісі застосувати шини з 50% зносу протектора, а інші параметри будуть оптимальними, то рух автомобіля буде нестійким на швидкостях більше 28 м/с, тобто погіршується КСР; якщо на передній вісі шини з 50% зносу протектора, але зменшити в них тиск повітря, а інші параметри відповідають ТУ , то рух автомобіля буде знов стійким.
Метою дослідження динамічних якостей автомобіля при наявності постійних зовнішніх силових збурювань є визначення реакцій автомобіля на поперечні ЗВ, наприклад, поперечний ухил дороги або бічний вітер. Після проведення відповідного математичного аналізу зроблено висновок, що поворотом передніх коліс у належний бік можна усунути вплив бічної сили й одержати бажаний режим руху, наприклад, зберегти прямолінійний рух автомобіля, на який діє бічне зовнішнє силове збурення.
Таким чином, всі фактори, вплив яких на КСР підлягав дослідженню в розділі, значуще впливають на курсову стійкість руху легкових автомобілів. Зі зміною значень наведених факторів, на біфуркаційній діаграмі змінювалась кількість областей, що характеризують число стаціонарних режимів руху автомобіля в цілому, а також наявність або відсутність між ними стійких режимів руху. Якщо використовувати дію означених вище факторів цілеспрямовано, то можна компенсувати негативний вплив на КСР таких факторів як зсув положення центру мас автомобіля або нерівномірне вертикальне навантаження за рахунок, наприклад, використання шин з визначеним п'ятковим моментом або регулювання кута розвалу під час руху автомобіля.
У п`ятому розділі розглянуто результати теоретичних досліджень впливу на КСР запропонованих автором перспективних конструктивних змін шин та технології їх виготовлення.
Щодо управління КСР ЛА, то, в цьому випадку, безпосередньо змінюються такі показники силової взаємодії в контакті еластичних коліс з дорогою, як бічні сили та стабілізуючі моменти. Які елементи шини, в означеному випадку, потребують зміни форми або матеріалу є складним питанням, що вирішувалось на основі проведених автором досліджень. Необхідно обов`язково враховувати, що шина, на даний час, є таким високо розвиненим елементом, що поліпшення одних її властивостей викликає обов`язкове погіршення деяких інших. У процесі поліпшення стійкості руху АТЗ слід шукати компромісні рішення.
Для забезпечення проведення теоретичного дослідження показників КСР, одержані експериментальні залежності (рис. 10а) бічних сил Y від кутів відведення д еластичних коліс.
Рис. 10. Залежності бічних сил від кутів відведення: а) з монотонною зміною величини бічної сили (за даними експериментального дослідження); б) з наявністю точок перегину на кінцях опуклих та вигнутих ділянок графіків, включаючи область малих кутів відведення в діапазоні 0,0 - 0,2 рад (види графіків, що пропонуються автором, з особливостями, які обумовлюють покращання КСР)
Означені експериментальні результати отримані під час проведення дослідження у 2004 році в лабораторії кафедри «Автомобілі і приводи» Технічного університету м. Дрездена. Графіки 1 і 2 отримані при різному навантаженні шини, відповідно, N1=5419H та N2=4782H - безрозмірна величина.
Другий вид графіка (рис. 10б) є немонотонним і залежить від двох параметрів і , що впливають на появу максимуму немонотонної залежності
. (19)
Регулювати положення означених вище важливих точок перегину на графіках (рис. 10б) дозволяє певний вибір співвідношення між двома параметрами і .
Для автомобілів, що оснащені звичайними шинами (з монотонною зміною значення бічної сили), одержані звичайні показники КСР, а для математичних моделей, на яких використовуються шини з наявністю точок перегину на графіку залежності Y= f(д), отримана ДБМ зі збільшеними зонами, в яких існують СРР, а також з`явилися нові області зі стійкими стаціонарними режимами руху.
Графіки залежностей Y= f(д) з точками перегину можна одержати для еластичних коліс, якщо досягти (при виробництві шин) низького рівня силової неоднорідності, що можливо шляхом застосування для збирання шин обладнання високої точності та використання поліефірного корду в каркасі з високою рівнощільністю.
Наведено залежності (20) для аналізу стійкості руху у випадку асиметричної кутової неоднорідності коліс лівого і правого бортів (параметр mm1 ? 0)
(20)
де qi - безрозмірний коефіцієнт відведення.
Графіки залежностей Y= f(д)представлені на рис. 11а.
Рис. 11. Залежності бічних сил від кутів відведення асиметричних шин (а) та симетричних (б):1 - шина, що не має «механізму» зміни бічної жорсткості; 2 - шина з бічною жорсткістю, яка є функцією від величини бічної сили під час динамічної взаємодії еластичного колеса з опорною поверхнею
Параметри асиметрії жорсткісних властивостей лівого і правого коліс можуть істотно впливати на область керованості автомобіля і можуть бути ототожнені з параметрами, що обумовлюють розвал коліс. Асиметричну кутову неоднорідність еластичної шини можна отримати за рахунок використання відповідної технології зборки шин, а також виконання асиметричного рисунку протектора.
Для розширення низки можливих конструктивних змін, розглянуті графіки, що характеризують змінну бічну жорсткість, яка обумовлює існування більших значень бічної сили, зміна якої характеризується «увігнутостю» після ділянки лінійної залежності (рис 11б).
Аналіз ДБМ (рис.12) означених вище шин свідчить про те, що за рахунок «увігнутості» критична швидкість прямолінійного руху зросла з 22 м/с до 54 м/с, що суттєво покращує КСР автомобіля.
Рис. 12. Біфуркаційні множини при використанні шин, що не мають механізму зміни бічної жорсткості (а) та мають механізм зміни (б)
Зміна величини бічної сили як функції кута відведення шини може бути обумовлена наступними конструктивними заходами: підвищенням жорсткості надбортової зони за рахунок достатньо твердої гумової стрічки, або використанням наповнюючого шнура; також можливе введення доповнюючих бортових стрічок з текстильного корду.
Виконувався також аналіз впливу на біфуркаційну множину нелінійного стабілізуючого моменту в контакті шини з дорогою (при варіаціях останнього). Цей момент має асиметрію пружних властивостей, обумовлену, наприклад, кутовою неоднорідністю. Дія цілеспрямовано визначених стабілізуючих моментів приводить до підтвердження загального висновку про їх позитивний вплив: області дії керуючих параметрів v і и, у яких існують стійкі стаціонарні режими, збільшуються; небезпечні границі області стійкості змінюються на безпечні.
Визначено, що необхідний стабілізуючий момент в контакті еластичної шини з опорною поверхнею можна обумовити шляхом відповідного розрахунку окремих елементів рисунку протектора і одержанням, таким чином, однакової (близької) жорсткості цих елементів або використовуючи не тільки різні за розмірами елементи, а також різні за жорсткістю гумові суміші для різних ділянок бігової доріжки протектора.
Розроблений метод на основі жорсткісних перетворень еластичної шини дозволяє отримувати запрограмовані бічні сили в контакті колеса й, відповідно, поліпшувати КСР ЛА.
Шостий розділ присвячений проблемі прогнозування КСР ЛА з еластичними колесами, яка обумовлена тим, що матеріал шини під час кочення колеса по опорній поверхні підлягає зношенню, деформуванню, зволоженню тощо, а також можливістю установки на осях та по бортах ЛА нових шин, що мають конструкцію та рисунок протектора, що поліпшують КСР.
Метою прогнозування стійкості руху є визначення можливих видів стійкості або нестійкості стаціонарних режимів руху та оцінка кількісних показників процесів. При обґрунтуванні питань прогнозування підлягали рішенню наступні задачі: вибір контрольного (діагностичного) параметру або сукупності таких параметрів, значення яких слід періодично перевіряти; дослідження прийнятної математичної моделі, що описує залежності показників КСР від діагностичних параметрів; розробка методики прогнозування КСР ЛА.
Для керування експлуатаційним станом (ЕС) шин, тобто підтримки раціональних величин опору коченню, зчеплення, КСР автомобіля тощо, використовувалась низка методів діагностування технічного стану еластичних колісних рушіїв, в яких застосовували різновиди контрольних й діагностичних параметрів: внутрішній тиск повітря, розміри контакту шини з поверхнею, температуру ділянок шини тощо. Для працівників автомобільного транспорту й власників ЛА певну вигоду й зручність може представити методика прогнозування ЕС шин по величині легко вимірюваних параметрів. Наявність подібної методики може представляти також інтерес для організацій, що контролюють експлуатаційний стан шин і оцінюють причини ДТП. Крім параметрів, наведених вище, діагностичним параметром може бути відведення вісі при прямолінійному русі автомобіля, для вимірювання якого існують площадкові стенди, що рекомендовані фірмою Bosch.
Ефективність виконання контролю ТС шин, що експлуатуються, значно поступається аналогічній перевірці, що проводиться виробниками автомобілів і шин. Окрім того, інструментальне діагностування і прогнозування КСР можуть проводитись тільки на СТО за допомогою лінії перевірки ходових властивостей, на стенді для визначення відведення вісі. За умови одержання при діагностуванні характеристик бічного відведення можливе отримання показників КСР - діаграм біфуркаційних множин, приклади яких наведені: на рис. 13а - з трьома, а на рис. 13б - з чотирма зонами.
Вигляд біфуркаційної множини для конкретного ЛА обумовлений дією бічних сил, що, в свою чергу, визначаються відведеннями кожного з чотирьох еластичних коліс автомобіля. Згідно рис. 13а, можна прогнозувати наявність трьох стаціонарних режимів руху автомобіля в зоні 3 (точка Сі), причому один з них може бути стійким, а два інші - нестійкими. Для множини режимів руху, що характеризуються сукупністю точок Вn у зоні 1 (вище графіка) існує тільки один стаціонарний режим, але дія ЗВ при будь-яких значеннях параметрів швидкості v або кута повороту колеса (із цієї області), викликають втрату КСР автомобіля _ це зона нестійких режимів руху.
Рис. 13. Діаграми біфуркаційних множин
Точка А характеризує умови втрати стійкості стаціонарного прямолінійного режиму руху автомобіля і визначає максимальну критичну швидкість руху. На рис. 13а означена втрата стійкості є небезпечною, а на рис. 13б - умови втрати стійкості більш сприятливі (поряд є зони 3 і 5, де може бути стійкий рух). Діапазон ±0,007 рад є допустимим (згідно Bosch) для експлуатаційних значень кута відведення. Особливої уваги (рис. 13а) заслуговує зона 2, що перебуває в безпосередньому околі кривих на всій їхній протяжності, і де відбувається зміна курсової стійкості стаціонарного режиму руху. Запас стійкості в цій зоні практично нульовий, тому в експлуатації необхідно уникати режимів руху, що характеризуються сукупністю точок DK в зоні 2.
Таким чином, використовуючи результати вимірювання бічної сили як функції кута відведення та математичне моделювання, можна прогнозувати раціональні або небезпечні зони для керуючих параметрів, а також можливість сприятливої втрати стійкості руху.
У випадку одержання при діагностуванні на лінії Bosch (після регулювання кутів установки коліс) значення відведення вісі, що перевищує граничне, з великою ймовірністю можна зробити висновок про наявність нерівномірного зносу протектора або зміни жорсткості матеріалу шини, нераціональне розташування еластичних коліс на автомобілі тощо.
Запропонована методика діагностування КСР ЛА, який рухається за колом, що забезпечує КСР ЛА на поворотах з раціональною довірчою ймовірністю. Для здійснення прогнозування КСР остаточно вибрані наступні діагностичні параметри: відведення під час прямолінійного або колового руху, а також різниця значень висоти виступів рисунку протектора по його краях. Обґрунтована кількісна характеристика, що дозволяє об'єктивно та просто оцінити неоднорідність жорсткості шини по її профілю. Таке обґрунтування виконане на прикладі одного з варіантів неоднорідного розподілу жорсткості матеріалу - однобічному зносі протектора шини. Представлені математичні моделі, що враховують неоднорідності шини по її профілю.
Таким чином, вибрані три діагностичні параметри: відведення під час прямолінійного або колового руху, а також різниця значень вершини виступів протектора по його краях, які слід діагностувати з періодичністю 2 тис. км і прогнозувати наявність стійких або нестійких СРР при зміні величин керуючих параметрів v й .
У сьомому розділі наведені результати щодо вихідних експериментальних даних для обґрунтування ММ, які використані в роботі, а також характеристики ефективності застосування вибраних математичних моделей для отримання показників КСР ЛА, що рухається в дорожніх умовах. Розділ містить інформацію про лабораторні випробування властивостей окремих шин та дорожні дослідження курсової стійкості руху АТЗ, які рухаються на означених шинах. Експериментальні дослідження проводились згідно спеціально розроблених методик на протязі 2003-2010 рр.
Задачі експериментів в лабораторії містили в собі визначення фактичних величин бічної сили та стабілізуючого моменту, що обумовлені заданим кутом бічного відведення, з урахуванням дії вертикального навантаження та індивідуальних властивостей шин (ступеня зносу протектора й внутрішнього тиску повітря). В різні роки використовувалися наступні види обладнання: барабанний стенд для випробування шин з незмінною відстанню між осями барабана і колеса, на яких виконується прокатка; установка з поступальним рухом вісі колеса при його коченні та швидкісний стенд з біговим барабаном діаметром 2 м.
В результаті дослідження був одержаний різновид залежностей бічної сили від кута відведення й стабілізуючого моменту при експлуатаційних величинах вертикального навантаження (рис. 14), а також визначені ступені впливів на бічну силу внутрішнього тиску повітря та зносу протектора.
Використані в роботі деякі припущення дозволили спростити складні ММ та зробити їх придатними для подальшого виконання теоретичного дослідження перевірка допустимості вихідних положень, що були прийняті під час розрахунку КСР легкового автомобіля, виконана шляхом дорожніх випробувань, що дозволили зіставити теоретичні та експериментальні результати.
Рис. 14. Залежності бічної сили та стабілізуючого моменту від кута відведення
Загальна кількість параметрів, що реєструвалися під час дорожніх випробувань, склала 10. Ціла низка величин вимірялась за допомогою обладнання, спроектованого, виготовленого і випробуваного автором та його учнями.
Другий перелік складали ті величини, значення яких контролюються бортовими комп'ютерами автомобілів та універсальними діагностичними системами, що приєднуються до АТЗ під час контролю.
Використання даних приладів обумовило можливість отримання інформації про зміну в часі: лінійних швидкостей коліс автомобіля , бічного прискорення , кутової швидкості обертання АТЗ навколо вертикальної вісі , кута повороту кермового колеса, моменту відносного прослизання коліс в поздовжньому напрямку - початку блокування коліс гальмами.
Вищезазначені виміряні показники дають можливість провести чисельний аналіз взаємовпливу поздовжніх і поперечних сил у плямі опорного контакту коліс, оцінити характер зміни сил прискорення (уповільнення) в залежності від кута відведення колеса та його вплив на зміну значення прискорення (уповільнення) руху автомобіля.
Особлива увага при проведенні випробувань приділялась вибору шин, як елементів, які безпосередньо впливають на параметри, що досліджуються. В однакових умовах оцінювалась КСР легкового автомобіля з шинами, які мають асиметричний та симетричний рисунки протекторів. Наприклад, використані наступні два типи шин: Continental ContiPremiumContact і Bridgestone Turanza ER30, що мають особливі експлуатаційні характеристики.
Шини Continental ContiPremiumContact мають біонічний контур площі контакту з опорною поверхнею та асиметричний рисунок протектора. Опорний контакт асиметричного еластичного колеса може пристосовуватися до різних режимів руху - подібно контакту кошачої лапи, який розширюється при гальмуванні і стає більш вузьким при русі на великій швидкості. Безпека при гальмуванні й поворотах досягається за рахунок ефекту розширення плоші контакту, у момент гальмування, а також, оптимального розподілу тиску у плямі контакту. У результаті - скорочується час гальмування й поліпшуються характеристики бічної стабільності при гальмуванні й входженні в поворот. Склад суміші матеріалу шини на основі кремнозема оптимізує передачу крутного моменту, зменшує коефіцієнт опору коченню
Приведені дані дорожніх досліджень прямолінійного та криволінійного рухів ЛА підтвердили прийнятну збіжність розрахованих та виміряних значень параметрів. Результати дорожніх випробувань показали можливість поліпшення показників КСР за рахунок раціонального розташування шин по осях і бортах, а також - зміни внутрішнього тиску повітря.
Знайшла практичне підтвердження гіпотеза про можливість оцінки бічного відведення осей ЛА, що робить стаціонарний рух за колом.
Використання для дорожніх випробувань автомобілів, що мають бортові діагностичні системи, дозволило значно підвищити точність і довірчу ймовірність визначення параметрів КСР, й надала можливість порівнювати розрахункові та виміряні значення параметрів (розбіжність до 10%).
Висновки
У дисертаційній роботі вирішена важлива науково-прикладна проблема, пов'язана з узагальненням існуючих теорій КСР ЛА з урахуванням нерівномірної або змінної жорсткості його еластичних шин та впливу значущих зовнішніх чинників, а також методологічних принципів поліпшення курсової стійкості руху означеного автомобіля на різних етапах життєвого циклу АТЗ і шин, що дозволило для шинної та автомобільної промисловості, а також автомобільного транспорту вирішити комплекс складних проблем, пов'язаних з підтриманням належного рівня КСР під час експлуатації автомобілів з еластичними шинами, пружні властивості яких значуще змінюються.
1. Доведено, що діюча система наукового забезпечення поліпшення КСР легкового автомобіля за рахунок проектування нових шин, які адаптивно пристосовуються до геометричних та масових характеристик автомобіля є недосконалою. Відсутня, також, концепція підтримання КСР автомобіля, що знаходиться в експлуатації, шляхом прогнозування відведення його еластичних шин, що безперервно змінюють жорсткісні характеристики завдяки дії зношування, руйнування, деформування, набрякання тощо.
2. Розвиток наукових основ поліпшення КСР ЛА здійснено шляхом розроблення узагальненого рівняння стаціонарного руху автомобіля на шинах з нерівномірною і змінною жорсткістю, де ураховані дії основних геометричних та масових чинників АТЗ, а також перемінних збурюючих впливів.
3. Розроблений метод аналізу та напрямки поліпшення показників курсової стійкості стаціонарних режимів руху легкового автомобіля, якими є діаграма біфуркаційної множини (стійкість у малому) і фазовий портрет (стійкість у великому), а також характеристика повороткості. Використання ДБМ дозволило оцінити асиметричність шин, а дослідження фазового портрету дозволяє урахувати конкретні параметри ЛА та перехідні процеси.
4. Створені математичні моделі механічного руху легкового автомобіля. Зрівняльний аналіз п'яти видів моделей свідчить про те, що для процесів дослідження і поліпшення КСР, в цілому, достатньо використовувати «велосипедну» ММ з закріпленим керуючим модулем, але обов'язково слід ураховувати взаємовплив бічних та поздовжніх сил.
5. У рамках сформульованого в роботі загального підходу до поліпшення курсової стійкості СРР створені нові залежності бічної сили та стабілізуючого шинного моменту від кута відведення. Розроблені формули дозволяють регулювати положення точок перегину (опуклостей та ввігнутостей) на графіку, обумовлювати відповідну кутову неоднорідність жорсткості асиметричної шини тощо.
6. Для потреб інженерної практики вирішена задача синтезу шини в цілому та її окремих елементів, з метою поліпшення курсової стійкості руху конкретного ЛА на еластичних колесах, сконструйованих для нього.
7. Розроблено метод аналізу систем, що містять автомобіль на еластичних колесах та експлуатуються на дорогах с твердим покриттям, в наслідок чого, змінюються жорсткість шин та їх відведення, які, в свою чергу, обумовлюють зміну силової взаємодії коліс з опорною поверхнею. Надані методологічні засади діагностування та прогнозування курсової стійкості руху легкового автомобіля.
8. На основі розроблених методів створені алгоритми та розрахункові програми для ПЕОМ, з використанням яких вирішено низку прикладних задач синтезу і аналізу конструкції еластичних коліс, що адаптивно пристосовуються до геометричних й масових характеристик легкового автомобіля.
9. Матеріали дисертаційної роботи служать основою для подальших досліджень у напрямку розробки перспективних конструкцій еластичних шин, які дозволяють поліпшити КСР легкового автомобіля.
10. Отримані нові експериментальні залежності на низці обладнання і різних режимах випробування шин: при дослідженні залежності бічної сили від кута відведення, а також для перевірки адекватності вибраних математичних моделей експериментальним даним, що відповідають дорожнім умовам.
11. Результати роботи у вигляді аналітичних і розрахункових методів використовуються ЗАТ «Росава», ВАТ «Білшина», ВАТ «Дніпрошина» та сектором автотехнічних досліджень Науково-дослідницького експертно-криміналістичного центру при УМВС України в Донецькій області.
Основний список публікацій за темою дисертації
1. А. с. 687356 СССР: устройство для диагностирования пневматических шин колесных транспортных средств / Л.Л. Лагонский, В.А. Макаров, В.В. Иванов [и др.] // Автомобильный транспорт : науч.-техн. реферативный сборник. - 1983. - Вып. 1, серия 4. - С. 7 - 8.
2. Вербицкий В.Г. Анализ курсовой устойчивости модели легкового автомобиля с управляемым колесным модулем при наличии силовой неоднородности шин / В.Г. Вербицкий, В.А. Макаров, В.Н. Дугельный // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту. - 2006. - № 2 (3). - С. 5 - 12.
3. Вербицкий В.Г. Бифуркационное множество как оценка управляемости модели колесного экипажа / В.Г. Вербицкий, В.А. Макаров, А.С. Волохов // Устойчивость, управление и динамика твердого тела : VIII Междунар. конф., 3-7 сент. 2002 г. : тезисы докл. - Донецк, 2002. - С. 32 - 33.
4. .Вербицький В.Г. До питання визначення та аналізу показників курсової стійкості руху легкового автомобіля / В.Г. Вербицький, В.А. Макаров, А.В. Костенко // Вісті Автомобільно-дорожнього інституту. - 2009. - № 2 (9). - С. 21 - 25.
5. Вербицький В.Г. До питання про вплив розташування шин із жорсткісною неоднорідністю на курсову стійкість руху легкового автомобіля / В.Г. Вербицький, В.А. Макаров, А.В. Костенко // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2007. - № 2. - С. 7 - 15.
6. Вербицкий В.Г. О подходе к определению параметров увода шин при стационарном движении легкового автомобиля по окружности / В.Г. Вербицкий, В.А. Макаров, Р.А. Кулиев // Вісник ДонНАБА : сб. науч. трудов. - Макіївка, 2007. - С. 106 - 111.
7. Вербицкий В.Г. Применение методов теории бифуркации и катастроф к динамике транспортных систем / В.Г. Вербицкий, В.А. Макаров, А.С. Волохов // Механика и трибология транспортных систем : междунар. конгресс, сентябрь 2003 г. : сборник докл в 2 т. - Ростов : Рост. гос. унив. путей сообщения, 2003. Т. 1. - 2003. - С. 181 - 191.
8. Вплив на керованість двовісного автомобіля асиметричних жорсткісних характеристик коліс / В.П. Сахно, В.Г. Вербицький, В.А.Макаров [та ін.] // Автошляховик України : Вісник Північного наукового центру ТАУ. - 2005. - Вип. 8. - С. 159 - 161.
9. До вибору пристосувань для відмічання траєкторії руху транспортних засобів / В.А. Макаров, А.В. Куплінов, О.С. Волохов [та ін.] // Вісник ДААТ. - 2010. - №3. - С. 61 - 64.
10. .До питання експериментального дослідження характеристик курсової стійкості СРР легкового автомобіля під час його руху по колу / В.А. Макаров, О.С. Волохов, А.В. Куплінов [та ін.] // Вісник ДААТ. - 2009. - №4. - С. 48 - 56.
11. До питання про забезпечення курсової стійкості руху легкового автомобіля під час його експлуатації / В.Г. Зайцев, В.А. Макаров, А.В. Костенко [та ін.] // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2008. - № 2. - С. 40 - 47.
12. До питання управління курсовою стійкістю руху легкового автомобіля за рахунок адаптації до АТЗ шин, що мають в контакті нелінійний стабілізуючий момент / В.П. Сахно, Л.Г. Лобас, В.А. Макаров [та ін.] // Автошляховик України : Вісник Центрального наукового центру ТАУ. - 2010. - № 13. -С. 84 -86.
13. .Макаров В.А. Анализ методов контроля эксплуатационного состояния эластичных пневматических шин / В.А. Макаров, В.Н. Дугельный // Автошляховик України. - 1999. - № 3. - С. 12 - 14.
14. Макаров В.А. До вибору математичної моделі для дослідження курсової стійкості руху автомобіля з урахуванням жорсткісної неоднорідності шин / В.А. Макаров, А.В. Костенко, О.В. Петров // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2004. - № 1. - С. 33 - 35.
15. Макаров В.А. До питання вибору математичної моделі для дослідження курсової стійкості руху легкового автомобіля / В.А. Макаров, А.С. Волохов, А.В. Куплінов // Наукові нотатки : міжвузівський збірник. - Луцьк, 2010. - Вип. 28. - С. 311 - 316.
16. .Макаров В.А. До питання експериментального дослідження курсовой стійкості руху легкового автомобіля / В.А. Макаров, О.С. Волохов, А.В. Куплінов // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. - 2010. - №7(149). - С. 119 - 123.
17. Макаров В.А. До питання покращення стійкості руху автомобіля зі зношеним протектором шин за рахунок корегування в них внутрішнього тиску повітря / В.А. Макаров, О.В. Петров, А.В. Костенко // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2006. - № 1. - С. 15 - 22.
18. Макаров В.А. До питання поліпшення курсової стійкості руху легкового автомобіля шляхом зміни властивостей його шин / В.А. Макаров // Автошляховик України. - 2009. - № 1. - С. 19 - 22.
19. Макаров В.А. До питання про забезпечення стійкості руху автомобіля шляхом використання шин з перемінною або різною жорсткістю / В.А. Макаров, А.В. Костенко, О.В. Петров // Управління проектами, системний аналіз і логістика. - 2005. - № 2 .- С. 83 - 87.
20. Макаров В.А. До питання про прогнозування стійкості стаціонарного руху легкового автомобіля при його експлуатації / В.А. Макаров, А.В. Костенко // Вісник Східноукраїнського національного університету ім. Володимира Даля. - 2008. - №7 (125), Ч. 2. - С. 239 - 243.
21. Макаров В.А. До питання управління курсовою стійкістю руху легкового автомобіля завдяки удосконаленню конструкції шини / В.А. Макаров, Х. Бруннер, Є.Ю. Черток // Автошляховик України». - 2010. - №1. - С. 13 - 17.
22. Макаров В.А. Забезпечення курсової стійкості руху легкового автомобіля шляхом регулювання кута розвалу керованих коліс / В.А. Макаров // Вісник Північного наукового центру ТАУ. - 2003. - Вип. 6. - С. 121 - 124.
23. Макаров В.А. Исследование причин преждевременного выхода из эксплуатации автомобильных шин / В.А. Макаров, В.Н. Дугельный // Автошляховик України. - 1999. - № 1. - С. 21 - 22.
24. Макаров В.А. Исследование ситуаций, вызывающих нарушение курсовой устойчивости движения автомобилей, и подготовка водителей к этим ситуациям на автотренажере / В.А. Макаров, В.М. Сирота, В.Н. Дугельный // Автомобильный транспорт : сб. науч. трудов. - Харьков : ХГАДТУ, 2001. - С. 28 - 32.
25. Макаров В.А. Математична модель автомобіля з керуючим колісним модулем та її застосування для оцінки впливу жорсткістної неоднорідності шин на стійкість руху / В.А. Макаров, О.В. Петров, А.В. Костенко // Вісник Північного наукового центру ТАУ. - 2003. - № 6. - С. 150 - 152.
26. Макаров В.А. О безопасности работы эластичной шины колесного транспортного средства / В.А. Макаров, В.Н. Дугельный, А.В. Гарачук // Проблемы безопасности транспортного пространства : сб. научн. трудов. - Липецк, 1998. - С. 52.
27. Макаров В.А. Об одном подходе к прогнозированию курсовой устойчивости стационарных режимов движения автотранспортного средства / В.А. Макаров, В.Г. Хребет, В.Н. Дугельный // АТК. Проблемы и пути развития : междунар. науч.-техн. конф. : тезисы докл. - М. : МАДИ, 2000. - С. 83 - 85.
28. Макаров В.А. О диагностировании технического состояния шин / В.А. Макаров, В.Н. Дугельный // Системотехника автомобильного транспорта : республиканская науч.-техн. конф., 18-19 ноября 1998 г. : материалы конф. - Х., 1999. - С. 143 - 145.
29. Макаров В.А. О прогнозировании долговечности шин / В.А. Макаров //Автомобильный транспорт : сб. науч. трудов. - Харьков : РИО ХГАДТУ, 1998. - С. 29 - 32.
30. Макаров В.А. О подходе к оценке социально-экологической эффективности устойчивости движения автомобилей / В.А. Макаров, О.Г. Буланцева // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2007. - № 1. - С. 4 - 9.
31. Макаров В.А. Оптимізація курсової стійкості руху транспортного засобу шляхом керування кутом розвалу при переміщенні автомобіля / В.А. Макаров // Вісник Північного наукового центру ТАУ. - 2002. - Вип. 5. - С. 62 - 65.
32. Макаров В.А. Особливості експлуатації та випробування еластичної шини автомобіля : [монографія] / В.А. Макаров. - Донецьк : ДААТ, 2010.-152с.
33. Макаров В.А. Повышение работоспособности автомобиля путем управления жесткостными характеристиками шин / В.А. Макаров, В.Н. Дугельный // Автомобильный транспорт : сб. науч. трудов. - Х. : ХГАДТУ, 2000. - С. 43 - 45.
34. Макаров В.А. Про один підхід до оцінки впливу жорсткісної неоднорідності еластичної пневматичної шини на стійкість руху дорожнього транспортного засобу / В.А. Макаров, В.Г. Хребет, В.М. Дугельный // Вісник Центрального наукового центру Транспортної академії України. - 2000. - Вип. 3. - С. 95 - 96.
35. Макаров В.А. Экспериментальное исследование давления шины на опорную поверхность / В.А. Макаров, В.В. Нужный, В.Н. Дугельный // Системні методи керування, технологія та організація виробництва, ремонту і експлуатації автомобілів : зб. наук. праць. - К. : 1997. - С. 28 - 29.
36. Методика і результати експериментального визначення характеристик стійкості руху легкового автомобіля в дорожніх умовах / В.А. Макаров, А.А. Омельченко, В.В. Кондратьєв [та ін.] // Вісник НТУ. - 2007. - № 15. - С. 21- 27.
37. Об обеспечении безопасности дорожного движения / В.А. Попков, В.А. Макаров, В.Н. Дугельный [та ін.] // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2007. - № 3. - С. 24 - 32.
38. Оборудование для экспериментального исследования курсовой устойчивости движения легкового автомобиля / В.А. Макаров, А.А. Омельченко, А.В. Костенко [и др.] // Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2007. - № 3. - С. 48 - 57.
39. Сахно В.П. Идентификация критического множества управляемых параметров модели автомобиля / В.П. Сахно, В.Г. Вербицкий, В.А. Макаров // Автомобильный транспорт. - Х. : ХНАДУ, 2003. - С. 162 - 165.
...Подобные документы
Загальна характеристика та особливості конструкції кузова автомобіля ВАЗ 2105. Опис можливих несправностей кузова легкового автомобіля, їх причини та методи усунення. Заміна заднього крила, даху та панелі задка. Лакофарбові покриття даного кузова.
реферат [6,9 M], добавлен 13.09.2010Тепловий розрахунок чотирьохтактного двигуна легкового автомобіля. Визначення параметрів робочого тіла, дійсного циклу. Побудова індикаторної діаграми. Кінематичний і динамічний розрахунок кривошипно-шатунного механізму. Аналіз врівноваженості двигуна.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 18.12.2013Визначення основних масових параметрів автомобіля. Схема загального компонування автомобіля КАМАЗ 43255. Визначення потужності, вибір та обґрунтування типу двигуна, побудова швидкісної зовнішньої характеристики. Визначення типу трансмісії автомобіля.
контрольная работа [356,9 K], добавлен 14.01.2011Тяговий розрахунок і аналіз тягово-швидкісних властивостей автомобіля. Проектування ведучого моста, гальмової системи, модулятора гальмівних сил з електронним керуванням. Алгоритм функціонування ЕРГС, графіки впливу на гальмівні властивості автомобіля.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 28.07.2011Загальна характеристика легкового автомобіля Москвич 2140. Перелік операцій ТО. Технологія технічного обслуговування автомобіля, його двигуна, трансмісії, ходової частини. Будова двигуна 412, принцип його роботи. Причини відмов, несправностей і дефектів.
курсовая работа [6,8 M], добавлен 07.05.2011Визначення повної автомобіля, потужності двигуна та побудова його зовнішньої характеристики, передаточних чисел трансмісії автомобіля. Вибір шин. Тяговий та потужнісний баланс. Час та шлях розгону автомобіля, його паливно-економічна характеристика.
курсовая работа [112,7 K], добавлен 16.04.2013Аналіз вихідних даних та розробка компонувальної схеми автомобіля. Розробка кінематичної схеми силової передачі автомобіля. Визначення потужності двигуна та його вибір. Визначення кількості передач і передаточних чисел. Проектування карданної передачі.
курсовая работа [63,4 K], добавлен 09.12.2008Забезпечення гарантованої працездатності автомобіля до чергового планового ремонту Призначення, будова і принцип роботи кривошипно-шатунного механізму. Обладнання, пристосування, та інструмент і матеріали, що застосовуються при виконанні ремонту.
курсовая работа [215,4 K], добавлен 27.12.2015Характеристика електрообладнання автомобіля Nissan-Micra. Розробка принципової електричної схеми електрообладнання. Розрахунок та вибір елементів схеми. Розрахунок (вибір) монтажних елементів. Розробка структурної, принципової та монтажної схеми.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 23.02.2011Розрахунок середньої швидкості руху одиночного автомобіля та транспортного потоку. Оцінка пропускної здатності і завантаження, виявлення небезпечних ділянок. Розробка заходів по покращенню умов руху. Заходи щодо проектування каналізованого перетинання.
курсовая работа [552,0 K], добавлен 18.01.2012Оцінка впливу компоновочних параметрів автомобіля на безпеку руху. Аналіз геометричних розмірів робочого місця водія та розташування органів керування. Характеристика гальмівної динамічності. Основні типи рисунку протектора шин та їх характеристики.
дипломная работа [5,4 M], добавлен 03.10.2014Аналіз наукових досягнень українських вчених на сучасному етапі розвитку автомобілебудування в Україні. Безперервний процес зміни компонування та форми автомобіля. Поліпшення його експлуатаційних властивостей та конструкції автомобільних двигунів.
статья [21,1 K], добавлен 22.02.2018Стандарти пасивної та активної безпеки на дорогах. Переваги та недоліки передньоприводного автомобіля. Оцінка впливу його компоновочних параметрів на безпеку руху. Характеристика гальмівної динамічності. Типи рисунку протектора шин та їх характеристики.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 31.10.2014Базова лінійна норма на пробіг автомобіля. Норма на виконання транспортної роботи. Додаткові витрати палива при русі автомобіля з вантажем та при зміні спорядженої маси автомобіля, причепа або напів-причепа. Робота автомобіля в гірській місцевості.
контрольная работа [20,3 K], добавлен 01.04.2014Будова та технічне обслуговування передньої підвіски, регулювання підшипників, амортизаторів та стабілізаторів поперечної стійкості для зменшення крену на поворотах. Шарнірні з'єднання задньої підвіски, порядок її розбирання. Склад ресор автомобіля.
реферат [4,7 M], добавлен 22.09.2010Повна технічна характеристика автомобіля ВАЗ 2104. Техніко-економічне обґрунтування, будова та принцип дії зчеплення автомобіля ВАЗ 2104. Технічне обслуговування автомобіля, характеристика основних неполадок та їх ремонт. Вибір технології і матеріалів.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 23.04.2011Будова, призначення та принцип дії гальмівної системи автомобіля ГАЗ-53. Особливості основних несправностей та методів їх усунення. Рекомендації по технічному огляду зчеплення даного автомобіля. Розрахунки й правила техніки безпеки під час ремонту.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 26.04.2011Загальна будова та призначення системи мащення в механізмі автомобіля. Особливості та порядок технічного обслуговування системи мащення автомобіля ГАЗ-24 "Волга". Визначення оптимальної норм витрат оливи при різних періодах роботи автомобільного двигуна.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 15.09.2010Параметри робочого тіла. Процес стиску, згоряння, розширення і випуску. Розрахунок та побудова швидкісної характеристики двигуна, його ефективні показники. Тепловий баланс та динамічний розрахунок двигуна, розробка та конструювання його деталей.
курсовая работа [178,2 K], добавлен 14.12.2010Проектування двоосного автомобіля: визначення положення центра мас по довжині геометричних осей обертання відповідно переднього і заднього мостів; визначення вертикальної координати центру маси; розрахунок навантажень на осі та уточнення їх кількості.
лабораторная работа [232,4 K], добавлен 09.12.2013
