АВТОКОЛЕБАНИЯ КЕРОВАНИХ КОЛІС (ШІММІ)

При великих швидкостях руху автомобіля виникає особливий вид коливань керованих коліс - автоколебания. Їх особливість в тому, що для їх підтримки не потрібна періодично змінюється зовнішня сила. Для покриття витрат енергії, що розсіюється при таких коливаннях на неминуче тертя, досить мати постійну за величиною і напрямком силу, діючу на систему, що володіє властивостями, необхідними для збудження автоколивань. Прикладом автоколебаний може, наприклад, служити коливальний рух скрипкової струни, що викликається рівномірним рухом по ній смичка.

Явище шіммі проявляється в тому, що в певному діапазоні швидкостей у автомобіля з цілком справним рульовим керуванням і повністю врівноваженими колесами на абсолютно гладкій дорозі можуть виникати незгасаючі коливання коліс щодо осей повороту при повністю нерухомому рульовому колесі. Частота цих коливань, в залежності від конструктивних особливостей рульового управління і підвіски, лежить в межах 10 ... 30 Гц, а амплітуда (при несприятливих умовах) може досягати декількох 1радусов. Наявність таких коливань істотно ускладнює керування автомобілем і, крім того, призводить до прискореного зносу шин і шарнірів рульових тяг, а іноді і до поломок деталей рульового управління.

Однією з основних причин виникнення автоколивань керованих коліс автомобіля є наявність гіроскопічною і пружною зв'язку між коливаннями керованої осі автомобіля в поперечній площині і поворотами коліс щодо осей повороту. З теорії гіроскопів відомо, що при повороті осі обертання швидко обертового тіла (гіроскопа) виникає момент, що діє на цю вісь в площині, перпендикулярній тій, в якій відбувається сс поворот (гироскопический момент). На рис. 53 гироскопический момент буде діяти перпендикулярно площині креслення. Кожне з керованих коліс автомобіля також є гіроскоп, вісь якого може нахилятися як у вертикальній площині за рахунок деформації шин (рис. 53), так і в горизонтальній щодо осі повороту колеса. Як уже зазначалося, через пружності деталей рульового управління поворот керованих коліс щодо осей повороту може відбуватися і при закріпленому рульовому колесі. На рис. 53 пружне рульове управління умовно замінено нружі- ної З р у .

Нехай в результаті якого-небудь одиничного імпульсу відбудеться нахил передньої осі, як показано на рис. 53. Такий одиничний імпульс може з'явитися, наприклад, наслідком наїзду одного з коліс на одиничну нерівність, розташовану на дорозі. Якби такий нахил стався у нерухомого автомобіля (при невращающихся колесах), то в результаті пружності шин виникли б коливання осі в поперечній площині (площині креслення), однак через тертя в деталях підвіски, втрат на гістерезис в шинах і особливо опору амортизаторів підвіски ці коливання були б швидко погашені.

11ри русі автомобіля і повороті осі обертання колеса на кожне колесо буде діяти гіроскопічний момент М г | , Який прагне повернути колеса навколо осі повороту навіть при нерухомому рульовому колесі. Цей поворот викличе появу гироскопического моменту М г "який за законами теорії гіроскопа буде діяти в площині, перпендикулярній площині повороту коліс навколо осей повороту, т. З. у вертикальній площині (рис. 53), і викликає поворот осі за рахунок деформації шин.

При певних умовах (швидкість руху, параметри підвіски і рульового управління) напрямок гироскопического моменту збігається з напрямком дії пружних сил шин, т. Е. Підтримує коливання у вертикальній площині. Таким же чином гіроскопічні моменти, що виникають в результаті нахилу осей коліс у вертикальній площині, підтримують коливання коліс навколо осей повороту. У зв'язку з цим виникають коливання, незважаючи на втрати енергії, які супроводжують

Схема виникнення автоколивань

Мал. 53. Схема виникнення автоколивань

коливання коліс у вертикальній площині і щодо осей повороту, виявляються незатухающими.

Для заповнення втрат енергії при коливаннях коліс необхідний стороннє джерело, в той час як гіроскопічні пружні моменти є внутрішніми силами системи «підвіска-рульове управління». Зовнішнім джерелом, що заповнює втрати, є енергія двигуна. При поворотах коліс щодо осей повороту збільшується опір їх коченню, а отже, і необхідна для руху автомобіля потужність двигуна. Якщо при виникненні автоколивань не збільшити потужність, що підводиться до ведучих коліс, то швидкість автомобіля буде зменшуватися, а разом з цим будуть затухати і автоколивання. Таким чином, упругогіроскопіческая зв'язок між коливаннями коліс у вертикальній і горизонтальній площинах служить тільки для перетворення постійної у напрямку зовнішньої сили опору коченню в періодично змінюються внутрішні сили, що підтримують коливальний процес.

Наявність пружно-гіроскопічною зв'язку між коливаннями коліс в поперечній площині і поворотами коліс щодо осей повороту є не єдиною причиною виникнення автоколивань керованих коліс. Наприклад, вивчаючи причини автоколивань носового колеса триколісного шасі важких літаків, М. В. Келдиш встановив, що виникнення автоколивань керованих коліс можливо без їх нахилів в поперечній площині. У цьому випадку причиною автоколивань є особливі процеси, що відбуваються в контакті еластичних коліс з опорною поверхнею при їх коченні з відведенням. Роботи, проведені останнім часом, показують, що висновки М. В. Келдиша можуть бути поширені і на керовані колеса автомобіля.

Основним способом усунення або, принаймні, зменшення автоколивань є застосування незалежних підвісок передніх коліс.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >