Свободные колебания автомобиля
Свободные колебания автомобиля
После проезда неровностей автомобиль на дороге с ровной поверхностью совершает свободные колебания. Собственные частоты и коэффициенты затухании, характеризующие эти колебания, оказывают существенное влияние на поведение автомобиля на дороге с неровной поверхностью.
Число собственных частот и коэффициентов затухания у автомобиля и его элементов достаточно велико. Это объясняется тем, что многие элементы автомобиля можно рассматривать как колебательные системы. Эти системы возникают из-за недостаточной жесткости самих элементов, обусловленной требованиями уменьшения их веса или стоимости, или вследствие упругих связей, создаваемых для уменьшения динамических нагрузок.
При определении соотношения собственных частот автомобиля необходимо исходить из следующих основных положений: собственные частоты не должны совпадать с частотами возмущения, собственные частоты колебаний взаимно влияющих друг на друга элементов не должны совпадать; если совпадение частот неизбежно, то величина затухания должна быть увеличена. Чтобы удовлетворить этим требованиям, необходимо уметь находить собственные частоты и коэффициенты затухания и знать, как их увеличивать или уменьшать, устраняя нежелательные совпадения частот.
Например, радиатор является массой, которую приходится связывать с автомобилем упругими связями: слишком жесткое крепление вызвало бы нагрузки на радиатор из-за колебаний автомобиля и деформаций рамы; слишком малая жесткость связей привела бы к значительным амплитудам колебаний радиатора и потребовала бы увеличения расстояния от радиатора до вентилятора, которое снижает эффективность охлаждения двигателя.
Эти ограничения могут привести к тому, что собственная частота вертикальных колебаний радиатора совпадет с собственными частотами колебаний двигателя на его подвеске или передних неподрессоренных частей на рессорах и шинах. Во время одного исследования оказалось, что при собственной частоте радиатора, близкой к собственной частоте переднего моста (около II гц), ускорения радиатора возросли, как при резонансе. Чтобы уменьшить колебания, можно было снизить собственную частоту до 8—9 гц или повысить ее до 14—16 гц. Уменьшение частоты ниже 8 гц было ограничено увеличением амплитуд перемещений радиатора, а также областью частот, обусловленных частотой вращения коленчатого вала двигателя при холостом ходе (6,5—7,5 гц). Пришлось выбрать более высокий интервал частот (14—16гц).
Собственные частоты колебаний автомобиля
Собственные частоты колебаний автомобиля, особенно высокие вибрационные, определяют обычно опытным путем. Для этого используют источник возмущения (вибратор). Испытания выявляют большое, иногда трудно объяснимое число собственных частот. Удобнее, а иногда предпочтительнее моделирование колебаний на ЭВМ или аналитический расчет, особенно в тех случаях, когда нужно количественно оценить, от каких параметров зависят собственные частоты и коэффициенты затухания.
Рассмотрим свободные колебания автомобиля и способы нахождения собственных частот и коэффициентов затухании расчетным путем. Ограничимся при этом колебаниями кузова и колес, определяющими качество подвески и плавность хода автомобиля. Примем вначале, что весом неподрессоренных частей по сравнению с весом подрессоренной части можно пренебречь.