The influence of degree of loading and load placing on steerability of vehicles
Date
2021-03-10
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Видавництво Львівської політехніки
Lviv Politechnic Publishing House
Lviv Politechnic Publishing House
Abstract
Для колісних транспортних засобів з нелінійною силовою характеристикою
пружинних амортизаторів та демпферних пристроїв розроблено методику оцінювання
впливу ступеня завантаженості, кінематичних параметрів руху на їх керованість вздовж
криволінійних ділянок шляху. В основу досліджень покладено рівняння кінетостатики
системи підресорена–непідресорена частини та диференціальні рівняння відносного руху
підресореної частини транспортних засобів. Щодо останніх, то вони враховують як
завантаженість транспортного засобу, так і нелінійно-пружні характеристики амортизаторів.
Для випадку, коли пружні характеристики амортизаторів описуються степеневою
або близькою до неї залежністю, вдалось аналітично описати коливання підресореної
частини. Їх особливістю є те, що частота, а отже, динамічна сила тиску коліс на опорну
поверхню (дорогу) залежить від амплітуди коливань. Остання та характеристики дорожнього
покриття визначають основні параметри керованості та стійкості руху транспортних засобів
вздовж криволінійних ділянок шляху. Все в сукупності дало змогу отримати
залежність критичного значення динамічного кута повороту керованих коліс як функцію
амплітуди поздовжньо-кутових коливань, кінематичних параметрів руху, ступеня завантаженості
транспортного засобу. В результаті встановлено: а) коливання підресореної частини
значною мірою зменшують граничний кут повороту керованих коліс вздовж криволінійних ділянок шляху;
б) для періоду розганяння транспортного засобу і ближчого розташування центра ваги вантажу,
який транспортується, до заднього борта граничний динамічний
кут повороту керованих коліс є меншим; в) система підвіски з прогресивним законом зміни
відновлювальної сили пружинних амортизаторів у ширшому діапазоні зміни амплітуди
коливань підресореної частини задовольняє ергономічні умови перевезення.
Отримані розрахункові залежності можуть бути базовими під час модернізації наявних чи створення
нових систем підресорювання з метою покращення основних експлуатаційних характеристик колісних транспортних засобів
The methodology of research of the influence of the degree of loading, kinematic parameters of movement, and nonlinear power characteristics of elastic elements and shock absorbers of the suspension system on their steerability on curved sections of the road is developed. The research is based on the equation of kinetostatics of the system of sprung-unsprung part and differential equations that relate the motion of the sprung part of vehicles. Concerning the last, they take into account both loading of a vehicle and nonlinear-elastic characteristics of shock-absorbers. For the case when elastic characteristics of shock-absorbers are described by degree or close to it dependence, the fluctuation of sprung part is described analytically. Their peculiarity is that the frequency and therefore dynamic force of wheels pressure on the bearing surface (road) depends on the amplitude. It is the last value and characteristics of the road surface that determine the main parameters of steerability and stability of the movement of wheeled vehicles along curved sections of the road. Taken together, the mentioned above allowed to obtain the dependence of the critical value of the dynamic angle of rotation of the steered wheels, as a function of the amplitude of longitudinal angular oscillations, kinematic motion parameters, and the level of loading of a vehicle. It is established: − fluctuation of the sprung part significantly reduce the value of the limiting angle of rotation of the steered wheels along the curved sections of the road; − for the period of acceleration of the vehicle and the closer location of the center of gravity of the cargo transported to the tailgate, the limit value of the dynamic angle of rotation of the steered wheels is less; − the suspension system with the progressive law of change of regenerative force of elastic shock-absorbers in a wider range of change fluctuations amplitude of the suspended part satisfies ergonomic conditions of transportation. The obtained calculated dependencies can simultaneously be basic during the modernization of existing or the creation of new suspension systems in order to improve the main operation characteristics of wheeled vehicles.
The methodology of research of the influence of the degree of loading, kinematic parameters of movement, and nonlinear power characteristics of elastic elements and shock absorbers of the suspension system on their steerability on curved sections of the road is developed. The research is based on the equation of kinetostatics of the system of sprung-unsprung part and differential equations that relate the motion of the sprung part of vehicles. Concerning the last, they take into account both loading of a vehicle and nonlinear-elastic characteristics of shock-absorbers. For the case when elastic characteristics of shock-absorbers are described by degree or close to it dependence, the fluctuation of sprung part is described analytically. Their peculiarity is that the frequency and therefore dynamic force of wheels pressure on the bearing surface (road) depends on the amplitude. It is the last value and characteristics of the road surface that determine the main parameters of steerability and stability of the movement of wheeled vehicles along curved sections of the road. Taken together, the mentioned above allowed to obtain the dependence of the critical value of the dynamic angle of rotation of the steered wheels, as a function of the amplitude of longitudinal angular oscillations, kinematic motion parameters, and the level of loading of a vehicle. It is established: − fluctuation of the sprung part significantly reduce the value of the limiting angle of rotation of the steered wheels along the curved sections of the road; − for the period of acceleration of the vehicle and the closer location of the center of gravity of the cargo transported to the tailgate, the limit value of the dynamic angle of rotation of the steered wheels is less; − the suspension system with the progressive law of change of regenerative force of elastic shock-absorbers in a wider range of change fluctuations amplitude of the suspended part satisfies ergonomic conditions of transportation. The obtained calculated dependencies can simultaneously be basic during the modernization of existing or the creation of new suspension systems in order to improve the main operation characteristics of wheeled vehicles.
Description
Keywords
транспортні засоби, керованість, стійкість руху, система підресорювання, підресорена частина, критична швидкість руху, коливання, навантаження, vehicles, steerability, stability of motion, suspension system, sprung part, critical speed, oscillations, load
Citation
Kuzio I. The influence of degree of loading and load placing on steerability of vehicles / Igor Kuzio, Mariia Sokil // Transport Technologies. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2021. — Vol 2. — No 1. — P. 60–74.