3.Критерії коливальних навантажень на людину.

В міжнародному стандарті ИСО 2631-78 передбачено три критерії коливальних навантажень на людину:

1. Граничні впливи – рівень коливань, при которому ще забезпечується зберігання здоров’я людини. Відповідає приблизно половині рівня больового порогу в людини, що сидить на сидінні, яке коливається.

2. Границя зниження працездатності через втомленість – рівень коливань, перевищення якого веде до значного зниження працездатності водія.

3. Поріг зниження комфорту – це рівень коливань при которому людина ще має можливість їсти, читати, писати.

4.Показники коливань: інтенсивність (прискорення) , частота Гц, напрям, протяжність хв., час.

В зоні низьких частот сприйняття коливань пропорційне прискоренням, в зоні середніх частот – швидкостям, в зоні високих частот – переміщенням.

Людина погано переносить вертикальні коливання з частотою 4-8 Гц та горизонтальні 1-2 Гц.

5. Аналіз коливальних процесів автомобіля.

Інтенсивність коливань мас автомобіля при його русі по дорогах з нерівною поверхнею залежить від компоновки автомобіля, параметрів підвіски та характеристики шин.

Оскільки автомобіль – це механічна система, що складається з великої кількості мас з різними зв’язками, тому такі складні системи мають стільки ступенів свободи скільки є залежних переміщень елементів системи, кожний з яких розглядається як тверде тіло.

Рух механічної системи можна описати системою диференціальних рівнянь другого порядку, кількість яких дорівнює кількості ступенів свободи.

Для вивчення коливань користуються спрощеною коливальною системою з трьома масами.

Рис 1. Спрощена схема автомобіля як коливальної системи.

Підресорена маса складається з маси двигуна, рами, кабіни, вантажної платформи, агрегатів та механізмів трансмісії, пасажирів або вантажу.

Ці елементи в сукупності розглядають як тверде тіло, що має два ступені свободи – переміщення в вертикальному напрямі та поворот в вертикальній площині. Не підресорені маси та ( передні та задні мости з

колесами ) мають по одному ступеню свободи – вертикальні переміщення.

Таким чином, система, що імітує в цьому випадку двовісний автомобіль, має чотири ступені свободи.

Підресорені та не підресорені маси здійснюють складні двох частотні коливання. Двовісний автомобіль має чотири власні частоти – дві низькі ( , ) та дві високі ( , ). В багатьох випадках власна низька частота може бути близькою до парціальної частоти (тобто частоти коливань складної системи, коли всі ступені свободи, крім одного, усунені), а власна висока частота - до парціальної частоти .

Виходячи з цього можна вважати, що

Частоти вільних коливань з урахуванням затухання в підвісці визначаються співвідношеннями

де

- відносні коефіцієнти затухання коливань підресорених та не підресорених мас.

- парціальні коефіцієнти опору підвіски.

- коефіцієнт не пружного опору підвіски.

При розрахунках частоту коливань підресореної маси зручно виражати через статичний прогин підвіски – переміщення коліс відносно кузова внаслідок деформації пружного елемента підвіски під дією сили тяжіння.

Статичний прогин

Визначивши з попереднього рівняння та підставивши його в формули визначення частот вільних коливань з урахуванням затухання отримаємо приблизну формулу визначення власних коливань низької частоти

У випадках, коли коефіцієнт близький до одиниці, а вимірюється в сантиметрах:

де

- коефіцієнт розподілу підресорених мас.

- радіус інерції підресореної маси.

- координати центра мас підресореної маси ( при інженерних розрахунках приймають однаковими з координатами центра мас автомобіля).

Якщо частота коливань вимірюється в герцах, то

Значення статичного прогину.

Легкових автомобілів:	Вантажних автомобілів:
- для передньої підвіски .	- для передньої підвіски .
- для задньої підвіски .	- для задньої підвіски .

Характеристику підвіски можна вважати задовільною, якщо частота коливань підресорених мас для легкових автомобілів становить 0,8…1,3 Гц, для вантажних автомобілів 1,2….1,8 Гц, а частота коливань не підресорених мас для легкових автомобілів 8….12 Гц, для вантажних автомобілів 6,5….9 Гц.

При русі автомобіля, на нього через колеса передаються змінні за величиною сили взаємодії з дорогою. Коливання системи, обумовлені цими силами, називаються змушеними. Характеристика змушених коливань визначається поєднанням властивостей автомобіля як коливальної системи та законів змінювання змушуючи сил.

Причиною, яка викликає змушені коливання автомобіля, є дорога, профіль якої являє собою випадковий набір виступів та западин різної висоти та глибини, розташованих на різних відстанях одна від одної.

При русі автомобіля виникають випадкові змушення, які викликають змушені коливання випадкового характеру.

Частота змушень залежить від довжини нерівностей та швидкості автомобіля.

Шлях довжиною автомобіль, що рухається зі швидкістю , подолає за час

Довжина дорівнює довжині хвилі нерівності, тому

де

, - відповідно період та частота змушень.

Підставивши час долання нерівностей в попередню формулу та розв’язавши рівняння відносно , отримаємо

Тобто рівняння прямої, що проходить через початок координат з осями .

Рис.2.Графік для визначення резонансних швидкостей руху автомобіля.

Користуючись цим графіком, можна для нерівностей різної довжини визначити швидкості, при яких виникають низько та високочастотні резонансні коливання. Заштрихована зона відповідає руху з експлуатаційними швидкостями в межах від до .

В зв’язку з тим , що профіль дороги являє собою випадкове поєднання виступів та западин, змушені коливання можна оцінити методом теорії ймовірностей. При цьому характеристика дорожньої поверхні є її спектральна щільність - безперервна функція, яка характеризує розподіл дисперсій нерівностей за їх довжиною.