Рис. Тойота, Яцек Кубич, Вимад
Подобные статьи сложно писать и получать, потому что мы привыкли к объявлениям, описывающим самые сложные продукты и технологии с некоторыми прилагательными, но ...
В методе диагностики взвесей, описанном в предыдущем разделе этого цикла, анализ возникающих явлений основан на так называемых квадрант модель автомобиля. Это теоретическая конструкция, включающая массы m1 (1/4 от массы пружины автомобиля) и m2 (общий неподрессоренный вес на одно колесо в сборе).
Эта модель характеризуется определенной эластичностью подвески k1 и эластичностью шины k2 и значениями демпфирования вибраций обеих упомянутых масс. Массы и силы, действующие между ними, образуют вертикальную систему, состоящую из (по порядку снизу): «пружины» шины, зажатой между платформой тестера и неподрессоренной массой, которая, в свою очередь, отделяется от пружины подвески с пружиной.
Переменными параметрами в этой системе могут быть значения как масс, так и упругости, и целью анализа является определение их влияния на сдвиг фаз данной массы относительно движений тестера, а также адгезии шины к поверхности и комфорта. Для простоты здесь предполагается наличие затухания c1 линейной волной. Также считается важным учитывать демпфирование с2, возникающее в самой шине.
На основе аналитической четырехугольной модели, понятой таким образом, можно приступить к выводу уравнений, определяющих: угол сдвига фазы и частоту собственных колебаний. Однако необходимо будет знать математику в области средней школы.
Основные факторы влияния
Значение демпфирования в подвеске ( c1 ) оказывает существенное влияние на кривую фазового сдвига и кривую сцепления, как показано на приложенных графиках 1 и 2. Для низких значений демпфирования эти кривые между частотой крутизны подрессоренной массы и частотой отрыва от дороги являются крутыми. При достаточно больших значениях демпфирования на резонансной частоте неподрессоренной массы минимальная адгезия и фазовый сдвиг возрастают. Затем мы наблюдаем:
- более высокие значения минимального фазового сдвига и плавный наклон кривой в области частоты отрыва колеса от пластины тестера,
- высокие значения адгезии,
- высокие значения минимального фазового сдвига.
Критическое подавление подвески является пределом (наименьшим) абсолютного коэффициента демпфирования, при котором смещение перестает быть синусоидальным, то есть после деформации подвеска возвращается в положение равновесия, но не превышает его.
Коэффициент ослабления подвески легкового автомобиля (тета), который представляет собой отношение текущего демпфирования транспортного средства к критическому демпфированию транспортного средства, может быть считан из графиков фазового сдвига и сцепления. Фактор? обычно оно составляет от 0,2 до 0,4 для подрессоренных масс и может варьироваться в зависимости от частоты и амплитуды. Приблизительные значения критического демпфирования для подрессоренных и неподрессоренных масс могут быть определены из следующих формул с использованием предварительно рассчитанной жесткости подвеса keq . Значения этого коэффициента (z) не должны превышать 0,5.
Величина демпфирования автомобильных амортизаторов варьируется в зависимости от частоты, амплитуды и текущего хода поршня: сжатие (удар вниз) или растяжение (отражение). Демпфирование растяжения обычно в 1-6 раз больше, чем сжатие. В свою очередь, значение демпфирования во время сжатия оказывает большее влияние на адгезию и сдвиг фазы.
Обычные гидравлические амортизаторы мало влияют на работу подвески на частотах выше 20 Гц, но здесь значение сопротивления втулок подвески, шин, пружин и трения, возникающих в подвижных соединениях, становится важным.
Дополнительные факторы
Обычные амортизаторы, в отличие от регулируемых (ступенчатых или бесступенчатых), обеспечивают более высокое значение демпфирования при более низких скоростях движения. Минимальная адгезия и фазовый сдвиг могут увеличиться при более жесткой настройке амортизатора переменного давления.
Тестер иногда может обнаружить неправильное крепление амортизатора при сравнении колес одной оси. В таблице 3 приведен пример, в котором верхние гайки обоих болтов переднего амортизатора были затянуты неправильно, что привело к ослаблению верхнего крепления. Аналогичный эффект появится, когда верхние или нижние резиновые втулки ослаблены или каучук состарен. Однако, если тестировщик не обнаружил каких-либо ошибок исправления, его правильность следует проверить другими методами. Негативные эффекты также могут быть вызваны заменой амортизаторов, отличных от оригинальных.
Подпружиненная масса оказывает значительное влияние на адгезию, жесткость вождения и изоляцию высокочастотных колебаний и незначительное влияние на сдвиг фаз. Асимметричное распределение веса по обе стороны от оси также влияет на измеряемые параметры (графики 3 и 4). Более высокая неподрессоренная масса увеличивает инерцию подвески, что, в свою очередь, ограничивает минимальное смещение фазы и резонансную частоту и оказывает небольшое влияние на адгезию, поэтому требует увеличения значения демпфирования амортизатора (рисунки 5 и 6).
Жесткость пружин подвески сильно влияет на сцепление и фазовый сдвиг (графики 7 и 8) и на комфортность перемещения в диапазоне между резонансной частотой подрессоренной массы и частотой отрыва колеса от поверхности. Влияние жесткости пружины на минимальный фазовый сдвиг и минимальную адгезию является средним, а довольно незначительным - на изоляцию высокочастотных колебаний. Пружины с переменными характеристиками могут достигать более низкого коэффициента упругости, чем пружины с линейной характеристикой для того же транспортного средства при постоянной нагрузке. В результате автомобиль с нормальной нагрузкой с переменными переменными пружинами имеет такую же или более низкую адгезию по сравнению с использованием пружин с линейной характеристикой, но имеет гораздо более высокий комфорт при вождении. При более высоких нагрузках автомобиль с переменными характеристиками пружины также имеет лучшие характеристики.
Эластичность (жесткость) шины сильно зависит от давления (рисунки 9 и 10). Более высокий влияет на увеличение шума и передачу вибраций на подрессоренную массу. Опытным путем было обнаружено, что изменение давления на 0,1 бар может изменить адгезию с 0,7% до 3,1%. Испытания более 100 различных транспортных средств показывают, что увеличение давления на 0,1 бар снижает адгезию в среднем на 1,7%. Соотношение между давлением и адгезией противоположно нормальному диапазону давления и нагрузке на шину.
Стационарное колесо характеризуется упругостью до 22% выше, чем у колеса качения (рисунок 11). Однако при движении температура колеса повышается и, как следствие, давление и эластичность шины также возрастают (диаграммы 12 и 13).
Демпфирование шины влияет на сцепление, фазовый сдвиг, частоту отсоединения колеса от дорожного полотна, изоляцию высокочастотных вибраций и немного на комфорт вождения. Однако это гораздо менее важно по сравнению с демпфированием подвески (графики 14 и 15).
Зависимая подвеска характеризуется двумя критическими частотами неподрессоренной массы, называемыми противотоком и одновременным подъемом. Первое - это частота колебаний колеса, возникающих, когда второе колесо с той же осью совершает противоположные (асимметричные) движения, а второе касается симметричных, резонансных колебаний обоих колес. Частота встречной пульсации всегда выше, чем параллельная пульсация. Характеристика жесткой оси резка кривого коллапс анкерного-зависимые значения затухания. Аналогичные свойства могут иметь автомобили с независимой подвеской, но «усиленные» с боковым стабилизатором.
Представленные уравнения для квадрантной модели транспортного средства и анализ влияния различных факторов на результаты испытаний подтверждают, что обсуждаемые здесь двухфазные тестеры являются наиболее известными инструментами диагностики подвески благодаря измеренным параметрам и однозначной интерпретации измерений, о которых я напишу в следующем эпизоде.
