Лекция 13
Теория движения колесных машин
Теория подрессоривания колесных
машин
Характеристика неровностей дорожного полотна
Рельеф, профиль и возмущения
Поверхность дороги - первичная абстракция дорожных неровностей.
Эта абстракция очевидна для достаточно твердой (малодеформируемой) дороги.
Конкретный участок дороги считается реализацией случайной поверхности.
Рельеф дороги - совокупность реализаций (участков дороги).
Рельеф дороги:
служит исходным понятием для определения характеристик или моделей
дорожных неровностей;.
является наиболее общей моделью дорожных неровностей (может быть дополнен
характеристиками грунта, сцепления и т. п.).
Профиль дороги - сечение рельефа в направлении движения транспорта.
Сечение поверхности конкретного участка дороги является реализацией профиля.
Совокупность сечений (реализаций) описывает профиль дороги как случайный
процесс.
Профиль дороги обычно строится по колее движения (или по нескольким колеям).
Рельеф и профиль дороги описываются обычно как функции расстояния или
пути.
Рельеф дороги, выраженный в функции времени называется «возмущением».
Термин «возмущение» относится к конкретной расчетной схеме автомобиля.
Микропрофиль
Профиль дороги делится на три составляющие - макропрофиль,
микропрофиль, шероховатости.
Макропрофиль - состоит из длинных плавных неровностей (длина волны 100
м и более), практически не вызывает колебаний автомобиля на подвеске,
заметно влияет на динамику автомобиля, режим работы двигателя и
трансмиссии
Микропрофиль состоит из неровностей вызывающих заметные колебания
автомобиля на подвеске(длина волны от 10 см до 100 м), не содержит
длительных спусков и подъемов, изменяющих режим работы двигателя.
Шероховатости (длина волны менее 10 см) сглаживаются шинами, не
вызывают ощутимых колебаний автомобиля, влияют на работу шин
(сцепление, износ и т. п.).
Рельеф и дороги с систематическим профилем
Холмистый участок дорог ЦНИАП НАМИ
Гармонический и бигармонический
профиль
Трек со сменными специальными
неровностями
Синусоидальный профиль
специальной испытательной трассы
Дороги со случайным профилем
Профили проселочных дорог и местности (вспаханный луг при движении поперек борозды, 1)
Распределение неровностей дорог
Закон распределения неровностей дорог считается
нормальным законом распределения Гаусса
Нормальное распределение
Проселочные дороги
1
H mH
f
(
H
)
exp
2 2
2
1
H mH
exp
F ( H )
2
dH
2
2
M H Hf ( H )dH m
2
2
D H H f ( H )dH
Объективной характеристикой гладкости дорожной поверхности служит
средняя квадратичная высота неровности
Проселочные дороги можно разбить на 3 категории по степени ровности поверхности:
1. средняя квадратичная высота неровности меньше 10 см (подобные полевые дороги
встречаются редко);
2. средняя квадратичная высота неровности 10…20 см (большинство полевых дорог);
3. средняя квадратичная высота неровности больше 20 см (подобные полевые дороги
встречаются редко).
Полевые дороги, имеющие среднюю квадратичную высоту неровности больше 24 см
встречаются крайне редко
Корреляционные функции дорог
R( ) M H (t ) H (t ) : M H (t ) 0
2
R(0) M H (t ) D H 0
R( ) M H (t ) H (t )
R ( 0)
M H (t ) 2
R( ) R(0)
( ) exp cos
n
( ) exp i cos i
i 1
α=0,014…0,111 рад/с;
β=0,025…0,140 рад/с
Точность верхней формулы около 2%
Поперечный микропрофиль дорог
Колеса правого и левого бортов одной оси машины наезжают на различные
препятствия ( превышение правого колеса над левым называют «поперечный
микропрофиль дороги»)
Корреляционная функция
поперечного микропрофиля
Нормированная корреляционная функция
поперечного микропрофиля
Дисперсия мала R(0)=30,4 см2
Время корреляционной связи
мало τ =14,0 с.
Коэффициенты
корреляционной связи имеют
достаточно
большие
значения:
α=0,15 рад/с;
β=0,12 рад/с
Спектральная плотность воздействия
При исследовании динамических систем требуется представление воздействия
не во временной, а в частотной области. В качестве частотной характеристики
воздействия используют его энергетический спектр, получаемый по известной
корреляционной функции при помощи интеграла Фурье
2 2 2 2
i
2 R ( )e d 2 R ( ) cos d R (0) 4
22 2 2 2 2
0
0 2 R (0) 2
2
1
1
i
R ( )
e d ) cos d
2
0
С увеличением скорости движения
коэффициенты корреляционной связи
возрастают.
Их изменение обычно оценивают по
отношению
к
значениям,
определенным при скорости 1,0 м/с:
α= α1 v рад/с;
β= β1 v рад/с/
2
Влияние скорости движения и длины неровности
на спектральную плотность дорожных неровностей
Спектральная плотность имеет максимальное значение при ω=β, так как β – частота
«главной гармоники».
Коэффициента корреляционной связи увеличиваются с увеличением скорости движения.
При ω>7 рад/с корреляционные функции проселочных дорог имеют очень небольшие
значения. Это значит, что такие дороги при скорости движения до 90 км/ч не в состоянии
возбуждать интенсивные колебания высокой частоты .
Спектральные плотности для дорог различных типов
K l v a K t v a
K t
1
K l
va va
Грунтовые дороги и местность
