Что такое плавность хода автомобиля
Перейти к содержимому

Что такое плавность хода автомобиля

  • автор:

[видос] Плавность хода.

Текст специально для офисных бездельников, которые не хотят палиться перед начальством в наушниках:

Как вы поняли, здесь пойдёт речь о том, что заставляет ваш позвоночник осыпаться в трусы.
Плавность хода оценивается частотой колебания кузова с грузом и пассажирами на подвеске.
Наиболее комфортная для человека частота колебаний – это естественная для на нас, которую мы испытываем при ходьбе, то есть примерно 1 герц.
Если выше, то жестко, а если ниже, то может укачивать.
Достижение этого параметра обеспечивается соответствием жесткости упругого элемента приходящейся на него массе кузова с грузом и пассажирами.
То есть, на тяжелом автомобиле пружины должны быть жестче чем на лёгком при равной плавности хода.
Но одно получается фактически неизменно: статический прогиб упругого элемента, и он должен быть равен примерно 25 сантиметров.
То есть, это разница между высотой пружины в свободном состоянии вне автомобиля и её высотой в подвеске, под массой кузова автомобиля с пассажирами и грузом.
При чём, в приведённом к колесу виде. В одних подвесках пружины работают напрямую, а в других через рычаг. Вот эту рычажность нужно учитывать.
К сожалению, по ряду объективных причин, на практике так получается очень редко, и в реальности на большинстве современных автомобилей жесткость подвески гораздо выше желаемой.
Во-первых, при низкой жесткости сложно добиться необходимой энергоёмкости. То есть, чтобы мягкую подвеску не пробивало при наезде на препятствия, необходимо делать большой ход сжатия.
Большой ход сжатия мешают сделать 2 вещи: ограничения по компоновке и ограничения по кинематике подвески.
Все рычаги подвески работают по радиусам и при большом ходе увеличиваются нежелательные взаимные перемещения элементов подвески.
Частично проблему энергоёмкости решают применением буферов сжатия.
В этом случае, при сильных ходах, после касания буферов, жесткость подвески складывается из жесткости пружины и жесткости резинового буфера.
Буферы также бывают сложной формы, которая обеспечивает многоступенчатую характеристику. В начале сжатия буфера он сжимается по всей длине, потом узкие части смыкаются, и жесткость увеличивается ещё сильнее.
Естественно, при достижении буфера ходом подвески, плавность хода выходит за рамки комфорта.
Чем меньше и легче легковой автомобиль, тем сложнее добиться на нём хорошей плавности хода.
Чем автомобиль легче – тем мягче требуется пружина для обеспечения комфортной частоты колебаний. А чем мягче пружина – тем сильнее высота посадки автомобиля на подвеске зависит от его загрузки, а вместе с этим и кинематика подвески. А 4-5 не менее жирных задниц в него по любому нужно посадить.
И чем меньше автомобиль – тем как правило короче рычаги подвески, меньше радиусы по которым они работают и тем меньше допустима разница уровня. Поэтому, как правило, чем меньше и легче автомобиль – тем сильнее приходится приносить комфорт в жертву грузоподъёмности и кинематике.
Ситуацию может спасти только пневматическая или гидропневматическая повдески. С такими подвесками высота посадки кузова на подвеске не зависит от загрузки. Преимущество колоссальное! Но, это дорого и хлопотно и применяется только на автомобилях бизнес и премиум класса.
Стабилизатор поперечной устойчивости предназначен для увеличения угловой жесткости подвески. Угловая жесткость подвески – это жесткость сопротивления подвески крену кузова под действием центробежной силы. Необходимо это для двух целей. Во-первых, для того, чтобы положение рычагов подвески при крене в поворотах не выходило за предельно допустимые с точки зрения кинематики. Во-вторых, для обеспечения заданного соотношения угловых жесткостей, что нужно для управляемости, о которой я расскажу в соответствующей серии.
К сожалению, применение стабилизатора имеет негативный эффект на плавность хода. Когда автомобиль наезжает на препятствие обоими колёсами оси, стабилизатор на плавность хода не влияет. Однако, при наезде на препятствие одним колесом, суммарная жесткость складывается из жесткости пружины и жесткости стабилизатора.
Также существует поверие, что на плавность хода влияют шины. Я могу сказать так. Если ваши шины положительно повлияли на плавность хода, значит они либо спущены, либо по какой-то другой причине слишком сильно склонны к деформации, что означает повышенное сопротивление движению, расход топлива, плохую динамику и скорее всего сильный увод. Жесткость нормальной шины настолько высока в сравнении с жесткостью подвески автомобиля, что её влияние на плавность хода ничтожна.
И усилие амортизаторов тоже оказывает весьма косвенное влияние на плавность хода, кроме ситуаций, когда они начинают подклинивать от перегрева или наоборот застывания масла в них на адском морозе.
Уже лет 70 автопром мира ведёт исследования по активным подвескам, но по сей день, не существует ни одной серийной модели с ПОЛНОЦЕННОЙ активной подвеской.
В теории идея проста как всё гениальное: датчик перед колесом сканирует профиль дороги, а подвеска колесом обкатывает все неровности. Как результат – идеально гладкое движение кузова.
Даже ЗиЛ членовоз с такой подвеской испытывали ещё в 70-ых годах прошлого века.
Всё это очень красиво выглядит на рекламных роликах компаний, ведущих разработки.
Но, в реальности есть ряд проблем, пока мешающих активной подвеске стать серийным решением.
1) Огромные энергозатраты на работу исполнительных механизмов подвески.
2) Адекватность показаний датчиков при движении по уплотняемым опорным поверхностям. То есть, грунт или снег.
3) Отработка нештатных ситуаций, например занос.
4) Плохая информативность для водителя. Не чувствуется ни скорость, ни сцепление с дорогой.
Поэтому, по настоящее время, существуют только такие серийные варианты подобной подвески, которые могут быть притянуты к понятию «активной» подвески разве что за уши.
Чем и занимается маркетинг их производителей. То есть, в очень урезанном варианте.
Хотя, даже в урезанном варианте эта технология может давать неплохую прибавку плавности хода.
Естественно, всё это очень дорогие накрутки к стоимости владения автомобилем. Применение разумно только для премиум класса.
Подводя итог по плавности хода, можно сказать, что для коротких поездок по ровному асфальту подходит и маленький жесткий автомобиль, то есть например, если вы живёте в городе и работаете в офисе.
А вот для длинных поездок по плохим дорогам лучше иметь мягкий, большой и тяжелый. Это например, если вы живёте в деревне в нескольких десятках километров от города, в который часто ездите по делам, но туда ведёт разбитая дорога.
Но вообще говоря, учитывая наш климат, при котором дороги превращаются в адский танкодром после первой зимней оттепели, применение маленьких жестких автомобилей евроазиатского образца в нашей стране не кажется мне хорошей идеей.

Плавность хода автомобилей

При эксплуатации подвижного состава основными устройствами, защищающими его от динамических воздействий дороги и сводящими колебания и вибрации к приемлемому уровню, являются подвески и шины.

Опытом установлено, что дорожные неровности, вызывающие ко­лебания подвижного состава, ведут к значительному снижению тех­нико-эксплуатационных и экономических показателей. Это проявля­ется в снижении провозных возможностей подвижного состава вслед­ствие уменьшения средней скорости доставки грузов и пассажиров, возрастания расходов на техническое обслуживание и ремонт.

Для уменьшения этих потерь могут быть использованы два направ­ления:

  • строительство дорог с усовершенствованным покрытием
  • создание более качественной подвески

Наряду с этим при длительной езде в подвижном составе вследст­вие колебания кузова у водителя и пассажиров часто появляются ус­талость и другие неприятные ощущения. Это приводит к снижению производительности труда водителей.

Подвески гусеничных машин

Плавность хода ⭐ подвижного состава автомобильного тран­спорта — это возможность длительной езды по различным доро­гам без утомления или тягостных ощущений у пассажиров, обеспечи­вая при этом высокие скорости движения. Кроме того, к плавности хода подвижного состава в ряде случаев предъявляют требования по обеспечению сохранности перевозимых грузов.

При анализе плавности хода выделяют две основные составные части конструкции подвески:

  • подрессоренные
  • неподрессоренные

Подрессоренная часть включает в себя все агрегаты и узлы (кузов, двигатель, кабина и др.), масса которых воспринимается упругими элементами подвески.

Неподрессоренные части включают в себя все агрегаты и узлы, масса которых не воспринимается рессорами (мосты, колеса). Детали, которые крепят подрессоренные и неподрессоренные массы (упругие элементы, карданные валы, рычаги подвески и амортизаторов, реак­тивные штанги), условно делят пополам и относят соответственно к подрессоренным и неподрессоренным массам.

ПЛАВНОСТЬ ХОДА АВТОМОБИЛЯ

Плавностью хода автомобиля называют совокупность его свойств, характеризующих возможность длительного движения по неровным дорогам в интервале эксплуатационных скоростей без возбуждения неприятных ощущений и быстрой утомляемости у водителя и пассажиров, повреждения грузов и возникновения чрезмерных динамических нагрузок в элементах самого автомобиля.

Основными оценочными показателями плавности хода являются уровни вибронагружснности водителя, пассажиров, грузов и характерных элементов шасси и кузова. Оценка уровня вибронагружснности производится по средним квадратичным значениям ускорений колебаний (виброускорений) или скоростей колебаний (виброскоростей) в вертикальном и горизонтальном направлениях.

Любая реальная дорога представляет собой поверхность со случайно расположенными неровностями. При наезде колес автомобиля на дорожные неровности возникают динамические силы, передающиеся на все его элементы, водителя и пассажиров, находящихся в автомобиле, а также перевозимые грузы. Основными элементами, защищающими автомобиль от динамических воздействий дороги и сводящими колебания и вибрации к приемлемому уровню, являются подвеска и шины.

Колебания автомобиля, вызываемые неровностями дороги, ведут, как правило, к ухудшению всех его эксплуатационных свойств тем в большей степени, чем хуже качество дороги и плавность хода автомобиля. В частности, из-за необходимости ограничивать скорости движения и увеличивать простои, вызываемые отказами, возникающими в результате больших динамических нагрузок в различных узлах автомобиля, ухудшение плавности хода приводит к снижению производительности автомобиля, возрастанию расходов на техническое обслуживание и ремонты, что, в конце концов, ведет к увеличению себестоимости перевозок.

Быстрая утомляемость водителя у автомобилей с плохой плавностью хода оказывает существенное влияние на безопасность движения.

Приемлемость уровня колебаний, возникающих у автомобилей при их движении по реальным дорогам, прежде всего, оценивается по результатам влияния этих колебаний на водителя и пассажиров. Известно много работ, направленных на отыскание измерителей и показателей ощущений, служащих для оценки плавности хода автомобилей. Однако в результате этих работ пока еще не выработаны общепризнанные показатели и нормы, которые позволили бы всесторонне оценивать плавность хода различных автомобилей.

Приближенную оценку плавности хода можно осуществлять, сравнивая измерители колебаний, возникающих при движении автомобиля по реальным дорогам, с соответствующими измерителями, характеризующими колебания человека в процессе ходьбы. К таким колебаниям человек привыкает с детства, и если показатели его колебаний в автомобиле нс превышают возникающих при ходьбе, то плавность хода автомобиля будет приемлемой.

Оценка указанных колебаний может производиться по двум основным параметрам — частоте и среднеквадратичным вертикальным ускорениям. Наиболее приемлемыми можно считать частоты колебаний, равные 1,2. 2 Гц.

Среднеквадратичные вертикальные ускорения не должны при этом превышать:

  • • для предела комфорта — 0,1 g;
  • • для предела удобной езды — 0,25 g;
  • • при непродолжительном действии — 0,40 g.

Глава 4. Колеса и подвеска

Колебания автомобиля. Колебания автомобиля влияют практически на все основные эксплуатационные свойства машины: комфортабельность и плавность хода, устойчивость и управляемость и даже расход топлива.

Колебания возрастают с увеличением скорости движения, повышением мощности двигателя, существенное влияние на колебания оказывает качество дороги.

Колебания и вибрации в автомобилях являются источником шума. Колебания, вибрации и шум оказывают вредное воздействие на водителя, пассажиров и окружающую среду.

Установлены нормы и стандарты, определяющие допустимые уровни колебаний, вибраций и шумов автомобилей. От этих показателей зависят качество и цена легкового автомобиля.

Испытания автомобилей на определение уровня колебаний, вибраций и шума проводятся в лабораториях и на специальных дорогах автополигонов.

Сделать легковой автомобиль, в котором отсутствуют колебания, вибрации и шум, невозможно, как невозможно построить вечный двигатель. Однако вполне возможно создать автомобиль с минимальными уровнями колебаний, вибраций и шума.

Колебания возникают прежде всего при взаимодействии колес с поверхностью дороги. В результате прогиба пневматических шин и деформации подвески колеса и кузов совершают сложные колебания (рис. 4.11). По колебаниям колес судят об устойчивости и управляемости автомобиля. Колебания кузова непосредственно определяют плавность хода.

В зависимости от качества дорожного покрытия и скорости движения колебания автомобиля могут происходить с разными частотами и ускорениями. Так, частоты колебаний кузова и колес лежат в пределах 0,5. 22 колебаний в секунду, или 0,5. 22 Гц. Уровень ускорений колес может превосходить земное ускорение свободного падения g более чем в 10 раз. В то же время ускорения кузова редко превосходят величину g более чем в 1,5 раза.

Автомобильное колесо является источником колебаний, на возникновение которых влияют наличие рисунка протектора, каркас из металлокорда, недостаточная балансировка, а также работа тормозов. Частота этих колебаний достигает величины в несколько тысяч герц. Такие колебания называют вибрациями. Вибрации с высокими частотами также возбуждаются двигателями, трансмиссиями и различным оборудованием, установленным на автомобиле: вентиляторы, отопители, кондиционеры и др.

Сложные колебания кузова существенно влияют на здоровье и состояние водителя, пассажиров и сохранность перевозимого груза. Естественно поэтому стремление конструкторов легковых автомобилей ограничить колебания кузова. Сложный характер колебательных движений кузова может проявляться в вертикальном и горизонтальном направлениях. Кроме того, возможны и угловые колебания кузова. (Различают продольные и поперечные горизонтальные колебания кузова.) Горизонтальные колебания вдоль продольной оси называются подергиванием и в значительной степени гасятся с помощью подвески колес.

Колебания вдоль продольной оси проявляются при торможении и разгоне, но не могут быть определяющими для плавности хода. Горизонтальные колебания вдоль поперечной оси кузова (боковые колебания) возможны лишь за счет боковой деформации шин. В результате использования подвески колес кузов совершает главным образом вертикальные, продольно-угловые и поперечно-угловые колебания/Перечисленные колебания и определяют плавность хода автомобиля.

Оценка плавности хода автомобиля. Что же такое плавность хода и почему ей уделяется особое внимание при проектировании, экспуатации и сравнительной оценке различных легковых автомобилей? Конечно, плавность хода зависит не только от конструкции автомобиля и его подвески, но и от качества дорожного покрытия и скорости движения. Можно дать следующее определение: плавностью хода называется свойство автомобиля обеспечивать защиту водителя, пассажиров и перевозимого груза от колебаний и вибраций, толчков и ударов, возникающих в результате взаимодействия колес с дорогой.

• Само понятие «плавность хода» возникло давно. Каретных дел мастера искусно делали подвеску экипажей с конной тягой, добиваясь высокой плавности хода. Подвеска старинных карет была весьма мягкой, имела длинные рессоры с большим прогибом и малой жесткостью. Любопытно, что по этим параметрам она превосходила подвески колес многих современных автомобилей. В начале своего пути автомобили имели далеко не рекордные скорости среди наземных транспортных средств. Например, в 1894 г. во время первых автомобильных гонок Париж — Руан автомобили с двигателями Даймлера показали среднюю скорость 20,5 км/ч. Однако за первые 10. 15 лет существования автомобиля резко возросла его скорость, превысив 100 км/ч.

Первые мировые рекорды скорости принадлежали автомобилям с электромоторами (электромобили). В 1898 г. электромобиль Шарля Жанто (Франция) с двумя электромоторами (общая мощность.36 л.с.) установил первый в мире абсолютный рекорд скорости 63,149 км/ч, а в 1899 г. электромобиль «Всегда недовольный» бельгийца Камиля Женатци (мощность электромотора 40 л. с.) превзошел стокилометровый барьер— 105, 876 км/ч. Однако электромобильные рекорды продержались недолго. В 1902 г. француз Анри Фурнье на автомобиле «Морс» с бензиновым двигателем в 60 л.с. повысил абсолютный рекорд до 123,772 км/ч.

Прохождение автомобилями рубежа скорости 100 км/ч не обошлось без жертв. На гонках Париж — Мадрид в 1903 г. из-за высокой скорости (более 100 км/ч), плохой дороги, пыли, низкой плавности хода произошли катастрофы, и французское правительство запретило продолжать гонки. Автомобили конной тягой были доставлены на железную дорогу.

В 1904 г. молодой Генри Форд на своем автомобиле «Стрела» достиг скорости 147 км/ч.

О комфортабельности и плавности хода первых рекордных автомобилей можно судить по машине Форда «Стрела», у которой ведущие колеса жестко крепились к раме, а моторы не имели глушителей. Почему водитель не вылетел из своего сиденья, держась лишь за рукоятку управления, абсолютно неясно. Самое важное было — скорость.

Скорость в 205,443 км/ч в 1906 г. была достигнута на гоночном автомобиле «Ракета» американской фирмы «Стенлей». Машина имела паровой двигатель мощностью 150 л.с. Это была «лебединая песня» паровых автомобилей. В 1937 г. на автомобиле «Ауто-Унион», все колеса которого имели независимую подвеску, с мощностью двигателя до 640 л.с. установлен рекорд скорости 406,3 км/ч.

Какие же изобретения и усовершенствования в конструкции автомобиля позволили так быстро наращивать скорость? Основными из них были увеличение мощности двигателя, использование обтекаемых форм кузова, совершенствование рулевого управления и тормозов, и, конечно, важнейшую роль сыграли изобретение пневматической шины и применение независимой подвески колес автомобиля.

С такой подвеской в начале 20-х гг. начал выпускаться в Италии автомобиль «Лямбда». В СССР первым легковым автомобилем с независимой подвеской был знаменитый «ГАЗ М-20» («Победа»). Применение назависимой подвески не только избавило машину от опасных колебаний управляемых колес (явление шимми), но и способствовало существенному улучшению плавности хода. В наши дни дальнейшее повышение плавности хода, устойчивости и управляемости легкового автомобиля немыслимо без применения управляемых (регулируемых) систем подвески.

Очевидно, что плавность хода нуждается в количественной оценке. Однако это не простая задача, при решении которой нельзя полагаться только . на собственные впечатления. Впечатления водителя и пассажиров о плавности хода могут изменяться в зависимости от многих обстоятельств: их возраста, здоровья и др. Полагаться на субъективную оценку нельзя.

Давно известно, что наилучшей плавностью хода обладают автомобили с мягкой подвеской. Снизить жесткость рессор (пружин) можно за счет увеличения их прогиба, а значит, и повышения хода колес относительно кузова. Сделать подвеску мягкой и длинноходной не всегда возможно. Препятствием для увеличения хода колес является не только необходимость в увеличении размеров колесных ниш кузова, но и трудности, связанные с размещением устройств трансмиссии, тормозов и рулевого управления

Статическим называется прогиб рессор (или осадка пружин) при неподвижном автомобиле. По величине статического прогиба можно оценить жесткость подвески и плавность хода.

Наиболее простым и доступным показателем плавности хода является частота собственных колебаний кузова автомобиля. Опыт показывает, что если частота этих колебаний лежит в пределах 0,5. 1,0 Гц, то машина обладает высокой плавностью хода. (Интересно отметить, что указанные частоты совпадают с частотой толчков, которые испытывает человек при ходьбе со скоростью 2. 4 км/ч.)

К сожалению, оба названных показателя плавности хода пригодны лишь для приблизительной, самой общей ее оценки. Более точное представление о плавности хода дают ускорения кузова. Их оценивают в нескольких характерных местах: на сиденьях водителя и пассажиров, на полу, над осями передних и задних колес. На основе многочисленных экспериментальных исследований предложены допустимые значения ускорений кузова и различные методы их определения. Допустимые ускорения представляют в зависимости от частоты колебаний кузова. В специальной литературе имеются таблицы и графики допустимых значений ускорений, превышение которых нежелательно. Например, при вертикальных колебаниях кузова с частотами, близкими к 1 Гц, ускорения не должны превышать 0,8. 1 м/с2. Если сравнить допустимые значения ускорений для вертикальных и горизонтальных колебаний при частотах 1. 2 Гц, то допустимые вертикальные ускорения могут быть в 1,8. 2,8 раза больше, чем горизонтальные.

Находясь в кузове легкового автомобиля, человек испытывает два основных вида сложных колебательных движений: сравнительно медленные колебания с большими амплитудами и быстрые колебания с малыми перемещениями. От колебаний с малыми перемещениями можно защититься с помощью сидений, резиновых опор, прокладок, виброизоляторов и других устройств. Для защиты от колебаний с низкими частотами и большими амплитудами служат упругие подвески колес.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *