Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 8
1.1 Рулевая самоповорачиваемость автомобиля и факторы ее определяющие 8
1.2 АБС как обязательный элемент современной тормозной системы легкового автомобиля 17
1.2.1 Структурные схемы установки АБС 20
1.2.2 Рабочий процесс АБС 21
1.3 Влияние основных параметров рулевого управления на рулевую самоповорачиваемость автомобиля 23
1.4 Цель и задачи исследования 30
2. Экспериментальная установка и методика экспериментального исследования 32
2.1 Экспериментальная установка 33
2.2 Оценка возможности осуществления режимов 37
2.2.1 Определение соотношения между углом поворота правого управляемого колеса и ходом штока силового гидроцилиндра 37
2.2.2 Проверка возможности реализации заданных условий торможения автомобиля с АБС 39
2.2.3 Сопряжение гидромеханической и электронно-вычислительной части экспериментальной установки 45
2.2.4 Физические основы формирования поворачивающего момента от разности тормозных сил на одной оси автомобиля с АБС 49
2.2.5 Программное обеспечение 56
2.3 Методика проведения экспериментального исследования 63
2.3.1 Определение приведенной жесткости рулевого управления 66
2.3.2 Определение приведенного демпфирования рулевогоуправления 68
2.3.3 Определение момента инерции дополнительных масс 71
2.3.4 Оценка динамики движения управляемых колес и элементов привода 73
3. Влияние эксплуатационных факторов на самоповорот управляемых колес при торможении автомобиля с АБС 84
3.1 Влияние зазоров в рулевом управлении на самоповорот управляемых колес 84
3.2 Влияние приведенной жесткости рулевого управления на самоповорот управляемых колес 99
4. Влияние конструктивных факторов на самоповорот управляемых колес при торможении автомобиля с АБС 113
4.1 Влияние момента инерции элементов рулевого управления на самоповорот управляемых колес 113
4.1.1 Влияние момента инерции управляемых колес на явление самоповорота 114
4.1.2 Влияние массы средней тяги рулевого привода на самоповорот управляемых колес 125
4.1.3 Влияние момента инерции рулевого колеса на самоповорот управляемых колес 134
4.2 Влияние демпфирования элементов рулевого привода на самоповорот управляемых колес 143
Основные результаты и выводы 153
Литература 156
Приложения 167
- АБС как обязательный элемент современной тормозной системы легкового автомобиля
- Сопряжение гидромеханической и электронно-вычислительной части экспериментальной установки
- Влияние приведенной жесткости рулевого управления на самоповорот управляемых колес
- Влияние массы средней тяги рулевого привода на самоповорот управляемых колес
Введение к работе
Существенное увеличение в последние годы численности автотранспортных средств на дорогах страны серьезно обострило и без того нелегкую, несмотря на принимаемые государственными органами меры, ситуацию. Анализ состояния и динамики аварийности на автомобильном транспорте показывает, что уровень дорожно-транспортного травматизма в России продолжает оставаться чрезвычайно высоким. В 2001 - 2005 годах зарегистрирован значительный рост всех основных показателей аварийности. В 2003 году на территории Российской Федерации зарегистрировано 294267 ДТП, в которых погибли 33602 и получили ранения 243919 человек. При этом число погибших в 100 ДТП в России больше чем в США и в Германии в 9,3 раза, в Швеции и Португалии в 5 раз, в Венгрии в 2,7 раза, а в Польше в 1,5 раза [46]. Значительная доля ДТП (до 70%) совершается при применении водителями режима экстренного торможения и до 60% сопровождается потерей устойчивости и управляемости. На кардинальное улучшение состояния с безопасностью движения в России направлена принятая распоряжением правительства РФ за №1707 от 17.10.05 концепция комплексной федеральной целевой программы "Повышение безопасности дорожного движения в 2006-2012 годах".
Одним из наиболее перспективных направлений повышения активной безопасности автомобиля является применение антиблокировочных систем (АБС), которые позволяют обеспечить устойчивость АТС в режиме экстренного торможения при сохранении или даже повышении тормозной эффективности на различных типах поверхностей дорожного покрытия. По оценкам специалистов по безопасности движения из Германии применение АБС позволит уменьшить число ДТП на 7%, материальный ущерб на 14%, а число пострадавших на 9% [81].
С середины 2004 года каждый новый автомобиль, произведенный в ЕЭС, оснащается АБС [29]. В России с 2003 года все автобусы категории М2,
с числом пассажирских мест свыше 8, обязаны оснащаться АБС [32]. В своем заявлении от 25 июня 2004 г. Глава Федеральной службы по надзору в сфере транспорта Александр Нерадько сообщил, что готовится положение об обязательном оснащении новых российских автомобилей подушками безопасности и АБС, так как конструктивно оснащение уже выпускаемых автомобилей данными системами не предусматривалось, поскольку без изменений в подвеске и рулевом управлении такое решение может привести к обратному эффекту - снижению управляемости автомобиля в режиме торможения.
Применение АБС вносит изменения в рабочий режим затормаживания колеса, когда за время торможения, в отличие от торможения юзом, последнее многократно с определенным циклом проходит область максимального коэффициента сцепления. Это приводит к периодическому изменению продольных реакций опорной поверхности под колесами автомобиля и увеличению абсолютной величины поворачивающего момента, действующего на управляемые колеса, тем самым, увеличивая амплитуду колебаний управляемых колес относительно шкворней в пределах зазоров и упругости рулевого управления. Имея собственную частоту срабатывания, данные системы могут приводить к тому, что при некоторых скоростях могут возникать резонансные явления, резко увеличивающие размах колебаний.
В связи с изложенным, возникает необходимость изучения влияния зазоров, жесткости, демпфирования и приведенного момента инерции элементов рулевого управления на динамику самоповорота управляемых колес и изменение рулевой самоповорачиваемости автомобиля с АБС в процессе торможения.
Диссертация состоит из четырех глав. В первой главе дан анализ выполненных научно-исследовательских работ, посвященных устойчивости и управляемости автомобиля, рассмотрены факторы, влияющие на формирование поворачивающего момента, действующего на управляемые колеса при торможении автомобиля с АБС, показаны основные структурные схемы установки и рабочий процесс АБС, сформулированы задачи исследования.
Во второй главе описана экспериментальная установка, комплекс измерительной и регистрирующей аппаратуры, выявлены и типизированы основные закономерности изменения поворачивающего момента, действующего на управляемые колеса в режиме экстренного торможения автомобиля с АБС, приведена методика экспериментальных исследований.
Третья и четвертые главы посвящены анализу полученных экспериментальных данных о влиянии конструктивных и эксплуатационных параметров рулевого управления на рулевую самоповорачиваемость автомобиля и работу водителя по поддержанию направления движения автомобиля при экстренном торможении в условиях неравномерности действия тормозных механизмов и "микст".
В заключительном разделе даны выводы и рекомендации по итогам проделанной работы.
Диссертация выполнена на кафедре "Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей" Волгоградского государственного технического университета. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю заслуженному деятелю науки РФ, д.т.н., проф. А.А. Ревину за помощь, оказанную в выполнении настоящей работы.
АБС как обязательный элемент современной тормозной системы легкового автомобиля
Одним из наиболее эффективных направлений повышения активной безопасности и обеспечения управляемости в процессе торможения является оснащение автомобилей антиблокировочными системами. На автомобиль эти системы пришли из авиации. Еще в конце шестидесятых годов прошлого века Р. Листер и Р. Кемп провели дорожные испытания легкового автомобиля, оборудованного авиационными АБС с инерционно-механическими датчиками Danlop Macsaret, а в семидесятых годах АБС стали устанавливать уже на серийные автомобили. Первым таким автомобилем стал Mercedes-Benz класса S в 1978 году, а чуть позже такие системы появились на BMW седьмой серии [88].
Первые варианты этих систем были построены на аналоговых процессорах, а потому оказались дорогостоящими в производстве и недостаточно надежными в эксплуатации. Развитие цифровых технологий позволило снизить стоимость АБС, сделать их более компактными, эффективными и надежными. Этапы совершенствования АБС можно проследить на основе сравнения разных поколений систем фирмы "Bosch", являющейся мировым лидером в производстве гидравлических систем регулирования тормозного момента, что отражено в таблице 1.2 [29].
В целом применение АБС было столь успешным, что в 1991 году вышел закон об их обязательной установке на большегрузных автомобилях и автопоездах, а также междугородных автобусах большого класса, эксплуатируемых в странах ЕЭС. В Японии эти требования вступили в силу с 1992 г., в США - с 1993 г. [106]. Директивой 71/320 и Приложением 13 к Правилам 13 ЕЭК ООН законодательно были установлены категории АБС и нормативы тормозной динамичности и устойчивости. Это стало серьезным стимулом к более интенсивному внедрению АБС на различных типах автомобилей (рисунок 1.1) [29]. Лидерами в производстве АБС стали компании "Bosch", "ATE", "GMC", "Ford" (системы для легковых автомобилей с гидравлическим приводом тормозов), "Wabco", "Knorr", "Continental Teves", "Lucas", "Bendix" захватили рынок грузовых автомобилей и автобусов с пневматическими тормозами. Сегодня, благодаря обязательству, принятому автомобильной промышленностью, с середины 2004 года каждый новый автомобиль, произведенный в ЕЭС, оснащается АБС [29].
В России работы по созданию отечественной АБС были начаты по решению Минавтопрома СССР еще в 1976. Вел их специально созданный в НИИавтоприборов отдел электронной автоматики, а в качестве соискателей выступали ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ и НИЦИАМТ. Первые опытные образцы систем с аналоговым блоком управления появились уже к 1981г. Однако, сами разработчики системы выступили с предложением отказаться от аналоговой АБС и перейти на микропроцессорный блок управления. С этого момента аналоговыми АБС занимались только ЗИЛ, МАЗ, КамАЗ и НИЦИАМТ. В результате в 1984 году завершились приемочные испытания оборудованных такими системами КамАЗ-53212, КамАЗ-5320. Дальше всех в модернизации аналоговой АБС продвинулся ЗИЛ. В 1995 году он представил на официальные сертификационные испытания автомобиль ЗИЛ-133Г40, а в 1997 году -ЗИЛ-433100, ЗИЛ-433360, ЗИЛ-5344330, ЗИЛ-442100 и их модификации [60].
По другому направлению - АБС с контроллерами на базе однокристальной микроЭВМ (1830 BE 51) для автобуса ЛиАЗ-5256 и автопоезда с тягачом МАЗ-54321 была представлена только в 1989-90 г. НПО "Автоэлектроникой", НИЦИАМТом, ПО "БелавтоМАЗ" и "ЛИАЗом".
В работе по внедрению АБС на автотранспорте активно участвовали ученые и специалисты вузов (МАДИ, МАМИ, МВГТУ имени Н.Э. Баумана, ХАДИ, СибАДИ и ВолгГТУ) исследуя эксплуатационные свойства, рабочий процесс АБС различных типов и разрабатывая системы диагностирования.
Говоря об АБС для автомобилей с гидравлическим приводом тормозов, следует отметить, что в СССР ими не занималась ни одна государственная структура за исключением ВолгГТУ, который предложил оригинальную рекуперативную АБС для легкового автомобиля ИЖ-2125 [79]. Это объясняется тем, что АБС на таких автомобилях рассматривали лишь с точки зрения повышения их конкурентоспособности и в значительно меньшей мере - технического уровня. Другие образцы АБС для гидравлической тормозной системы появились гораздо позже. Только в 1993 году прошли предварительные испытания АБС, разработанных "Элком-АБС-ТК" и изготовленных АО "Ин-кар", на автомобилях ВАЗ-2109 и в 1995 году на "Москвич-2141" и ГАЗ-3302. Однако, все эти конструкции остались лишь опытными образцами и к сожалению до серийного производства не были доведены. Сегодня, когда и в Росси стали законодательно утверждать АБС (с 2003 года все автобусы категории М2 с числом пассажирских мест свыше 8 обязаны оснащаться АБС) [32] производители предпочитают использовать иностранные образцы (ABS 5.3 "Bosh") взамен отечественных.
Основными тенденциями в развитии современных АБС является оснащение данных систем дополнительными функциями. Так, еще в 1987 в АБС была добавлена первая дополнительная функция - противобуксовочная система "Antriebs-Schlupf-Regelung" (ASR). В 1993 году для АБС 5.0 "Bosh" добавилась электронная система распределения тормозных сил "Elektronische Bremskraft - Verteilung" (EBV). И наконец, в 1995 г. дополнительной функцией АБС стала электронная система регулирования курсовой устойчивости "Elektronische Stabilitats - Programm" (ESP). В будущем следует ожидать объединения различных автомобильных систем в единую сеть. CAPS (Combined Active Passive Safety Systems) - так называется единая система активной и пассивной безопасности, что означает объединение ESP, тормозной системы и активной системы рулевого управления [13, 29].
Сопряжение гидромеханической и электронно-вычислительной части экспериментальной установки
По данным Е.И. Железнова [35] наличие люфтов и зазоров в рулевом управлении автомобиля, имеющего н.д.т.м. на колесах передней оси, приводит к увеличению максимального значения угла поворота управляемых колес, бокового смещения и курсового угла. Однако, по мнению ряда авторов, полное исключение зазоров в рулевом управлении нецелесообразно, т.к. в этом случае к рулевому колесу будет передаваться вибрация управляемых колес при движении по неровной дороге, утомляющая водителя. А.А. Ревин [81] подчеркивает, что уменьшение зазоров до нуля может привести к потере "чувства дороги" со стороны водителя. В работе [55] отмечается, что наличие зазоров в рулевом управлении уменьшает значения высокочастотного резонанса в результате ступенчатого изменения жесткости системы рулевого управления.
Учитывая вышеизложенное, можно сделать вывод, что с.х.р.к. необходим, но он должен быть жестко ограничен и лежать в оговоренных ГОСТом Р 51709-2001 пределах. Особое внимание должно уделяться с.х.р.к., изменяющемуся во время эксплуатации. Так, по данным [15] полный износ шарниров рулевого привода наблюдается через 30-50 тыс. км., с.х.р.к. увеличивается от износа: шлицев сошки - на 10-20, а шкворней и поворотных рычагов - на 13-20.
Также на самоповорот управляемых колес и рулевую самоповорачи-ваемость автомобиля большое влияние оказывает приведенный момент инерции рулевого управления, который складывается из моментов инерции управляемых колес, элементов рулевого привода и рулевого колеса.
Как отмечают И П. Чайковский и П.А. Саломатин [102] - инерция управляемых колес и движущихся вместе с ними деталей рулевого управления влияет на стабилизацию двояко: с одной стороны препятствует действию возмущающих сил, а с другой - способствует возвращению колес в нейтральное положение при выходе автомобиля из поворота. Так, увеличение вдвое приведенного момента инерции управляемых колес уменьшает амплитуду их отклонений при переезде возмущающей неровности на 30%. В работах [4, 44] К.С. Колесников для повышения устойчивости автомобиля рекомендует уменьшить полярный момент инерции управляемых колес.
Изучением влияния момента инерции рулевого колеса и связанных с ним деталей на характер реализованных колебаний проводились А.А. Реви-ным [85]. Результаты показали, что увеличение момента инерции рулевого колеса прежде всего сказывается на росте величины работы водителя. В целом для повышения качества процесса торможения и снижения утомляемости водителя автор рекомендует уменьшение момента инерции рулевого колеса.
Исследования фирмы "Ford" [72] показали, что чем больше момент инерции рулевого колеса, тем меньше водитель чувствует колебания со стороны управляемых колес. Снижение момента инерции рулевого колеса приводит к росту углового ускорения обода рулевого колеса. Уменьшение момента инерции рулевого колеса с 0,06 до 0,01 кгм2 привело к росту угловых ускорений с 3,5 до 10 м/с2, при этом угловые ускорения до 1,5 м/с2 ощуща 29 лись хорошо, до 7 м/с2 - как еще переносимые, выше - как раздражающие.
В целом рассмотренные выше работы не дают однозначных рекомендаций о величине значений моментов инерции управляемых колес и рулевого колеса по снижению работы водителя и рулевой самоповорачивамости автомобиля, но в целях повышения долговечности деталей рулевого управления и подвески автомобиля необходимо всемерно стремиться к снижению инерционной составляющей рулевого управления.
Кроме рассмотренных параметров рулевого управления, влияние на самоповорот управляемых колес и демпфирование дорожных возмущений, передаваемых на рулевое колесо, оказывает трение в узлах рулевого привода. Для более эффективного сглаживания ударов на автомобилях устанавливают рулевые механизмы с зоной повышенного трения в рулевой передаче, механизмы с пониженными значениями обратного КПД, а также со специальными демпфирующими устройствами трения (реечные рулевые механизмы). В работе [102] показано, что рулевые механизмы с зоной повышенного трения обеспечивают снижение амплитуд отклонений колес в 1,5 — 1,8 раза, но одновременно увеличивают в 1,9 - 2 раза углы недохода колес.
Результаты исследований А.А. Ревина [83] говорят о незначительном влиянии приведенного демпфирования на величину работы водителя. Несколько более заметно это влияние на амплитуде угловых колебаний управляемых колес.
Е.И. Железнов отмечает [35], что наличие вязкого трения в рулевом управлении оказывает существенное влияние в основном на коэффициент затухания собственных колебаний управляемых колес, что особенно заметно при наличии зазоров. На параметры траектории автомобиля и курсовой угол вязкое трение практически не влияет.
Для повышения устойчивости и снижения колебаний управляемых колес К.С. Колесников [4, 44] рекомендует увеличить вязкое трение в рулевом управлении. Как отмечает А.А. Ревин [83] наиболее существенное снижение амплитуд колебаний может быть достигнуто при увеличении приведенного демпфирования в рулевом приводе в 20 и более раз, что возможно лишь при установке в приводе специальных демпфирующих устройств.
Роль таких устройств выполняют специальные амортизаторы рулевого управления, демпфирующие удароподобные моменты на управляемых колесах при равномерном сопротивлении во всем диапазоне ходов и не снижающие легкость управления. Для свободного возврата рулевого колеса в нейтральное положение данным амортизаторам придается дегрессивная характеристика [72].
Другими устройствами, повышающими приведенное демпфирование рулевого управления, являются усилители рулевого управления. В последнее время наиболее широкое распространение получили электрогидравлические и электрические усилители [22, 33]. Динамическая жесткость рулевого управления (момент прикладывается к рулевому колесу) при включении в него усилителя снижается. В среднем динамическая жесткость рулевого управления для автомобилей без рулевого усилителя составляет 9,0-12,6 Нм/рад, для автомобилей с рулевым усилителем 8,4-11,2 Нм/рад. Однако, в некоторых случаях усилитель наоборот может способствовать возникновению и поддержанию незатухающих колебаний управляемых колес [102], что отрицательно влияет на рулевую самоповорачиваемость автомобиля.
Влияние приведенной жесткости рулевого управления на самоповорот управляемых колес
Дальнейшее уменьшение жесткости рулевого управления сохранило тенденции к уменьшению амплитуды и среднего интегрального угла поворота рулевого колеса. Уменьшение жесткости рулевого управления с 4300 Нм/рад до 3900 Нм/рад способствовала снижению среднего интегрального угла поворота рулевого колеса: - при независимой АБС (IR), наличии н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 4,4, частоте 3 Гц - на 10, частоте 5 Гц - на 7,3; - при независимой АБС (IR), зависимой высокопороговой АБС (SLH) торможении на "микст", зависимой низкопороговой АБС (SLL) при н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 1,6, частоте 3 Гц - 5,4, частоте 5 Гц - 10,2; - при зависимой высокопороговой АБС (SLH), н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 13,4, частоте 3 Гц - на 3,7, частоте 5 Гц - 21,7; - при зависимой низкопороговой АБС (SLL) на "микст" и частоте возмущения 1 Гц - на 18,8, частоте 3 Гц - на 2,8, частоте 5 Гц - 3,7. В ходе экспериментального исследования было выявлено, что снижение жесткости рулевого управления приводит к возрастанию частотной составляющей колебаний управляемых колес при отработке всех видов поворачивающих моментов и частот срабатывания. Однако, процесс колебаний управляемых колес не достигает резонансной области. Так, при реализации поворачивающего момента с частотой 5 Гц в условиях пониженного значения жесткости рулевого управления (3900 Нм/рад) на графике процесса колебаний управляемых колес хорошо просматривается частотная составляющая в 8 Гц в случае жесткой фиксации рулевого колеса и 6 Гц при учете податливости со стороны рук водителя. В то время как значение резонансной частоты для данного значения жесткости рулевого управления составляет 52 Гц. Но, учитывая жесткость охвата рук водителя (по данным [89] лежит в пределах 30+90 Нм/рад) значение резонансной частоты может снизиться до 12 Гц, способствуя возникновению резонанса при неблагоприятных условиях движения автомобиля.
Кроме того, снижение жесткости рулевого управления за счет изменения податливости крепления рулевого механизма и маятникового рычага, приводит к увеличению амплитуды и среднего интегрального угла самоповорота управляемых колес при срабатывании АБС. Однако, уменьшение жесткости рулевого управления благоприятно сказывается на величине амплитуды и среднего интегрального угла поворота рулевого колеса, тем самым снижая работу водителя, затрачиваемую на возращение рулевого колеса в нейтральное положение. Наличие податливости со стороны рук водителя, способствует тому, что средний интегральный угол самоповорота управляемых колес возрастает, по сравнению со случаем жесткой фиксации рулевого колеса. Однако, с уменьшением жесткости рулевого управления эта разница существенно снижается.
Обычно описывая колебания управляемых колес, исследователи ограничиваются только рассмотрением влияния жесткости и демпфирования рулевого управления, считая, что инерционная составляющая рулевого управления по возможности должна быть как можно меньше для уменьшения на-груженности деталей рулевого привода. Однако, в процессе эксплуатации водители часто меняют колеса, шины, диски, которые могут отличаться типоразмером и назначением, а также, соответственно, массой и моментом инерции. Помимо колес изменению зачастую подвергается и рулевое колесо, которое может быть заменено на облегченный или спортивный вариант. Часто на рулевое колесо устанавливают накладки, улучшающие удобство охвата рук водителя. Все это приводит к тому, что приведенный момент инерции рулевого управления может как уменьшаться, так и увеличиваться в широких пределах, по сравнению с первоначальным, заложенным в конструкцию заводом изготовителем. Особенно важным изменение момента инерции деталей рулевого управления становится при оснащении управляемой оси автомобиля АБС, когда амплитуда поворачивающего момента, действующего на управляемую ось, резко увеличивается. Иными словами, изменяя приведенный момент инерции рулевого управления мы можем способствовать увеличению или уменьшению самоповорота управляемых колес автомобиля в режиме торможения. Ниже приведено исследование влияния момента инерции колес и основных элементов, входящих в рулевое управление на самоповорот управляемых колес. При этом величина суммарного люфта рулевого управления, приведенной жесткости и демпфирования соответствовала требованиям ГОСТ Р 51709-2001 и составила соответственно 9, 7400 Нм/рад и 18 Нмс.
В исследовании момент инерции управляемых колес менялся в пределах 0,35 кгм2 - 1,05 кгм2, что соответствует изменению момента инерции относительно мнимой оси шкворня от 50% до 150% для стандартных дисковых, штампованных колес ВАЗа с размером обода 127J-330 и шин 175/70 R13. Такой диапазон изменения момента инерции управляемых колес позволил выявить существенное влияние данного параметра на процесс самоповорота управляемых колес.
Фиксация рулевого колеса и увеличение момента инерции управляемых колес относительно мнимой оси шкворня в ходе экспериментального исследования показали значительный рост среднего интегрального угла самоповорота, снижение высокочастотной составляющей колебаний управляемых колес, а также смещение по времени фазы колебаний управляемых колес (рисунок 4.1 и рисунок 4.2) для всех рассматриваемых структур управления тормозными моментами. Так, увеличение момента инерции колес относительно мнимой оси шкворня с 0,35 кгм2 до 0,7 кгм2 привело к следующему увеличению среднего интегрального угла самоповорота правого колеса: - при независимой АБС (IR), наличии н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 4,3, частоте 3 Гц - на 4,5, частоте 5 Гц - на 2,5; - при независимой АБС (IR), зависимой высокопороговой АБС (SLH) торможении на "микст", зависимой низкопороговой АБС (SLL) при н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 0,3, частоте 3 Гц - 1,6, частоте 5 Гц - 0,2; - при зависимой высокопороговой АБС (SLH), н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 3,3, частоте 3 Гц - на 1,3, частоте 5 Гц - 0,7; - при зависимой низкопороговой АБС (SLL) на "микст" и частоте возмущения 1 Гц - на 1,8, частоте 3 Гц - на 2,5, частоте 5 Гц - 0,8.
Влияние массы средней тяги рулевого привода на самоповорот управляемых колес
Изменение массы, момента инерции рулевого колеса существенным образом сказывается на процессе колебаний элементов системы рулевого управления. Как показали проведенные исследования (см. пункт 4.1.2) в случае действия поворачивающего момента, характерного функционированию независимой АБС (IR), зависимой высокопороговой АБС (SLH) в условиях "микст" и зависимой низкопороговой АБС (SLL) при н.д.т.м., колебания управляемых колес и рулевого привода можно представить как колебания одной целой системы. При этом рулевое колесо исполняет роль ударного динамического гасителя колебаний. Так как жесткость охвата рук водителя на два порядка ниже приведенной жесткости рулевого привода, то снижение момента инерции рулевого колеса приводит к увеличению эффекта "динамического гашения" колебаний управляемых колес (см. зависимость 4.2), соответственно уменьшая средний интегральный угол самоповорота управляемых колес.
В случае реализации поворачивающего момента, характерного при функционировании АБС SLH при н.д.т.м. и SLL в условиях "микст", происходит смещение фаз колебаний отдельных частей колебательной системы и тогда отдельно рулевое колесо нельзя рассматривать в качестве динамического гасителя колебаний управляемых колес. В этом случае свойствами динамического гасителя обладает система "рулевой привод - рулевое колесо", а увеличение массы, момента инерции рулевого колеса, приводит к увеличению приведенной массы данной системы, соответственно увеличивая эффект "динамического гашения" (см. пункт 4.1.2). Именно такие свойства сложной колебательной системы рулевого управления были выявлены при отработке возмущающих усилий, свойственных различным структурам управления тормозными моментами.
В процессе исследования момент инерции рулевого колеса изменялся от 0,06 кгм2 (рулевое колесо автомобиля ВАЗ-2101) до 0,11 кгм2 (штатное рулевое колесо автомобиля ВАЗ-2106 составляет 0,08 кгм2). Увеличение момента инерции рулевого колеса с 0,06 кгм2 до 0,08 кгм2 способствовало изменению среднего интегрального угла самоповорота правого колеса (рисунок 4.14 и 4.15): - при независимой АБС (IR), наличии н.д.т.м. и частоте срабатывания 1 Гц - на 1,7, частоте 3 Гц - на 1,7, частоте 5 Гц - на 0,1; - при независимой АБС (IR), зависимой высокопороговой АБС (SLH) торможении на "микст", зависимой низкопороговой АБС (SLL) при н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 1,6, частоте 3 Гц - 2,2, частоте 5 Гц - 0,2; - при зависимой высокопороговой АБС (SLH), н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на (-2), частоте 3 Гц - на (-1,4), частоте 5 Гц - (-0,8); - при зависимой низкопороговой АБС (SLL) на "микст" и частоте возмущения 1 Гц - на (-1,7), частоте 3 Гц - на (-3,5), частоте 5 Гц - (-1,9). Дальнейшее увеличение момента инерции рулевого колеса с 0,08 кгм2 интегральный угол поворота правого управляемого колеса до 0,11 кгм2 сохранило тенденцию увеличения среднего интегрального угла самоповорота правого колеса для независимой АБС (IR), зависимой высокопороговой АБС (SLH) в условиях "микст" и зависимой низкопороговой АБС (SLL) при н.д.т.м. и его снижение для структур SLH, н.д.т.м. и SLL, микст: - при независимой АБС (IR), наличии н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц -на 0,7, частоте 3 Гц - на 0,2, частоте 5 Гц - на 1; - при независимой АБС (IR), зависимой высокопороговой АБС (SLH) торможении на "микст", зависимой низкопороговой АБС (SLL) при н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 1,6, частоте 3 Гц - 0,7, частоте 5 Гц - 1; - при зависимой высокопороговой АБС (SLH), н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на (-2,3), частоте 3 Гц - на (-0,5), частоте 5 Гц - (-2,8); - при зависимой низкопороговой АБС (SLL) на "микст" и частоте возмущения 1 Гц - на (-1,6), частоте 3 Гц - на (-0,9 ), частоте 5 Гц - (-0,9). Проведенное экспериментальное исследование показало существенное влияние массы, момента инерции рулевого колеса на его колебания. В соответствии с положениями теории колебаний, увеличение момента инерции привело к снижению амплитуды колебаний и среднего интегрального угла поворота рулевого колеса для всех типовых возмущающих воздействий, тем самым снизив работу водителя по удержанию рулевого колеса в нейтральном положении. Так, увеличение момента инерции рулевого колеса с 0,06 кгм2 до 0,08 кгм2 уменьшило средний интегральный угол поворота рулевого колеса (рисунок 4.16 и 4.17): - при независимой АБС (IR), н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 3,3, частоте 3 Гц - на 19,4, частоте 5 Гц - на 2; - при независимой АБС (IR), зависимой высокопороговой АБС (SLH) торможении на "микст", зависимой низкопороговой АБС (SLL) при н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 7,3, частоте 3 Гц - 1,6, частоте 5 Гц — 11,9; - при зависимой высокопороговой АБС (SLH), наличии н.д.т.м. и частоте возмущения 1 Гц - на 31, частоте 3 Гц - на 22,5, частоте 5 Гц - 5,3.
