Rugalmas kerékfelfüggesztés hatása a vontatott kerekek stabilitására
Rugalmas kerékfelfüggesztés hatása a vontatott kerekek stabilitására
Sykora Henrik BSc III. évf.,
e-mail: henrik.sykora@gmail.com
Konzulens: Dr. Takács Dénes, Műszaki Mechanikai Tanszék
e-mail: takacs@mm.bme.hu
Vontatott kerekeknél gyakran probléma az egyenes vonalú gördülésük során jelentkező stabilitásvesztés, amely az úgynevezett kerékszitáló mozgás megjelenésével jár. Ez a hétköznapi életben bevásárló kocsik, hordágyak és babakocsik önbeállós kerekeinél figyelhető meg. A felsorolt esetekben a kerékszitálás oka a kerékfelfüggesztés lágysága, míg a repülőgépek futóműve, a motorkerékpár első kereke esetén a stabilitásvesztésben a meghatározó szerepet a kerék rugalmassága játssza. Rugalmas kerék modell esetén, pusztán a kerék-talaj érintkezési tartomány pontos modellezésével is kimutathatók a kerékszitáló mozgás legfontosabb tulajdonságai [1], mint a kvázi-periodikusság, és a szubkritikusság. Egy valóságos járműdinamikai rendszer esetén olyan modell szükséges, amelyben figyelembe veszik a kerék rugalmasságát és a felfüggesztés lágyságát is, de ezeknek a modelleknek az analitikus vizsgálata nagyon bonyolult.
Mivel a bevásárlókocsiknál, hordágyaknál a kerékszitálás többnyire nem okoz semmiféle veszélyt a használat során, így ezek esetén nem is mindig törekednek a kerékszitás elkerülésére, illetve a kerékszitálás vizsgálatára jóval egyszerűbb modelleket használnak. Egy motorkerékpárnál, repülőgépnél nagyon súlyos balesetet okozhat egy váratlan stabilitásvesztés, így a kerékszitálás vizsgálata során elkerülhetetlen pontos, szabatos mechanikai modellek használata. A kerékszitálást igyekeznek csillapító szerkezetek beépítésével elkerülni, de ez nem mindig valósítható meg, így már a felfüggesztés tervezésénél gondoskodni kell a kiküszöböléséről.
Dolgozatomban a vontatórúd lágy csapágyazásának hatását vizsgálom, és a kerék rugalmasságát elhanyagolom. Modellként egy kis szabadságfokú, állandó sebességgel vontatott, a vontatórúdnál torziós viszkózus csillapítással ellátott vontatott merev kereket használok, amely egy ponton érintkezik a talajjal. A mozgásegyenleteket a Routh‒Voss-egyenletek [2] segítségével írom fel, melyek másodrendű, nemlineáris, közönséges differenciálegyenlet-rendszert alkotnak. Az egyenes vonalon valamint a körpályán egyenletesen haladó kerék lineáris stabilitását analitikus úton vizsgálom meg a Routh‒Hurwitz-kritérium segítségével. Eredményeimet numerikus szimuláción keresztül ellenőrzöm, majd a kapott eredményeket összevetem az irodalomban [3] találhatóakkal.
Irodalom:
1. Dénes Takács: Thesis: Dynamics of rolling of elastic wheels. 2005
2. F. Gantmacher: Lectures in Analytical Mechanics. MIR Publishers, Moscow, 1975
3. D. Takács, G. Stépán, S. J. Hogan: Isolated large amplitude periodic motions of towed rigid wheels, Nonlinear Dyn, 52: 27–34, Springer Science+Business Media, 2007
szerző
-
Sykora Henrik
gépészmérnöki
nappali alapszak
konzulens
-
Dr. Takács Dénes
egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék
