Грузовые автомобили

Грузовой автотранспорт. Многоосные автомобили

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

С точки зрения аналитической механики многоосный автомобиль в общем случае движения без абсолютного скольжения колес представляет собой сложную динамическую неголономную систему. Исследовать эту систему нужно по законам неголоном-ных связей. Уравнения движения экипажа на баллонных колесах, составленные с учетом неголономных связей [12], получены с использованием теории М. В. Келдыша о качении упругого колеса с рядом важных допущений: постоянство скорости, малые отклонения от заданного направления движения и др. Даже при этих допущениях и соответствующей линеаризации уравнения имеют (2гп + п)-й порядок (где m — число принятых обобщенных координат системы, п — число осей). Поэтому такие уравнения

для решения практических задач малопригодны. Необходимо по-     

низить   порядок   характеристического   уравнения   и упростить      

задачу.           

Существует ряд других методов решения и упрощения зада-   

чи поворота многоосного автомобиля.   Для достижения    целей      

сравнительного анализа схем следует принять ряд допущений           

[3], так как они больше соответствуют условиям задачи. Общие         

уравнения поворота уточнить с целью получения   возможности

решения задачи динамического поворота.

Общая расчетная схема сил, действующих на автомобиль с лю-         

бым числом осей и с любой схемой поворота

Все силы считаем действующими в горизонтальной плоскости и      

решаем плоскостную задачу; касательные силы на колесах при-         

нимаем приложенными к продольной оси. Расчет будем вести по    

углам поворота и углам увода осей, равным полусумме соответ-       

ствующих углов поворота колес оси. Действие крена на поворот       

не учитываем.          

Из внешних сопротивлений прежде всего следует рассмотреть          

момент сопротивления повороту Мс, который    можно выразить     

алгебраической суммой моментов, действующих на автомобиль        

при повороте

При повороте автомобиля .происходит сложное взаимодействие колеса с поверхностью дороги и с грунтом. К сожалению, это взаимодействие мало изучено, совершенно отсутствуют данные по взаимодействию колесной опоры многоопорного автомобиля. На колесо действуют реакции грунта, создающие сопротивление повороту автомобиля. Эти реакции имеют различную природу и зависят как от характеристик шины и режима движения, так и от состояния грунта. В плоскости контакта колеса с поверхностью дороги в общем случае действуют силы трения и силы деформации грунта, возникающие вследствие его среза и нагребования. Эти силы действуют как в продольной, так и в поперечной плоскостях.

Продольные силы принято относить к силам сопротивления качению от деформаций грунта и шины. Силы в поперечной плоскости зависят главным образом от радиуса поворота и угловой скорости шины. Очевидно, при малых радиусах поворота и на деформируемых грунтах эти силы могут быть большими, а при больших радиусах и на твердой поверхности — малыми. Многое зависит от того, какое это колесо —управляемое или неуправляемое.

Математически описать все явления, сопровождающие взаимодействие шин с грунтом при повороте, пока невозможно. Существует несколько приближенных методов расчета момента сопротивления колеса. Один из них [2] основывается на экспериментальном определении коэффициента сопротивления повороту цп колеса данного автомобиля в данных условиях. В связи с тем, что большое число факторов влияет на этот коэффициент, точные значения его получить очень трудно и ставить задачу по накоплению таких данных нет смысла из-за большой приближенности этого метода. Более точные данные можно получить, рассчитывая момент сопротивления повороту шин через стабилизирующий момент [4 и 18].

На многоосных автомобилях приходится учитывать и второе слагаемое уравнения. На этих автомобилях для повышения проходимости, как правило, ставят или муфты свободного хода, или дифференциалы с определенным коэффициентом блокировки, в связи с чем при повороте силы тяги на левых и правых колесах оказываются неравными. Так, при наличии муфт свободного хода на колесах забегающей стороны сила тяги равна нулю, движение автомобиля происходит благодаря силе тяги на колесах отстающей стороны.

Таким образом, общий момент сопротивления повороту многоосных автомобилей даже при установившемся повороте значителен и пренебрегать им нельзя. Все прочие внешние силы, действующие на автомобиль, на схеме приведены к двум составляющим Рх и Ру. Они являются заданными силами. Приведение сил к осям координат учтем моментом приведения М0. Сила Рх включает силу сопротивления воздуха, силу тяги на крюке, составляющую силы тяжести, продольную силу инерции, зависящую от изменения скорости поступательного движения, и другие продольные силы. Сила Ру может включать прежде всего проекцию боковой инерционной силы Ц на ось у, зависящую от скорости и радиуса поворота автомобиля, составляющую силы тяжести и другие внешние поперечные силы. Продольные и боковые реакции на колесах {Pi и У,) являются искомыми силами, зависящими от режима и условий поворота.

Проведенный анализ действующих сил и моментов показывает, что задача по исследованию поворота автомобиля в общем виде много раз статически неопределима. Решение ее возможно при условии применения дополнительных уравнений упругости и геометрических связей, а также принятия дополнительных допущений и использования определенных приемов решения задачи.

Приведенный коэффициент сопротивления уводу шины и грунта Ki в данной зависимости принят величиной постоянной. что верно для одного частного случая, когда движение осуществляется по твердой дороге и с малыми боковыми и тангенциальными силами на колесах. В общем случае эта зависимость нелинейна, аналитическое выражение ее неизвестно, так как коэффициент Кь зависит от многих факторов. Главными из них являются радиальная и тангенциальная силы на колесе, тип шины и давление в ней, состояние грунта, сцепление колеса с грунтом, скорость движения колеса и др. Учесть все это многообразие можно на основании экспериментальных и расчетных данных, которые должны дать для каждой шины семейство графических зависимостей, используемых при решении задачи [4].

Для упрощения задачи на первом этапе в исследованиях примем приближенную зависимость, что прл решении задачи сравнения различных схем рулевого управления не внесет существенной погрешности, если учитывать последующую экспериментальную проверку.

Тангенциальные силы определяют в два этапа. На первом этапе их рассчитывают по зависимостям с учетом значений кинематического несоответствия, определяемых по теоретическому радиусу поворота. Внешние силы сопротивления определяют с учетом момента сопротивления повороту колес по зависимости. На втором этапе, если действительный радиус поворота окажется значительно отличающимся от теоретического, проводят уточнение распределения сил тяги по осям.

В случае неблокированного привода мостов автомобиля тангенциальные силы определяют по характеристикам механизмов, устанавливаемых между мостами (дифференциалов, муфт свободного хода и др.). В этом случае задача упрощается. Полученной системы уравнений достаточно для определения силовых и кинематических характеристик поворота. Уравнения действительны в пределах упругих деформаций шин и грунта. За пределами упругости начинается абсолютное скольжение шины.

Как показали эксперименты, полное или частичное абсолют

ное скольжение шин отдельных колес многоосных автомобилей

происходит практически на всех режимах поворота независимо

от скорости и радиусов.