Көліктің дөңгелегінің сырғанау бұрышы және оның динамикасы
Slip angle
Дөңгелек сырғанау бұрышы: көлік динамикасындағы маңызды ұғым. Бағыт пен қозғалыс арасындағы айырма, жүргізу қауіпсіздігіне әсер етеді. Тіректің деформациясы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Көлік динамикасындағы термин немесе маневр. Көлік динамикасында тайғанақ бұрышы немесе бүйірлеу бұрышы – дөңгелектің бағыты мен оның іс жүзінде қозғалатын бағыты арасындағы бұрыш (яғни, алға жылдамдық векторы мен дөңгелектің алға жылдамдығы және бүйірлеу жылдамдығының векторлық қосындысы арасындағы бұрыш, оң жақтағы суретте көрсетілгендей). Бұл тайғанақ бұрышы байланыс дақтарының жазықтығында және байланыс дақтары мен дөңгелектің орталық жазықтығының қиылысына перпендикуляр болатын бұрылу күшіне әкеледі. Бұрылу күші тайғанақ бұрышының алғашқы бірнеше градусында шамамен сызықтық түрде өседі, содан кейін азая бастағанға дейін сызықтық емес түрде максималдық деңгейге жетеді. Тайғанақ бұрышы былай анықталады:
Term or maneuver in vehicle dynamics
car handling
In vehicle dynamics, slip angle or sideslip angle is the angle between the direction in which a wheel is pointing and the direction in which it is actually traveling (i. e., the angle between the forward velocity vector and the vector sum of wheel forward velocity and lateral velocity , as defined in the image to the right). This slip angle results in a force, the cornering force, which is in the plane of the contact patch and perpendicular to the intersection of the contact patch and the midplane of the wheel. This cornering force increases approximately linearly for the first few degrees of slip angle, then increases non linearly to a maximum before beginning to decrease. The slip angle, is defined as
Себептер
Түйіннің қаңқасы мен жүріс бөлігінде деформация болғандықтан, нөлдік емес тайғақ бұрышы пайда болады. Дөңгелек айналғанда, жанасу беті мен жол арасындағы үйкеліс нәтижесінде жеке жүріс "элементтері" (шекті жүріс бөлімдері) жолға қатысты тоқтаусыз қалады. Егер u жаққа қарай жылдамдық енгізілсе, жанасу беті деформацияланады. Жүріс элементі жанасу аймағына кіргенде, жол мен дөңгелек арасындағы үйкеліс осы жүріс элементінің тоқтаусыз қалуына себеп болады, бірақ дөңгелек жанына қарай қозғала береді. Осылайша жүріс элементі бүйірге қарай "бейімделеді". Дөңгелек/доңғалақтың тоқтаусыз жүріс элементінен ауытқуы ретінде қарастыру да дұрыс болғанымен, координаттар жүйесін дөңгелектің орталық жазықтығына бекіту қабылданған. Жүріс элементі жанасу аймағынан өтетін кезінде, ол дөңгелектің орталық жазықтығынан одан әрі бұрылады. Осы бұрылыс тайғақ бұрышына және бұрылу күшіне әкеледі. Бұрылу күшінің өсу қарқыны босаңсу ұзындығымен сипатталады.
A non zero slip angle arises because of deformation in the tire carcass and tread. As the tire rotates, the friction between the contact patch and the road results in individual tread 'elements' (finite sections of tread) remaining stationary with respect to the road. If a side slip velocity u is introduced, the contact patch will be deformed. When a tread element enters the contact patch, the friction between the road and the tire causes the tread element to remain stationary, yet the tire continues to move laterally. Thus the tread element will be ‘deflected’ sideways. While it is equally valid to frame this as the tire/wheel being deflected away from the stationary tread element, convention is for the co ordinate system to be fixed around the wheel mid plane. While the tread element moves through the contact patch it is deflected further from the wheel mid plane. This deflection gives rise to the slip angle, and to the cornering force. The rate at which the cornering force builds up is described by the relaxation length.
Әсерлер
Алдыңғы және артқы осьтердің сырғанау бұрыштары арақатынасы (алдыңғы және артқы дөңгелектердің сырғанау бұрыштарының функциясы) белгілі бір бұрылыста көлік құралының мінез-құлқын анықтайды. Егер алдыңғы және артқы сырғанау бұрыштарының арақатынасы 1:1-ден жоғары болса, көлік құралы төмен бағытта сырғанауға бейімді болады, ал 1:1-ден төмен арақатынас болса, артық бағытта сырғанауға бейімді болады. Нақты сәттегі сырғанау бұрыштары көптеген факторларға, соның ішінде жол жағдайына байланысты, бірақ көлік құралының шассисі нақты динамикалық сипаттамаларды дамыту үшін жасалуы мүмкін. Дамыған сырғанау бұрыштарын реттеудің негізгі тәсілі – алдыңғы және артқы бүйірлік жүктеме берудің салыстырмалы мөлшерін өзгерту арқылы, алдыңғы және артқы арақатынастағы айналу моментін (бұрылыста ішкі дөңгелектен сыртқы дөңгелекке салмақ ауысу жылдамдығы) өзгерту болып табылады. Бұл шасси биіктігін өзгерту арқылы немесе серпімділік қатаңдығын реттеу арқылы, шассиді өзгерту немесе стабилизаторды қосу арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Дөңгелек тіреу алақанының ұзындығы бойындағы бүйіндік сырғанаудың симметриясыздығы салдарынан, осы бүйіндік сырғанаудың күші тіреу алақанының геометриялық орталығынан ауысады, бұл пневматикалық із деп аталатын қашықтық, соның салдарынан дөңгелекте момент пайда болады, ол өзін-өзі реттеу моменті деп аталады.
The ratios between the slip angles of the front and rear axles (a function of the slip angles of the front and rear tires respectively) will determine the vehicle's behavior in a given turn. If the ratio of front to rear slip angles is greater than 1:1, the vehicle will tend to understeer, while a ratio of less than 1:1 will produce oversteer. Actual instantaneous slip angles depend on many factors, including the condition of the road surface, but a vehicle's suspension can be designed to promote specific dynamic characteristics. A principal means of adjusting developed slip angles is to alter the relative roll couple (the rate at which weight transfers from the inside to the outside wheel in a turn) front to rear by varying the relative amount of front and rear lateral load transfer. This can be achieved by modifying the height of the roll centers, or by adjusting roll stiffness, either through suspension changes or the addition of an anti roll bar. Because of asymmetries in the side slip along the length of the contact patch, the resultant force of this side slip occurs away from the geometric center of the contact patch, a distance described as the pneumatic trail, and so creates a torque on the tire, the so called self aligning torque.
Сырғалақтық бұрышты өлшеу
Дөңгелектің сырғанау бұрышын өлшеудің екі негізгі тәсілі бар: көлік қозғалып тұрғанда немесе арнайы сынақ құрылғысында. Көлік қозғалып тұрғанда сырғанау бұрышын өлшеу үшін бірнеше құрылғы қолданылады; кейбіреулері оптикалық әдістерді, ал кейбіреулері инерциялық әдістерді, ал кейбіреулері GPS-ті, ал кейбіреулері GPS және инерциялық әдістерді бірге қолданады. Бақыланатын жағдайда сырғанау бұрышын өлшеу үшін әртүрлі сынақ машиналары әзірленген. Падуа университетінде мотоцикл дөңгелектерін сынауға арналған машина орналасқан. Ол 3 метрлік диаметрі бар дискті пайдаланады, ол 54 градусқа дейін бекітілген руль және камера бұрышында ұсталып тұрған дөңгелектің астында айналады. Сенсорлар туындаған күш пен моментті өлшейді, ал трассаның қисықтығын ескеру үшін түзетулер енгізіледі. Басқа құрылғыларда айналмалы барабандардың, жылжымалы тақтайшалардың, конвейерлік ленталардың немесе сынақ дөңгелегін нақты жол бетіне басатын тіркемелердің ішкі немесе сыртқы беттері қолданылады.
There are two main ways to measure slip angle of a tire: on a vehicle as it moves, or on a dedicated testing device. There are a number of devices which can be used to measure slip angle on a vehicle as it moves; some use optical methods, some use inertial methods, some GPS and some both GPS and inertial. Various test machines have been developed to measure slip angle in a controlled environment. A motorcycle tire test machine is located at the University of Padua. That uses a 3 meter diameter disk that rotates under a tire held at a fixed steer and camber angle, up to 54 degrees. Sensors measure the force and moment generated, and a correction is made to account for the curvature of the track. Other devices use the inner or outer surface of rotating drums, sliding planks, conveyor belts, or a trailer that presses the test tire to an actual road surface.