У роботі отримано мінімальне значення за умовами стійкості лінійної швидкості руху, при якій починається регулювання стабілізуючого момента.
З цією метою за основу взято модель із двома ступенями свободи переміщень кузова по змінним і (рис. 6) і збільшено число ступенів свободи на два через урахування деформації шин у бічному напрямку. Запропонована модель описується системою із чотирьох диференціальних рівнянь:
 (12)
де  ,  - сумарні коефіцієнти жорсткості шин передньої та задньої осі.
Наведено аналіз стійкості системи диференціальних рівнянь (12) за теоремою Рауса - Гурвіца, відповідно до якої необхідна умова стійкості виконується, тоді коли позитивні всі головні діагональні мінори матриці Гурвіца, тобто повинна виконуватися умова
 . (13)
Для визначення зони стійкого руху автомобіля застосовано проекцію поверхні на нульову площину, їх лінія перетинання дозволить провести границю між стійким і нестійким режимом руху.
На підставі проведеного аналізу; у широкому діапазоні зміни конструктивних та експлуатаційних параметрів для забезпечення стійкості системи автомобіль-дорога при регулюванні дестабілізуючого момента, що діє в площині дороги, повинна виконуватися нерівність м/с.
У четвертому розділі наведено програму експериментальних досліджень та обробку їхніх результатів. Програма складалася із трьох етапів. Завдання першого етапу експериментальної частини полягало у визначенні динамічних параметрів руху автомобіля, а також максимальної величини дестабілізуючого момента, що діє на автомобіль, при заносі в процесі гальмування.
Завдання другого етапу експериментальної частини полягало у підтвердженні працездатності і ефективності пристрою, що дозволяє регулювати курсовий кут автомобіля при гальмуванні.
Третій етап складався із двох частин. У першій частині експериментальний автомобіль рухався зі швидкістю, близькою до максимально можливої з радіусом повороту  м. Тиск повітря в шинах обох осей був однаковим і становив 0,196 МПа, що відповідало експлуатаційним характеристикам шин. Перед проведенням другої частини експериментальних досліджень тиск повітря в шинах передньої осі було знижено до 0,147 МПа. Це призвело до зменшення сумарного коефіцієнта опору відведенню передньої осі. У другій частині експериментальних досліджень автомобіль рухався зі швидкістю близькою до максимальної для цих умов з радіусом повороту  м.
На автомобілі (рис. 8) було встановлено вимірювально-реєстраційний комплекс з керуючим пристроєм, схему подано на рисунку 8.
У процесі гальмування реєструвалися такі параметри:
- час гальмування t;
- початкова швидкість перед гальмуванням;
- кутова швидкість автомобіля в площині дороги;
- тиск у контурах гальмового приводу й;
- поздовжнє та бокове прискорення у місці розташування давачів та.
На рисунку 9 подано експериментальні графіки лінійної швидкості, поздовжнього прискорення та зміни тиску в гальмовому приводі (а); кутової швидкості та бічного прискорення при заносі в процесі гальмування експериментального автомобіля (б).
Тривалість процесу гальмування при випереджальному блокуванні коліс задньої осі  визначалася за характером зміни бічного прискорення автомобіля (рис. 9). Необхідною умовою для розвитку заносу є блокування коліс задньої осі, тобто давач поздовжнього прискорення автомобіля реєструє. При цьому спостерігається збільшення кутової швидкості та величини. Перераховані вище умови (рис. 9) виникають у момент часу с.
Для визначення величини дестабілізуючого момента, що діє на автомобіль у процесі гальмування, скористаємося виразом (1). Результати першого етапу експериментальних досліджень, оброблені за наведеною методикою, подано в таблиці 1.
Таблиця 1
Результати експериментальної оцінки стійкості автомобіля ВАЗ-2108 при випереджальному блокуванні коліс задньої осі
При порівнянні експериментальних значень момента та теоретичних максимальна відносна похибка відзначена у першому заїзді.
На рисунку 10 подано експериментальні графіки зміни динамічних параметрів автомобіля ВАЗ-2108 при стабілізації курсового кута.
Результати другого етапу експериментальних досліджень подано в таблиці 2; теоретична величина курсового кута визначається шляхом підстановки початкових умов й у математичну модель (8).
Таблиця 2
Результати експериментальної оцінки працездатності системи, що забезпечує курсову стійкість автомобіля ВАЗ-2108 при гальмуванні
За результатами експериментальних досліджень (табл. 2) коефіцієнт кореляції для векторів часу стабілізації та курсового кута становить, що свідчить про наявність зворотного зв'язку між досліджуваними параметрами. Це підтверджує можливість регулювати таким способом курсовий кут автомобіля при заносі в процесі гальмування, зберігаючи його курсову стійкість.
Проаналізовано значення коефіцієнта у двох етапах експериментальних досліджень при русі автомобіля з різними динамічними параметрами по криволінійній траєкторії, побудовано полігони його розподілу, з яких робимо висновок, що перебуває у діапазоні.
Було експериментально порівняно з залежністю (11) значення роботи дестабілізуючого момента по координаті кута при різних динамічних параметрах руху автомобіля криволінійною траєкторією. Максимальне значення відносної похибки отриманих експериментальних залежностей і від на відрізку кута с-1 відповідає координаті с-1 і складає  , що пояснюється похибкою експерименту.
ВИСНОВКИ
- Аналіз існуючих способів забезпечення стійкості автомобіля показав, що:
- РГС знижують імовірність випереджального блокування коліс задньої осі, однак вони не виключають можливості втрати стійкості автомобіля, наприклад, через нестабільність параметрів гальмової системи;
- АБС знижують імовірність заносу автомобіля, але при постійно діючих збурних факторах не забезпечують контроль над стійкістю;
- на відміну від існуючих запропонований у роботі спосіб забезпечення стійкості руху автомобіля дозволяє контролювати динамічний стан автомобіля при раніше не врахованих постійно діючих збурних факторах.
- Запропонований коефіцієнт стійкості для комплексної оцінки курсової та траєкторної стійкості автомобіля по кутовому прискоренню дозволяє визначити граничні за умовами стійкості значення збурних факторів (раніше розглядався один динамічний параметр або).
- Отримані у ході дослідження показники процесу динамічної стабілізації курсового кута автомобіля при заносі в процесі гальмування дозволяють провести оцінку впливу часу стабілізації на динаміку курсового кута автомобіля. На підставі проведених досліджень вимоги до тривалості процесу стабілізації можуть бути сформульовані умовою .
- Виявлений при дослідженнях якісний вплив дестабілізуючого момента на динаміку курсового кута автомобіля в процесі руху по криволінійній траєкторії, дозволяє сформулювати вимоги до системи динамічної стабілізації у вигляді умови.
- Виконане обґрунтування мінімальної лінійної швидкості автомобіля за умовами забезпечення стійкості руху, за якої можливе регулювання дестабілізуючого момента, служить рекомендацією для початку роботи системи динамічної стабілізації (для досліджуваного автомобіля повинна виконуватися умова м/с).
- Експериментальні дослідження автоматичної системи, що забезпечує курсову стійкість автомобіля при заносі, доводять, що між тривалістю процесу стабілізації й величиною курсового кута автомобіля наприкінці гальмування існує зворотна лінійна залежність (коефіцієнт кореляції).
- Експериментальні дослідження при русі автомобіля ВАЗ-2108 по криволінійній траєкторії постійного радіуса показали, що робота дестабілізуючого момента в процесі руху автомобіля - величина постійна для цих дорожніх умов (відносна похибка %). Також встановлено, що значення коефіцієнта стійкості при різних динамічних параметрах автомобіля перебувають у діапазоні.
- Основні результати досліджень, проведених у дисертаційній роботі, дозволили інституту машин і систем Мінпромполітики і НАН України, Харківському НДІ судової експертизи імені Бокаріуса встановити вплив дестабілізуючого момента на техніко-експлуатаційні характеристики автомобілів, що важливо при аналізі причин виникнення ДТП.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
- Волков В. П., Ефимчук В. М., Доброгорский М. В. Анализ амплитудно-частотных характеристик автомобиля с заблокированными задними колёсами при торможении // Автомобильный транспорт. Сб. науч. труд. Вып. 9. – Харьков: ХНАДУ. – 2002. – С. 6–10. (здобувачем розроблено математичну модель для оцінки динамічних параметрів автомобіля при гальмуванні).
- Волков В. П., Подригало М. А., Доброгорский М. В. Динамическая стабилизация курсового угла автомобиля растормаживанием одного из задних колёс // Автомобильный транспорт. Сб. науч. труд. Вып.10. – Харьков: ХНАДУ. – 2002. – С. 31–35. (здобувачем розроблено нелінійну математичну модель для оцінки динамічних параметрів автомобіля у процесі стабілізації курсового кута при гальмуванні).
- Волков В. П., Доброгорский М. В. Стабилизация курсового угла автомобиля при заносе в процессе торможения // Вісник ХГТУСГ ім. Петра Василенка. Вип. 41. “Механізація сільськогосподарського виробництва”. – Харків. – 2005. – С. 139 – 145. (здобувачем розроблено математичну модель для оцінки динамічних параметрів автомобіля в процесі стабілізації курсового кута при гальмуванні).
- Доброгорский М. В. Определение работы внешних сил при движении автомобиля по криволинейной траектории // Вестник Харьковского национального автомобильно – дорожного университета. Сб. науч. труд. Вып. 30. – Харьков. – 2005. – С. 158 – 161.
- Подригало М. А., Волков В. П., Доброгорский М. В. Оценка устойчивости автомобиля при опережающем блокировании передних колес в процессе торможения // Наукове видання Тракторна енергетика в рослинництві. Зб. наук. праць. Вип. 6. ХГТУСГ – Харьков. – 2003. – С. 113 – 135. (здобувачем розроблено математичну модель для оцінки динамічних параметрів автомобіля при гальмуванні з випереджающим блокуванням передніх коліс).
- Подригало М. А., Волков В. П., Доброгорский М. В. Оценка устойчивости автомобиля при опережающем блокировании задних колес в процессе торможения // Вестник НТУ "ХПИ". Сб. науч. труд. Тематический выпуск “Автомобиле – и тракторостроение”. – Харьков: 2004. – №2. – С. 101 – 109. (здобувачем розроблено математичну модель для оцінки динамічних параметрів автомобіля при гальмуванні з випереджающим блокуванням задніх коліс).
- Подригало М. А., Волков В. П., Доброгорский М. В. Исследование движения автомобиля при заносе в процессе торможения // Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – Луганськ – 2004. – №7(77) частина 1. – С. 36 – 46. (здобувачем розроблено нелінійну математичну модель для оцінки динамічних параметрів автомобіля при гальмуванні).
- Доброгорский М. В. К вопросу об улучшении поперечной динамики транспортных средств // Вісник ХДТУСГ. Випуск 15. "Підвищення надійності відновлюємих деталей машин". – Харьков. – 2003. – С. 148 – 152.
- Подригало М. А., Волков В. П., Доброгорский М. В. Возможные способы динамической стабилизации курсового угла автомобиля // Сборник докладов IX научно – технической конференции с международным участием "Транспорт, экология – устойчивое развитие". – Варна, Болгария. – 2003. – С. 277 – 281. (здобувачем виконано огляд способів динамічної стабілізації курсового кута автомобіля при різних режимах руху).
АНОТАЦІЯ
Доброгорський М. В. Забезпечення стійкості легкового автомобіля при граничних режимах руху. - Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.22.02 - автомобілі та трактори. - Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2006.
Дисертація присвячена питанням забезпечення стійкості легкового автомобіля при русі на межі зчіпних властивостей осей за рахунок регулювання дестабілізуючого момента, що діє в площині дороги.
У роботі запропоновано коефіцієнт стійкості для комплексної оцінки курсової і траєкторної стійкості автомобіля за кутовим прискоренням. Це дозволило визначити граничні за умовами стійкості значення відхиляючих факторів.
Виявлено якісний вплив дестабілізуючого момента на динаміку курсового кута автомобіля в процесі руху по криволінійній траєкторії. Визначено показники процесу динамічної стабілізації курсового кута автомобіля при заносі в процесі гальмування та при русі по криволінійній траєкторії, що дозволило сформулювати вимоги до системи динамічної стабілізації у першому випадку та у другому.
Результати дослідження впливу дестабілізуючого момента на параметри курсової та траєкторної стійкості використовуються відділом НДР інституту машин і систем Минпромполітики НАН України, Харківським НДІ судової експертизи імені Бокаріуса, а також Запоріжським автомобільним заводом (ВАТ АвтоЗАЗ) при розробці систем динамічної стабілізації курсового кута автомобіля.
Ключові слова: курсовий кут, курсова стійкість, траєкторна стійкість, дестабілізуючий момент, динамічна стабілізація.
АННОТАЦИЯ
Доброгорский М. В. Обеспечение устойчивости легкового автомобиля при предельных режимах движения. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.22.02 – автомобили и тракторы. – Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, 2006.
Диссертация посвящена вопросам обеспечения устойчивости легкового автомобиля при движении на пределе сцепных свойств осей за счет регулирования дестабилизирующего момента, действующего в плоскости дороги.
В ходе проведенных исследований предложен способ обеспечения устойчивости движения, который позволяет контролировать динамическое состояние автомобиля при ранее не учтенных постоянно действующих возмущающих факторах.
Предложен многофакторный коэффициент устойчивости для комплексной оценки курсовой и траекторной устойчивости автомобиля по угловому ускорению. Численное значение определяется, как отношение дестабилизирующего момента к сумме реактивных моментов передней и задней осей относительно центра масс и стабилизирующего момента (зависит от разности касательных реакций на колесах различных бортов), действующих на автомобиль в плоскости дороги в процессе движения. Из анализа можно сделать следующие выводы: если движение автомобиля происходит при безразличном равновесии, то есть самое малое возмущение приведет к потере устойчивости; в случае движение автомобиля устойчиво, то есть возможно движение в установившемся режиме (); если движение автомобиля неустойчиво, то есть изменение углового ускорения (угловой скорости и курсового угла) происходит под действием дестабилизирующего момента.
Выявлено качественное влияние дестабилизирующего момента на динамику курсового угла автомобиля в процессе движения по криволинейной траектории: при действии боковой силы центр приложения боковых реакций сместится относительно центра масс автомобиля на расстояние. Появится дестабилизирующий момент, создаваемый приведенной силой инерции на плече в плоскости дороги. Это приведет к изменению радиуса поворота, а следовательно и угловой скорости автомобиля  . При положительном знаке автомобиль демонстрирует избыточную поворачиваемость, в случае отрицательной величины недостаточную.
Проанализирована зависимость работы дестабилизирующего момента от значения курсового угла для движения автомобиля по криволинейной траектории с постоянным радиусом. Поскольку рассматривается установившийся режим движения (), справедливо утверждение и зависимость от носит линейный характер при условии.
Определены показатели процесса динамической стабилизации курсового угла автомобиля при заносе в процессе торможения и при движении по криволинейной траектории, что позволило сформулировать требования к системе динамической стабилизации в первом случае и во втором.
В работе выполнено обоснование минимальной линейной скорости автомобиля по условиям обеспечения устойчивости движения, при которой возможно регулирование дестабилизирующего момента, служит рекомендацией для начала работы системы динамической стабилизации (для исследуемого автомобиля должно выполняться условие м/с).
Результаты исследований влияния дестабилизирующего момента на параметры курсовой и траекторной устойчивости используются отделом НИР института машин и систем Минпромполитики и НАН Украины при модернизации конструктивных элементов ходовой части автомобилей, находящихся в эксплуатации, с целью повышения их технико-эксплуатационных характеристик; Харьковским НИИ судебной экспертизы имени Бокариуса при анализе причин возникновения дорожно-транспортных происшествий (ДТП); Запорожским автомобильным заводом (ОАО АвтоЗАЗ) при разработке систем динамической стабилизации курсового угла автомобиля.
Ключевые слова: курсовой угол, курсовая устойчивость, траекторная устойчивость, дестабилизирующий момент, динамическая стабилизация.
ABSTRACT
Dobrogorsky M.V. Provision of passenger-car stability at top speed. – Manuscript.
Dissertation for the academic degree of Candidate of Engineering Sciences in speciality 05.22.02. – Automobiles and Tractors. – Kharkiv National Automobile and Highway University, 2006.
The dissertation is concerned with issues of providing the passenger-car riding stability in motion with top adhesive axial properties at the expense of regulated destabilizing moment that acts in the plane of road.
The paper offers stability factor to estimate the complex of vehicle’s course and directional stability by means of angular acceleration. This enabled to determine values of disturbing factors, the former being top by stability conditions.
Qualitative effect exerted by the destabilizing moment on car angular dynamics during curvilinear motion has been revealed. Indices of car course angle dynamic stabilization when skidding during braking as well as in curvilinear motion have been determined. This enabled to verbalize requirements to the dynamic stability system, which in the first case are and in the second case.
The results of investigations into the way the destabilizing moment affects parameters of course and directional stability are utilized by R&D Department of the Machines & Systems Institute of the Ministry of Industrial Policy and National Academy of Sciences of Ukraine as well as by Kharkiv Bokarius Research Institute for Forensic Expertise. These results are also used by R&D Department at Auto-ZAZ when investigating the vehicle dynamic-control system (VDC).
Key words: course angle, course stability, directional stability, destabilizing moment, dynamic stabilization.
| 
