Несущая система

Нагрузки, прикладываемые при медленном движении автомобиля к его несущей системе через переднюю и заднюю подвески, складываются из нагрузок для неподвижного автомобиля, стоящего на горизонтальном ровном участке дороги, и дополнительных нагрузок, возникающих при подъеме одного из колес на неровности дороги (рис.1.14).

 

а) б)

Рис.1.14

(151)

Если центр массы автомобиля лежит в плоскости симметрии (рис.1.14, а), то нагрузка на колеса правой и левой стороны будет одинаковой:

R_nn = R_m = 0, 5m_ag (b / L), R_3n = R_3n = 0, 5m_ag (a / L),

где m_a - масса автомобиля; а и b - расстояния от центра массы автомобиля, соответственно, до осей передних и задних колес, L - база автомобиля.

При этом, несущая система будет нагружаться симметричными усилиями, вызывающими ее

изгиб.

Когда одно из колес, например переднее левое, будет поднято неровностью дороги относительно остальных (рис. 1.14, б), то оно получит дополнительную нагрузку, а нагрузка на противоположное ему правое колесо соответственно уменьшится. При этом на нагрузку, действующую на колеса автомобиля, стоящего на горизонтальном и ровном участке дороги, будет накладываться крутящий момент относительно продольной оси, который уравновешивается моментом, создаваемым нагрузкой, приходящейся на задние колеса.

Если принять несущую систему абсолютно жесткой, то случаю отрыва колеса от поверхности дороги будет соответствовать высота неровности

в

h — f + f + В

f f ^+^+9 В 3 S„

o J ШП J np S ⁿ

B₃ S₃

где f_0p, f₀₃ - прогиб шин соответственно передних и задних колес, f_pn, f_p3 - прогиб рессор, соответственно, передней и задней подвесок, В_П, Б₃ - колея колес, соответственно, передних и задних; S_n, S₃ - колея рессор, соответственно, переднего и заднего мостов.

Если несущая система не является абсолютно жесткой и закручивается на длине базы на угол 9, то высота неровности

В. _П

h _ f I f П | Я

o J ШП J np S П

Если заменить в этом выражении значения деформаций на жесткости и соответствующие силовые факторы

L — R /, f_p — RB /(C p S), 9— RB /(2c„)

f f Jm.3 + J P3

(^c₉ - угловая жесткость несущей системы), то получим

1 + 1 Бп2 + Я ~ Bn ШП pn П

В. 3 В П

К — R

■ + --- Чт + -

(1.52)

с В с S' 2с у Ш3 3 рз^з 9 у

 

Если h_o будет меньше или равно некоторому значению hh неровности, зависящему от качества и состояния дороги, то крутящий момент в несущей системе

M — 0, 5Ш, (1.53)

где R и В - соответственно, нагрузка, приходящаяся на менее нагруженный из мостов, и значение соответствующей колеи.

Если же h_o будет больше К, то не будет происходить отрыва колеса от дороги, и крутящий момент в несущей системе

M — 0, 5 RBh' / h_o

Высоту неровности h при расчетах следует принимать для легковых автомобилей равной ±20 см, а для грузовых ±30 см.

Для автомобилей с жесткой на кручение несущей системой при мягкой подвеске и шинах (легковые автомобили и автобусы) слагаемое B_n (2c_v) уравнения (1.52) пренебрежимо мало, и неровности дороги, в основном, компенсируются за счет деформации шин и подвески. При этом, может иметь место случай, когда M = 0.5RB. В случае податливой на кручение несущей системы при относительно жесткой подвеске (грузовые автомобили) B_n (2с^) во много раз больше, и неровности дороги, в основном, компенсируются за счет податливости несущей системы. При этом случай M = 0, 5RB обычно не может иметь места.

На основе изложенного различают два принципиально отличных типа несущих систем: жестких и податливых на кручение.

Для наиболее обычного случая, когда нагрузка на передний мост меньше, чем на задний и переднее колесо будет поднято неровностью дороги, нагрузки на колеса при жесткой на кручение несущей системе (M = 0, 5RB) составят:

(1.55)

а при податливой на кручение несущей системе (M = 0, 5RBhh / h_o):

(1.56)

Во время движения автомобиля по неровной дороге в результате динамического воздействия нагрузки на колеса увеличиваются. Однако, участки плохой дороги и высокие неровности водитель переезжает с низкой скоростью. Поэтому вертикальные ускорения подрессоренной части автомобиля в самых неблагоприятных условиях не превышают 2, 5g, а закручивающий момент для автомобиля полной массы равен m_agbB_n / 2L.

Выведенные выше соотношения для зависимых подвесок применимы и для независимых подвесок, если вместо колеи рессор S использовать колею B и, соответственно, пересчитанные значения жесткости c_p упругих элементов.

При движении автомобиля на несущую систему действуют динамические нагрузки. Основной причиной возникновления симметричных динамических нагрузок являются силы инерции подрессоренных масс, действующие при колебаниях автомобиля. Кососимметричные составляющие прогибов подвески вызывают бортовую качку и кручение рамы.

(1.57)

Изгибающая динамическая нагрузка определяется распределением статической нагрузки и значениями вертикальных ускорений в точках приложения статической нагрузки

Рдин = ^Pcm^{ai /} g,

где a - ускорение (м/сек²).

Коэффициент динамической нагрузки в отдельных точках несущей системы имеет разные значения

 

(1.58)

Предельные изгибающие динамические нагрузки характеризуются коэффициентом динамической нагрузки: для грузовых автомобилей кд = 2...2, 5, для автобусов - кд = 1, 5...2, для легковых автомобилей - кд = 1, 1...1, 5.