При расчетном моделировании переходных характеристик варьировались передаточное число рулевого управления, скорость движения машины, коэффициенты сопротивления уводу и поперечная жесткость шин.
Расчеты проводились для четырех колесной машины с передним расположением управляемого колеса и четырех колесной схемы машины с задними управляемыми колесами и транспортного трактора с одним прицепом.
При расчетах определялись средний угол поворота управляемого колеса, угловая скорость поворота машины, поперечные деформации шин передних и задних колес. Решение уравнений движения проводилось численным интегрированным методом Рунге — Кутта с применением стандартных программ.
Рис. 1.1. Переходные характеристики рулевого управления при различных передаточных числах скорость движения 20 км/ч рулевого управления: 1–12,8; 2–16,2; 3–21,5; 4–31,0
При расчетах время, за которое рулевое колесо поворачивалось на угол 65°, принималось равным 0,265 с. Этим параметрам соответствует угловая скорость поворота рулевого колеса, равная 250 град/с (4,4 рад/с).
На рис.2.6 показаны переходные характеристики рулевого управления при разных значениях передаточного числа рулевого управления.
Как установлено, при всех значениях передаточного числа рулевого управления переходная характеристика угла поворота управляемых колес имеет монотонный характер изменения. Анализ этих характеристик показывает следующее. Во-первых, время запаздывания поворота управляемых колес после поворота рулевого колеса оказывается различным, при разных значениях передаточного числа рулевого управления.
Наименьшее запаздывание имеет место при передаточном числе рулевого управления, равном 12,8, и составляет 0,09–0,10 с. С увеличением передаточного числа рулевого управления время запаздывания поворота управляемых колес начинает расти и при передаточном числе рулевого управления, равном 31,0, составляет 0,20 с, т. е. увеличивается в 2 раза.
Во-вторых, как и ожидалось, отношение угла поворота рулевого колеса к углу поворота управляемых колес отличается от его статического значения и всегда больше его. Причем эта величина (динамическое передаточное число) отличается от его статического значения на 5–15 %.(рис 2.7)Это явление объясняется тем, что фактический угол поворота управляемых колес, при одном и том же значении угла поворота рулевого колеса, уменьшается с увеличением статического передаточного числа рулевого управления. Поэтому силы и моменты от этих сил уменьшаются, что обусловливает меньшее «скольжение» рулевого колеса и меньшие деформации в рулевом приводе.
Рис 1.2. Максимальные значения динамических передаточных чисел при скачкообразном повороте рулевого колеса
Максимальная скорость поворота управляемых колес определялась по переходной характеристике угла поворота управляемых колес путем вычисления производной вблизи точки, касательная к которой имеет наибольший угол (рис 2).
На рис 3 показана зависимость скорости поворота управляемых колес при скачкообразном повороте рулевого колеса на угол 65° в зависимости от передаточного числа рулевого управления. Как установлено, зависимость максимальной угловой скорости поворота управляемых колес с увеличением передаточного числа рулевого управления уменьшается по закону, близкому к линейному.
Рис 2. Определение максимальной угловой скорости поворота управляемых колес
При передаточном числе рулевого управления, равном 12,8, угловая скорость поворота управляемых колес составляет 0,055с-1, а при передаточном числе, равном 31,0, -0,033с-1, т. е. уменьшается более чем на 65 %.
При номинальном значении передаточного числа рулевого управления (21,5) угловая скорость меньше, чем при Uс=12,8 на 25 %.
Уменьшение скорости поворота управляемых колес объясняется меньшей скоростью поворота золотника распределительного устройства насос–дозатора.
Рис. 3. Зависимость скорости поворота управляемых колес от передаточного числа рулевого управления при скачкообразном повороте рулевого колеса на угол 65°
Переходные характеристики машины по угловой скорости поворота также имеют монотонный (апериодический) характер изменения (см. рис 2)
Время переходного процесса составляет 0,35–0,5 с. Его меньшие значения обусловлены к значениями передаточных чисел рулевого управления, равными 12,8 и 16,1. С увеличением же передаточного числа рулевого управления время переходного процесса возрастает.
Время запаздывания поворота машины лежит в диапазоне 0,13–0,17 с. и также зависит от передаточного числа рулевого управления. Передаточному числу, равному 12,8, соответствует время запаздывания 0,130–0,135 с, а при передаточном числе 31,0 — оно составляет 0,165–0,170 с.
Установившиеся значения угловой скорости поворота, отношение к углу поворота рулевого колеса (чувствительность машины к управлению) показаны на рис. 4. Изменения установившихся значений угловой скорости, отношений к углу поворота колеса лежат в диапазоне 0,04–0,03с-1. С увеличением передаточного числа рулевого управления чувствительность машины к управлению снижается приблизительно линейному закону.
При передаточном числе рулевого управления, равному 12,8, чувствительность к управлению составляет 0,04 с-1, а при передаточном числе, равном 31,0, снижается до 0,035 с-1.
Рис 4. Переходные характеристики угловой скорости поворота при различных передаточных числах рулевого управления Скорость движения 20 км/ч:1–12,8; 2–16,2; 3–21,5; 4–31,0
Расчеты при изменении коэффициентов сопротивления уводу шин и жесткости рулевого управления показали, что изменением этих параметров можно вносить некоторую коррекцию в характеристики чувствительности машины к управлению. Однако влияние передаточного числа рулевого управления на чувствительность машины к управлению существеннее, чем изменение жесткости рулевого управления либо коэффициентов сопротивления уводу шин.
Литература:
1. Каримов И. А. Узбекистан на пороге ХХI века. Ташкент — Узбекистон. 1997. — 137с.
2. Хашимов Д. И. Управляемость и устойчивость движения хлопкоуборочных машин. Т.,Укитувчи, 1993, — 128 с.
3. Хашимов А. Д., Турсунов И. С., Хашимов Д. И., Махмудов Г. Н. Определение требуемого быстродействия рулевого управления колесной машины. Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции «Развитие автомобильно-дорожного комплекса в Республике Узбекистан». — Ташкент: ТАДИ, 2001. — С. 62.
