Източници на вибрации, системи за безопасност и комфорт

Движещите сили, които причиняват трептения (вибрации) на отделните части на автомобила, се различават по природа, характер на действие и посока. По своя характер те могат да бъдат единични и продължително действащи, а по характера на възникването си вътрешни и външни.

Външните източници на вибрации включват:

пътни неравности;
удари, причинени от водача чрез органите за управление: при потегляне, превключване на предавките, при „хвърляне“ на педала на съединителя, спиране с ръчната спирачка и др.

Вътрешните източници на вибрации включват:

неравномерна работа на двигателя, която зависи от характеристиките на неговия дизайн и работния процес;
конструктивни и технологични характеристики на трансмисионни възли и части, които причиняват неравномерно въртене на зъбни колела, карданно задвижване, автомобилни колела и други въртящи се маси.

Основните източници на вибрации в автомобила са неравностите на пътя и двигателят.

Когато автомобилът се движи по пътя, тялото му изпитва вертикални и хоризонтални вибрации. Тези колебания в допълнение водят до промени в някои параметри: до промени в радиусите на търкаляне и зоната на контакт на гумите с пътя, както и до промяна в позицията на задвижващата ос спрямо тялото. От своя страна тези промени предизвикват появата на нови трептения, а именно промените в контактната площ на гумите на задвижващите колела с пътя, поради различната тангенциална твърдост на гумите, водят до параметрични колебания; промените в положението на задвижващия мост спрямо тялото водят до променливи промени в въртящия момент със значителни амплитуди.

Вибрации от работа на двигателя, главно торсионни иогъване, са причинени от следните основни причини: променливостта на въртящия момент на двигателя и дисбалансът на инерционните сили на движещите се маси на коляновия механизъм. Общото силово въздействие на тези фактори може да бъде доста значително. Двигателят също е източник на значителни вертикални вибрации.

Приблизителните честотни диапазони на естествените вибрации на отделните части на автомобила са както следва, Hz: пътник на седалка - 1 ... 5, двигател на опори, както и неподресорени маси - 5 ... 20, тяло - 10 ... 50, пружини и гуми - 20 ... 200, вибрации, дължащи се на работа на двигателя, а също и на задвижване - 10 ... 200. Наблюдава се значително увеличение на вибрациите, когато честотите на естествените вибрации на няколко отделни части на автомобила съвпадат. Нека отмъстим за характеристиките на вибрациите на отделните части на автомобила.

захранващ агрегат

Буталният двигател е мощен източник на вибрации, особено при ниски скорости и високи обороти на двигателя. Обикновено двутактовият бензинов двигател има по-високо ниво на вибрации от четиритактовия, но все пак много по-малко от дизеловия. Броят и разположението на цилиндрите има голямо влияние. И така, най-ниската вибрационна активност се притежава от двигателите P6 (шест цилиндъра, подредени в ред) и V8-9 (T, най-големият - с небалансирани инерционни сили от първия (двигатели P2) и втория (двигатели P4 и V4-900) ред и моментите на инерционните сили от първия (двигатели P5) и втория (двигатели P5 и V6-900) ред. ka") значително намаляват s вибрационната активност и шума на небалансираните двигатели , Всички смущаващи фактори на двигателя се появяват в честотния диапазон до 500 Hz, а най-интензивните - в диапазона 8 ... 10 Hz, което е близо до естествената честотавертикални вибрации на силовия агрегат и предните нерессорни маси на автомобила.

Предаване

Трансмисията на автомобила се характеризира с интензивни вибрации с няколко резонансни режима, които се предават на окачването и каросерията. И така, за един модел автомобил със задни задвижващи колела са открити 14 резонансни форми в честотния диапазон до 800 Hz. За да се намалят вибрациите при тези резонанси, се използва разстройване на естествената честота. В днешно време всички превозни средства имат монтиран гасител на вибрациите в диска на съединителя. Освен това много леки автомобили имат гъвкав съединител в задвижващата линия, а понякога и в задвижващата ос или в краищата на полуоските. Значително намалени торсионни вибрации при използване на преобразувател на въртящия момент. Не по-малко опасни при предаването са огъващите и огъващо-усукващите вибрации, които в честотния диапазон до 1000 Hz имат няколко резонансни форми. За намаляването им се използва промяна на собствените честоти на силовия агрегат, по-твърди картери и техните съединения, намаляване на твърдостта на огъване на връзката между маховика и коляновия вал и др.

При ниски честоти (до 20 Hz) вибрациите се предават през окачването, съответстващи на естествените честоти на пружинирани (1 ... 2 Hz) и нерессорни (6 ... 12 Hz) маси. При високи честоти амортисьорът и еластичните елементи се държат различно от тези при ниски честоти и не изпълняват функциите си. Вибрационните характеристики на окачването и гумата трябва да съвпадат. Често, за да ги подобрят, те използват инсталирането на гумени вибрационни изолатори между частите на окачването и тялото, но това също може да доведе до увеличаване на вибрациите, предавани през окачването.

Има основно два вида трептения в гумата: средна честота, когато гумата се държи като маса върху пружина ивисока честота, когато гумата трябва да се разглежда като система с разпределени параметри, тъй като трептенията на протектора и страничните стени на гумата, разпределени по обиколката, определят трептенията на оста на колелото. В този случай радиалните гуми обикновено имат по-ниска (60 ... 100 Hz) първа естествена честота на трептене в сравнение с диагоналните (130 ... 200 Hz) гуми. Радиалните гуми предизвикват забележимо увеличаване на вибрациите и вътрешния шум в честотния диапазон от 60…100 Hz. Въпреки това се създават радиални гуми, които са толкова вибрационни, колкото и най-добрите диагонални гуми.

При високи скорости вибрациите и шумът на гумите могат да се увеличат значително поради дисбаланс на гумите. Така увеличаването на дисбаланса на гумите на леките автомобили до 0,1 Nm води до повишаване на нивото на шума им при 100 км/ч с 2 dB. Страничните трептения също действат върху гумата, а шимми (трептения около вертикалната ос) и „трампинг“ (трептения около надлъжната ос на автомобила) също действат върху управляваните колела.

Има разлики в режимите на трептене за различните каросерии (отворени или затворени, седан, купе, комби и др.). Въпреки това обикновено могат да се разграничат пет режима на трептене:

вибрация на твърдо тяло спрямо окачването (5 ... 10 Hz);
принудително колебание на твърдо тяло, причинено от вибрации на двигателя (11 ... 17 Hz);
огъващи и усукващи вибрации на тялото като цяло (25 ... 40 Hz);
пръстеновидна вибрация на купето и вибрации на огъване на карданния вал (50 ... 150 Hz);
звуков резонанс, възникващ в купето (90 или 150 Hz).

В допълнение, отделните панели на тялото имат голям брой естествени честоти в диапазона от 50 ... 200 Hz и повече.

Спирачни механизми

В диск и особено в барабанспирачни механизми при определени налягания в спирачната система, могат да възникнат високочестотни (1000 ... 4000 Hz) вибрации, които могат да бъдат елиминирани чрез инсталиране на виброгасител в близост до механизма за освобождаване на челюстта и други мерки.