Wyznaczenie optymalnej wartości współczynnika asymetrii amortyzatora pasywnego zawieszenia samochodu z wykorzystaniem modelu „ćwiartki samochodu”

• Autorzy: Lozia Z. , Zdanowicz P.

Warianty tytułu

EN

Calculation of shock absorber asymmetry coefficient optimal value in car passive suspension using “quarter-car” model

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy była optymalizacja tłumienia pasywnego zawieszenia samochodu poruszającego się ruchem prostoliniowym ze stałą prędkością po nierównej nawierzchni drogi. Nierówności miały charakter losowy i były opisywane zgodnie z zaleceniami Międzynarodowej Organizacji Standaryzacji ISO, zawartymi w dokumencie ISO/TC 108/253: Reporting vertical road surface irregularities. Generalised vertical road inputs to vehicle. Wykorzystany został silnie nieliniowy model „ćwiartki samochodu” o dwóch stopniach swobody. Uwzględniał rzeczywistą charakterystykę sprężystości zawieszenia i ogumienia, asymetrię amortyzatora, tarcie ślizgowe w zawieszeniu, zjawisko odrywania się kół od nawierzchni drogi oraz właściwości wygładzające ogumienia. Opis wspomnianych własności odpowiadał w jak największym stopniu wynikom otrzymanym w trakcie badań stanowiskowych. Obliczenia wykonano dla trzech dróg w różnym stanie i czterech symulowanych prędkości ruchu pojazdu. Kryteriami optymalizacji były, ze względu na charakter wymuszenia, statystyczne miary drgań pionowych nadwozia („masy resorowanej”) oraz zmian pionowej siły w kontakcie koło-droga. Uwzględniono także ograniczenie ruchu roboczego (zakresu zmian ugięcia) zawieszenia, wynikające ze względów konstrukcyjnych. Oceniono wpływ niepożądanego tarcia ślizgowego w zawieszeniu na wyniki obliczeń i wyznaczono optymalne współczynniki asymetrii charakterystyki tłumienia wiskotycznego w amortyzatorze. Rezultaty wykonanych analiz przedstawiono głownie w postaci graficznej – wykresów.

EN

The purpose of the work was the optimization of damping in the passive suspension system of a motor vehicle moving straight with a constant speed on a road with rough surface of random irregularities, described according to the ISO classification. Strongly nonlinear “quarter-car” 2DoF model was used. Nonlinearities of spring characteristics of the suspension system and pneumatic tyre, shock absorber asymmetry, dry friction in the suspension system, and wheel lift-off were taken into account. The smoothing properties of vehicle tyre were represented in model. The description of all these properties corresponded as much as possible to the results obtained during the experimental tests. The calculations were carried out for three roads of different quality, with simulating four vehicle speeds. Statistical measures of vertical vehicle body vibrations (sprung mass) and of changes in the vertical tyre/road contact force were used as the criteria of system optimization. The design suspension displacement limit was also taken into account. The impact of undesirable dry friction in the suspension system on the calculation results was estimated and optimum asymmetry coefficients of viscous damping characteristic in shock absorber was determined. Results of the analyses were presented mainly in the form of graphics – charts.

Słowa kluczowe

PL

tłumienie w zawieszeniu; tarcie w zawieszeniu; optymalizacja; model ćwiartki samochodu

EN

damping in suspension; dry friction in suspension; optimization; quarter car model

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport
• Rocznik: 2017
• Tom: z. 119
• Strony: 249--265
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lozia Z.

• Przemysłowy Instytut Motoryzacji

autor

Zdanowicz P.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu

Bibliografia

• 1. Arczyński S.: Mechanika ruchu samochodu. WNT. Warszawa 1993.
• 2. Captain K. M., Boghani A. B., Wormley D. N.: Analytical tire models for dynamic vehicle simulation. Vehicle System Dynamics, Vol. 8 (1979), pp. 1-32.
• 3. Crolla D. A.: Vehicle dynamics - theory into practice. Journal of Automobile Engineering, 1996, 210, pp. 83-94.
• 4. Firth G. R.: The performance of vehicle suspensions fitted with controllable dampers. Ph.D. thesis. Department of Mechanical Engineering The University of Leeds. June 1991.
• 5. Gobbi M., Levi F., Mastinu G.: Multi-objective stochastic optimization of the suspension system of road vehicles. Journal of Sound and Vibration, 2006, 298, pp. 1055-1072.
• 6. Gobbi M., Mastinu G.: Analytical description and optimization of the dynamic behaviour of passively suspended vehicles. Journal of Sound and Vibration. 2001, 245(3), pp. 457-481.
• 7. ISO 2631-1: 1985 and 1997. Mechanical vibration and shock. Evaluation of human exposure to wholebody vibration. Part 1: General Requirements. International Organization for Standardization.
• 8. ISO 8608: 1995. Mechanical vibration - Road surface profiles - Reporting of measured data.
• 9. Kamiński E., Pokorski J.: Teoria samochodu. Dynamika zawieszeń i układów napędowych pojazdów samochodowych. WKŁ. Warszawa 1983.
• 10. Kasprzyk T., Prochowski L., Szurkowski Z.: Optymalizacja własności sprężystych i dobór konstrukcji ogumienia samochodu osobowego dla różnych warunków eksploatacji. Część I. Technika Motoryzacyjna nr 10/1974 r., str. 10-12. Część II. Technika Motoryzacyjna nr 11/1974 r., str. 14-19.
• 11. Kasprzyk T., Prochowski L.: Teoria samochodu. Obciążenia dynamiczne zawieszeń. WKŁ. Warszawa 1990.
• 12. Konieczny J.: Laboratory tests of active suspension system. Journal of KONES Powertrain and Transport. Vol. 18, No. 1, 2011, pp. 263-272.
• 13. Kwarciński T.: Sprawiedliwość czy efektywność? Analiza wykorzystująca ekonometryczny model wzrostu gospodarczego z historycznie optymalnym zróżnicowaniem płac. Acta Universitatis Lodziensis, Folia Oeconomica 2007, nr 213, s. 109-124.
• 14. Lozia Z.: Wybrane zagadnienia symulacji cyfrowej procesu hamowania samochodu dwuosiowego na nierównej nawierzchni drogi. Rozprawa doktorska. Wydział SiMR PW. Warszawa, 1985.
• 15. Lozia Z.: Analiza ruchu samochodu dwuosiowego na tle modelowania jego dynamiki. Monografia. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport. Zeszyt 41. Warszawa 1998.
• 16. Lozia Z.: The use of a linear quarter-car model to optimize the damping in a passive automotive suspension system - a follow-on from many authors' works of the recent 40 years. The Archives of Automotive Engineering - Archiwum Motoryzacji. 71(1), 2016 s. 39-71.
• 17. Lozia Z., Zdanowicz P.: Optimization of damping in the passive automotive suspension system with using two quarter-car models. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Volume 148, Number 1. 2016.
• 18. Meirovitch L.: Elements of vibration analysis. McGraw-Hill Kogakusha, 1975.
• 19. Mitschke M.: Teoria samochodu. Dynamika samochodu. WKŁ. Warszawa 1977.
• 20. Mitschke M.: Dynamika samochodu. Tom 2: Drgania. WKŁ. Warszawa 1989.
• 21. Muluka V.: Optimal suspension damping and axle vibration absorber for reduction of dynamic tire loads. M. of A. Sc. thesis. Concordia University, The Department of Mechanical Engineering. Montreal, Quebec, Canada. May 1998.
• 22. Newland D. E.: An introduction to random vibrations and spectral analysis. 2nd edition. Longman, 1984.
• 23. Osiecki J.: Podstawy analizy drgań mechanicznych. Politechnika Świętokrzyska. Kielce 1979.
• 24. Osiecki J.: Dynamika maszyn. Wojskowa Akademia Techniczna. Warszawa 1994.
• 25. Osiecki J., Gromadowski T., Stępiński B.: Badania pojazdów samochodowych i ich zespołów na symulacyjnych stanowiskach badawczych. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji - PIB. Radom-Warszawa 2006.
• 26. Patil S. A., Joshi S. G.: Experimental analysis of 2 DOF quarter-car passive and hydraulic active suspension systems for ride comfort. Systems Science & Control Engineering: An Open Access Journal, Vol. 2, 2014, pp. 621-631.
• 27. Rotenberg R. W.: Zawieszenie samochodu. WKŁ. Warszawa 1974.
• 28. Ryba D.: Improvements of dynamic characteristics of automobile suspension systems (Part I. Two-mass systems). Vehicle System Dynamics 3/1974, pp. 17-46.
• 29. Sekulić D., Devidović V.: The effect of stiffness and damping of the suspension system elements on the optimization of the vibrational behavior of a bus. International Journal for Traffic and Transport Engineering. 1(4), 2011, pp. 231-244.
• 30. Sharp R. S., Crolla D. A.: Road vehicle suspension system design - a review. Vehicle System Dynamics, 16 (1987), pp. 167-192.
• 31. Sharp R. S., Hassan S. A.: An evaluation of passive automotive suspension systems with variable stiffness and damping parameters. Vehicle System Dynamics, 15/1986, pp. 335-350.
• 32. Ślaski G.: Studium projektowania zawieszeń samochodowych o zmiennym tłumieniu. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Rozprawy, nr 481. Poznań 2012.
• 33. Verros G., Natsiavas S., Papadimitriou C.: Design optimization of quarter-car models with passive and semi-active suspensions under random excitation. Journal of Vibration and Control, 11/2005, pp. 581-606.
• 34. Wong J. Y.: Theory of ground vehicles. John Wiley & Sons, Inc. Canada-USA, 2001.
• 35. Zdanowicz P.: Ocena stanu amortyzatorów pojazdu z uwzględnieniem tarcia suchego w zawieszeniu. Rozprawa doktorska. Politechnika Warszawska Wydział Transportu. Warszawa 2012.
• 36. Zdanowicz P.: Ocena wpływu tłumienia w zawieszeniu samochodu na końcowe wyniki bezdemontażowych badań amortyzatorów. Materiały konferencyjne X International Science-Technical Conference AUTOMOTIVE SAFETY 2016 "Problemy Bezpieczeństwa w Pojazdach Samochodowych". Kielce - Ameliówka 22-24 lutego 2016 r., str. 404-409.
• 37. Zdanowicz P.: Problematyka oceny stanu amortyzatorów na stanowisku EUSAMA. Logistyka. Nr 4/2010. CD1.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).