Эффект шимми на мотоцикле причины. Эффект шимми

Эффект шимми. Эффект шимми на мотоцикле причины


Эффект шимми — Википедия. Что такое Эффект шимми

У этого термина существуют и другие значения, см. Шимми.

Эффект шимми (англ. wobble,[1]speed wobble,[2]tank-slapper,[3]death wobble[4]) — возникновение быстрых колебаний (частотой 4…10 Гц), как правило, на рулевых колесах транспортного средства. В момент возникновения шимми транспортное средство в целом не подвержено влиянию колебаний, однако с нарастанием их амплитуды происходит потеря управления из-за усиливающегося рыскания. Угроза развития шимми, теоретически, существует у любых транспортных средств с одной точкой приложения управляющего воздействия при наличии достаточной степени свободы рулевого колеса, например, мотоциклы, велосипеды и скейтборды, а, кроме того, трехколесные легкие самолеты, способные на земле развивать скорость свыше 80 км/ч. На большинстве автомобилей эффект шимми существенно не проявляется. Нестабильность, предшествующая развитию эффекта, возникает, как правило, на больших скоростях и по ощущениям примерно соответствует характерным колебаниям колес магазинных тележек или поведению самолетного шасси во время приземления.[5][6]

Физика явления

Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми» Пример системы «пружина-груз».

При установившемся режиме колебаний наибольшую роль играют для механизма: низкий коэффициент демпфирования в системе второго (или выше) порядка, а также положительная обратная связь. Примером системы второго порядка с низким коэффициентом демпфирования является простейшая система «пружина-груз», в которой груз перемещается вверх и вниз (колеблется), будучи подвешенным на пружине.

В момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии гасится амортизатором, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний с частотой 4…10 Гц управляемого колеса относительно курса. Причиной возникновения такой реакции могут послужить неправильно рассчитанные характеристики амортизаторов, пружин подвески, неровности дороги, особенно периодического характера (покрытие типа «стиральная доска»), характер разгона и т. д.

С точки зрения ТАУ шимми — неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. и действия водителя.

Если возникновение шимми при эксплуатации невозможно исключить во время разработки конструкции системы, возможно применение специального рулевого депмфера. Данное устройство представляет собой реализацию полосно-заграждающего фильтра, предназначенного для гашения эффекта шимми на известных частотах.[7]

Явление шимми обычно связывается с деформацией шины колеса. Однако, оно наблюдается и на недеформируемых (стальных) колёсах. Как показано В. Ф. Журавлёвым и Д. М. Климовым[8], шимми полностью объясняется, если, помимо обычно рассматриваемых в литературе сил, ввести многокомпонентные силы сухого трения.

Эффект шимми на двухколесных транспортных средствах

Эффект шимми (то есть колебания) проявляется, когда колесо получает по какой-либо причине боковое ускорение в условиях незначительного в другое время технического несовершенства. К таким несовершенствам можно отнести неидеальные характеристики колеса: отклонение от плоскостности, отклонение от круглости, недостатки в балансировке.[9] Колесо при вращении передает цикличную нагрузку на раму транспортного средства. При совпадении частоты этих колебаний с частотой собственных колебаний системы (то есть транспортного средства со всем перевозимым грузом) возникает резонанс, который может приводить к развитию шимми.[9] При дальнейшем вращении колеса на него начинает действовать сила реакции рамы, из-за чего колесо получает ускорение в противоположную сторону. Весь процесс повторяется на последующих оборотах колеса при последующих воздействиях технического несовершенства. Если при этом демпфирование в системе рулевого управления недостаточно, амплитуда колебаний будет увеличиваться вплоть до разрушения системы. Частоту колебаний можно изменять посредством изменения скорости поступательного движения, увеличения или уменьшения жесткости транспортного средства, а также увеличением жесткости системы рулевого управления, главным компонентом которой является водитель.[5] Несмотря на то, что интенсивность проявления эффекта шимми можно легко снизить уменьшением скорости движения, изменением положения руки на руле и силы его хвата, при отсутствии контроля эффект шимми может быть катастрофическим.[10]

При равенстве других факторов, эффект шимми более характерен для шоссейных транспортных средств, нежели для их горных вариантов. Это объясняется тем, что на горных транспортных средствах как правило устанавливается подвеска, существенно в большей степени демпфирующая раму. Кроме того, развитый протектор на шинах работает как дополнительный демпфер колебаний от дорожного покрытия.[9]

Поскольку частота колебаний зависит от скорости движения, эффект гироскопа не является существенным для развития явления.[5]. Для велосипедов были найдены пять основных факторов, влияющих на возникновение эффекта шимми: жесткость боковых поверхностей шины переднего колеса, жесткость амортизатора рулевого колеса, высота центра масс, расстояние от центра масс до заднего колеса, угловое сопротивление шины переднего колеса.[6][11]

Согласно отчету об экспериментальных исследованиях и компьютерном моделировании эффекта шимми, было показано влияние на режим колебаний характеристик шины переднего колеса, инерции передней рамы велосипеда и жесткости шасси. Точнее, было показано, что при увеличении давления в шине переднего колеса, увеличении жесткости шасси и инерции передней рамы относительно оси поворота рулевого колеса, а также при уменьшении сопротивления боковому скольжению шины переднего колеса, достигается усиление эффекта демпфирования режима колебаний, что увеличивает стабильность транспортного средства.[12]

Борьба с шимми

Теория возникновения шимми на автомобилях разработана в СССР академиком Е. А. Чудаковым в середине 30-х годов XX века. Борьба с шимми на автомобилях сводится к закладке в конструкцию передней подвески параметров, обеспечивающих самостабилизацию колес — статическую (развал, кастер) и динамическую (схождение и тщательная балансировка самих колес, обязательное демпфирование подвесок). Первым серийным автомобилем с подвеской, рассчитанной на противостояние возникновению шимми, был отечественный ГАЗ-М1.

Возможности выхода из шимми на мотоцикле: вначале — открытие газа (ускорение), расслабление рук, перенос веса тела ближе к задней оси. Далее, на «раскачке»: на прямых — сильное плавное торможение задним колесом; в поворотах — общепринятой тактики не существует.

Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.

Мстислав, Всеволодович Келдыш на рубеже 1930-1940х годов изучал эффект шимми. В 1945 году вышла его работа "Шимми переднего колеса трехколесного шасси [Текст] / М. Келдыш. — [Москва] "

См. также

Примечания

  1. ↑ Robin S. Sharp. Dynamical Analysis of Vehicle System: Theoretical Foundations and Advanced Applications / W. Schiehlen. — Dynamic of Motorcycles: Stability and Control: Springer, 2009. — С. 183…199. — 304 с.
  2. ↑ Your Motorcycle. How to make it handle better (англ.) // Popular Mechanics : журнал. — 1978. — May (vol. 149, no. 5). — P. 97, 100. — ISSN 0032-4558.
  3. ↑ David L. Hough. Proficient Motorcycling: The Ultimate Guide to Riding Well. — Glossary: BowTie Press, 2000. — С. 253. — ISBN 1-889540-53-6.
  4. ↑ Trenton McGee. 4x4 Suspension Handbook. — Chapter 4: The Infamous "Death Wobble": CarTech Inc, 2008. — С. 54. — 144 с. — ISBN 1932494480.
  5. ↑ 1 2 3 David Gordon Wilson, Jim Papadopoulos. Bicycling Science. — The MIT Press, 2004. — С. 263–390. — ISBN 0-262-73154-1.
  6. ↑ 1 2 Vittore Cossalter. Motorcycle Dynamics. — Lulu.com, 2006. — С. 241–342. — ISBN 978-1-4303-0861-4.
  7. ↑ Simos Evangelou, David J.N. Limebeer, Robin S. Sharp, Malcolm C. Smith. Control of Motorcycle Steering Instabilities (англ.) // IEEE Control Systems Magazine : журнал. — 2006. — October.
  8. ↑ Zhuravlev V.Ph., Klimov D.M. Theory of the shimmy phenomenon (англ.) // Mechanics of Solids : журнал. — 2010. — June (vol. 4, no. 3). — P. 324—330. — ISSN 0025-6544. — DOI:10.3103/S0025654410030039.
  9. ↑ 1 2 3 Dan Empfield. Speed Wobble (англ.). Slowtwitch.com (24 April 2015). Проверено 2 января 2018.
  10. ↑ Kettler, Bill. Crsh kills cyclist, Mail Tribune (15 сентября 2004). Проверено 10 июля 2016.
  11. ↑ Manfred Plöchl, Johannes Edelmann, Bernhard Angrosch, Christoph Ott. On the wobble mode of a bicycle (англ.) // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility : журнал. — 2011. — 7 July (vol. 50, no. 3). — P. 415–429. — ISSN 0042-3114. — DOI:10.1080/00423114.2011.594164.
  12. ↑ Mauro, Salvador (May 27–28, 2004). "Study of stability of a two wheeled vehicle through experiments on the road and in laboratory" (PDF).. Проверено 2008-08-31. 

Ссылки

wiki.sc

Эффект шимми Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Шимми.

Эффект шимми (англ. wobble,[1]speed wobble,[2]tank-slapper,[3]death wobble[4]) — возникновение быстрых колебаний (частотой 4…10 Гц), как правило, на рулевых колесах транспортного средства. В момент возникновения шимми транспортное средство в целом не подвержено влиянию колебаний, однако с нарастанием их амплитуды происходит потеря управления из-за усиливающегося рыскания. Угроза развития шимми, теоретически, существует у любых транспортных средств с одной точкой приложения управляющего воздействия при наличии достаточной степени свободы рулевого колеса, например, мотоциклы, велосипеды и скейтборды, а, кроме того, трехколесные легкие самолеты, способные на земле развивать скорость свыше 80 км/ч. На большинстве автомобилей эффект шимми существенно не проявляется. Нестабильность, предшествующая развитию эффекта, возникает, как правило, на больших скоростях и по ощущениям примерно соответствует характерным колебаниям колес магазинных тележек или поведению самолетного шасси во время приземления.[5][6]

Физика явления

Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми» Пример системы «пружина-груз».

При установившемся режиме колебаний наибольшую роль играют для механизма: низкий коэффициент демпфирования в системе второго (или выше) порядка, а также положительная обратная связь. Примером системы второго порядка с низким коэффициентом демпфирования является простейшая система «пружина-груз», в которой груз перемещается вверх и вниз (колеблется), будучи подвешенным на пружине.

В момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии гасится амортизатором, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний с частотой 4…10 Гц управляемого колеса относительно курса. Причиной возникновения такой реакции могут послужить неправильно рассчитанные характеристики амортизаторов, пружин подвески, неровности дороги, особенно периодического характера (покрытие типа «стиральная доска»), характер разгона и т. д.

С точки зрения ТАУ шимми — неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. и действия водителя.

Если возникновение шимми при эксплуатации невозможно исключить во время разработки конструкции системы, возможно применение специального рулевого депмфера. Данное устройство представляет собой реализацию полосно-заграждающего фильтра, предназначенного для гашения эффекта шимми на известных частотах.[7]

Явление шимми обычно связывается с деформацией шины колеса. Однако, оно наблюдается и на недеформируемых (стальных) колёсах. Как показано В. Ф. Журавлёвым и Д. М. Климовым[8], шимми полностью объясняется, если, помимо обычно рассматриваемых в литературе сил, ввести многокомпонентные силы сухого трения.

Эффект шимми на двухколесных транспортных средствах

Эффект шимми (то есть колебания) проявляется, когда колесо получает по какой-либо причине боковое ускорение в условиях незначительного в другое время технического несовершенства. К таким несовершенствам можно отнести неидеальные характеристики колеса: отклонение от плоскостности, отклонение от круглости, недостатки в балансировке.[9] Колесо при вращении передает цикличную нагрузку на раму транспортного средства. При совпадении частоты этих колебаний с частотой собственных колебаний системы (то есть транспортного средства со всем перевозимым грузом) возникает резонанс, который может приводить к развитию шимми.[9] При дальнейшем вращении колеса на него начинает действовать сила реакции рамы, из-за чего колесо получает ускорение в противоположную сторону. Весь процесс повторяется на последующих оборотах колеса при последующих воздействиях технического несовершенства. Если при этом демпфирование в системе рулевого управления недостаточно, амплитуда колебаний будет увеличиваться вплоть до разрушения системы. Частоту колебаний можно изменять посредством изменения скорости поступательного движения, увеличения или уменьшения жесткости транспортного средства, а также увеличением жесткости системы рулевого управления, главным компонентом которой является водитель.[5] Несмотря на то, что интенсивность проявления эффекта шимми можно легко снизить уменьшением скорости движения, изменением положения руки на руле и силы его хвата, при отсутствии контроля эффект шимми может быть катастрофическим.[10]

При равенстве других факторов, эффект шимми более характерен для шоссейных транспортных средств, нежели для их горных вариантов. Это объясняется тем, что на горных транспортных средствах как правило устанавливается подвеска, существенно в большей степени демпфирующая раму. Кроме того, развитый протектор на шинах работает как дополнительный демпфер колебаний от дорожного покрытия.[9]

Поскольку частота колебаний зависит от скорости движения, эффект гироскопа не является существенным для развития явления.[5]. Для велосипедов были найдены пять основных факторов, влияющих на возникновение эффекта шимми: жесткость боковых поверхностей шины переднего колеса, жесткость амортизатора рулевого колеса, высота центра масс, расстояние от центра масс до заднего колеса, угловое сопротивление шины переднего колеса.[6][11]

Согласно отчету об экспериментальных исследованиях и компьютерном моделировании эффекта шимми, было показано влияние на режим колебаний характеристик шины переднего колеса, инерции передней рамы велосипеда и жесткости шасси. Точнее, было показано, что при увеличении давления в шине переднего колеса, увеличении жесткости шасси и инерции передней рамы относительно оси поворота рулевого колеса, а также при уменьшении сопротивления боковому скольжению шины переднего колеса, достигается усиление эффекта демпфирования режима колебаний, что увеличивает стабильность транспортного средства.[12]

Борьба с шимми

Теория возникновения шимми на автомобилях разработана в СССР академиком Е. А. Чудаковым в середине 30-х годов XX века. Борьба с шимми на автомобилях сводится к закладке в конструкцию передней подвески параметров, обеспечивающих самостабилизацию колес — статическую (развал, кастер) и динамическую (схождение и тщательная балансировка самих колес, обязательное демпфирование подвесок). Первым серийным автомобилем с подвеской, рассчитанной на противостояние возникновению шимми, был отечественный ГАЗ-М1.

Возможности выхода из шимми на мотоцикле: вначале — открытие газа (ускорение), расслабление рук, перенос веса тела ближе к задней оси. Далее, на «раскачке»: на прямых — сильное плавное торможение задним колесом; в поворотах — общепринятой тактики не существует.

Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.

Мстислав, Всеволодович Келдыш на рубеже 1930-1940х годов изучал эффект шимми. В 1945 году вышла его работа "Шимми переднего колеса трехколесного шасси [Текст] / М. Келдыш. — [Москва] "

См. также

Примечания

  1. ↑ Robin S. Sharp. Dynamical Analysis of Vehicle System: Theoretical Foundations and Advanced Applications / W. Schiehlen. — Dynamic of Motorcycles: Stability and Control: Springer, 2009. — С. 183…199. — 304 с.
  2. ↑ Your Motorcycle. How to make it handle better (англ.) // Popular Mechanics : журнал. — 1978. — May (vol. 149, no. 5). — P. 97, 100. — ISSN 0032-4558.
  3. ↑ David L. Hough. Proficient Motorcycling: The Ultimate Guide to Riding Well. — Glossary: BowTie Press, 2000. — С. 253. — ISBN 1-889540-53-6.
  4. ↑ Trenton McGee. 4x4 Suspension Handbook. — Chapter 4: The Infamous "Death Wobble": CarTech Inc, 2008. — С. 54. — 144 с. — ISBN 1932494480.
  5. ↑ 1 2 3 David Gordon Wilson, Jim Papadopoulos. Bicycling Science. — The MIT Press, 2004. — С. 263–390. — ISBN 0-262-73154-1.
  6. ↑ 1 2 Vittore Cossalter. Motorcycle Dynamics. — Lulu.com, 2006. — С. 241–342. — ISBN 978-1-4303-0861-4.
  7. ↑ Simos Evangelou, David J.N. Limebeer, Robin S. Sharp, Malcolm C. Smith. Control of Motorcycle Steering Instabilities (англ.) // IEEE Control Systems Magazine : журнал. — 2006. — October.
  8. ↑ Zhuravlev V.Ph., Klimov D.M. Theory of the shimmy phenomenon (англ.) // Mechanics of Solids : журнал. — 2010. — June (vol. 4, no. 3). — P. 324—330. — ISSN 0025-6544. — DOI:10.3103/S0025654410030039.
  9. ↑ 1 2 3 Dan Empfield. Speed Wobble (англ.). Slowtwitch.com (24 April 2015). Проверено 2 января 2018.
  10. ↑ Kettler, Bill. Crsh kills cyclist, Mail Tribune (15 сентября 2004). Проверено 10 июля 2016.
  11. ↑ Manfred Plöchl, Johannes Edelmann, Bernhard Angrosch, Christoph Ott. On the wobble mode of a bicycle (англ.) // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility : журнал. — 2011. — 7 July (vol. 50, no. 3). — P. 415–429. — ISSN 0042-3114. — DOI:10.1080/00423114.2011.594164.
  12. ↑ Mauro, Salvador (May 27–28, 2004). "Study of stability of a two wheeled vehicle through experiments on the road and in laboratory" (PDF).. Проверено 2008-08-31. 

Ссылки

wikiredia.ru

Эффект шимми — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Шимми.

Эффект шимми (англ. wobble,[1]speed wobble,[2]tank-slapper,[3]death wobble[4]) — возникновение быстрых колебаний (частотой 4…10 Гц), как правило, на рулевых колесах транспортного средства. В момент возникновения шимми транспортное средство в целом не подвержено влиянию колебаний, однако с нарастанием их амплитуды происходит потеря управления из-за усиливающегося рыскания. Угроза развития шимми, теоретически, существует у любых транспортных средств с одной точкой приложения управляющего воздействия при наличии достаточной степени свободы рулевого колеса, например, мотоциклы, велосипеды и скейтборды, а, кроме того, трехколесные легкие самолеты, способные на земле развивать скорость свыше 80 км/ч. На большинстве автомобилей эффект шимми существенно не проявляется. Нестабильность, предшествующая развитию эффекта, возникает, как правило, на больших скоростях и по ощущениям примерно соответствует характерным колебаниям колес магазинных тележек или поведению самолетного шасси во время приземления.[5][6]

Физика явления

Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми» Пример системы «пружина-груз».

При установившемся режиме колебаний наибольшую роль играют для механизма: низкий коэффициент демпфирования в системе второго (или выше) порядка, а также положительная обратная связь. Примером системы второго порядка с низким коэффициентом демпфирования является простейшая система «пружина-груз», в которой груз перемещается вверх и вниз (колеблется), будучи подвешенным на пружине.

В момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии гасится амортизатором, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний с частотой 4…10 Гц управляемого колеса относительно курса. Причиной возникновения такой реакции могут послужить неправильно рассчитанные характеристики амортизаторов, пружин подвески, неровности дороги, особенно периодического характера (покрытие типа «стиральная доска»), характер разгона и т. д.

С точки зрения ТАУ шимми — неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. и действия водителя.

Если возникновение шимми при эксплуатации невозможно исключить во время разработки конструкции системы, возможно применение специального рулевого депмфера. Данное устройство представляет собой реализацию полосно-заграждающего фильтра, предназначенного для гашения эффекта шимми на известных частотах.[7]

Явление шимми обычно связывается с деформацией шины колеса. Однако, оно наблюдается и на недеформируемых (стальных) колёсах. Как показано В. Ф. Журавлёвым и Д. М. Климовым[8], шимми полностью объясняется, если, помимо обычно рассматриваемых в литературе сил, ввести многокомпонентные силы сухого трения.

Видео по теме

Эффект шимми на двухколесных транспортных средствах

Эффект шимми (то есть колебания) проявляется, когда колесо получает по какой-либо причине боковое ускорение в условиях незначительного в другое время технического несовершенства. К таким несовершенствам можно отнести неидеальные характеристики колеса: отклонение от плоскостности, отклонение от круглости, недостатки в балансировке.[9] Колесо при вращении передает цикличную нагрузку на раму транспортного средства. При совпадении частоты этих колебаний с частотой собственных колебаний системы (то есть транспортного средства со всем перевозимым грузом) возникает резонанс, который может приводить к развитию шимми.[9] При дальнейшем вращении колеса на него начинает действовать сила реакции рамы, из-за чего колесо получает ускорение в противоположную сторону. Весь процесс повторяется на последующих оборотах колеса при последующих воздействиях технического несовершенства. Если при этом демпфирование в системе рулевого управления недостаточно, амплитуда колебаний будет увеличиваться вплоть до разрушения системы. Частоту колебаний можно изменять посредством изменения скорости поступательного движения, увеличения или уменьшения жесткости транспортного средства, а также увеличением жесткости системы рулевого управления, главным компонентом которой является водитель.[5] Несмотря на то, что интенсивность проявления эффекта шимми можно легко снизить уменьшением скорости движения, изменением положения руки на руле и силы его хвата, при отсутствии контроля эффект шимми может быть катастрофическим.[10]

При равенстве других факторов, эффект шимми более характерен для шоссейных транспортных средств, нежели для их горных вариантов. Это объясняется тем, что на горных транспортных средствах как правило устанавливается подвеска, существенно в большей степени демпфирующая раму. Кроме того, развитый протектор на шинах работает как дополнительный демпфер колебаний от дорожного покрытия.[9]

Поскольку частота колебаний зависит от скорости движения, эффект гироскопа не является существенным для развития явления.[5]. Для велосипедов были найдены пять основных факторов, влияющих на возникновение эффекта шимми: жесткость боковых поверхностей шины переднего колеса, жесткость амортизатора рулевого колеса, высота центра масс, расстояние от центра масс до заднего колеса, угловое сопротивление шины переднего колеса.[6][11]

Согласно отчету об экспериментальных исследованиях и компьютерном моделировании эффекта шимми, было показано влияние на режим колебаний характеристик шины переднего колеса, инерции передней рамы велосипеда и жесткости шасси. Точнее, было показано, что при увеличении давления в шине переднего колеса, увеличении жесткости шасси и инерции передней рамы относительно оси поворота рулевого колеса, а также при уменьшении сопротивления боковому скольжению шины переднего колеса, достигается усиление эффекта демпфирования режима колебаний, что увеличивает стабильность транспортного средства.[12]

Борьба с шимми

Теория возникновения шимми на автомобилях разработана в СССР академиком Е. А. Чудаковым в середине 30-х годов XX века. Борьба с шимми на автомобилях сводится к закладке в конструкцию передней подвески параметров, обеспечивающих самостабилизацию колес — статическую (развал, кастер) и динамическую (схождение и тщательная балансировка самих колес, обязательное демпфирование подвесок). Первым серийным автомобилем с подвеской, рассчитанной на противостояние возникновению шимми, был отечественный ГАЗ-М1.

Возможности выхода из шимми на мотоцикле: вначале — открытие газа (ускорение), расслабление рук, перенос веса тела ближе к задней оси. Далее, на «раскачке»: на прямых — сильное плавное торможение задним колесом; в поворотах — общепринятой тактики не существует.

Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.

Мстислав, Всеволодович Келдыш на рубеже 1930-1940х годов изучал эффект шимми. В 1945 году вышла его работа "Шимми переднего колеса трехколесного шасси [Текст] / М. Келдыш. — [Москва] "

См. также

Примечания

  1. ↑ Robin S. Sharp. Dynamical Analysis of Vehicle System: Theoretical Foundations and Advanced Applications / W. Schiehlen. — Dynamic of Motorcycles: Stability and Control: Springer, 2009. — С. 183…199. — 304 с.
  2. ↑ Your Motorcycle. How to make it handle better (англ.) // Popular Mechanics : журнал. — 1978. — May (vol. 149, no. 5). — P. 97, 100. — ISSN 0032-4558.
  3. ↑ David L. Hough. Proficient Motorcycling: The Ultimate Guide to Riding Well. — Glossary: BowTie Press, 2000. — С. 253. — ISBN 1-889540-53-6.
  4. ↑ Trenton McGee. 4x4 Suspension Handbook. — Chapter 4: The Infamous "Death Wobble": CarTech Inc, 2008. — С. 54. — 144 с. — ISBN 1932494480.
  5. ↑ 1 2 3 David Gordon Wilson, Jim Papadopoulos. Bicycling Science. — The MIT Press, 2004. — С. 263–390. — ISBN 0-262-73154-1.
  6. ↑ 1 2 Vittore Cossalter. Motorcycle Dynamics. — Lulu.com, 2006. — С. 241–342. — ISBN 978-1-4303-0861-4.
  7. ↑ Simos Evangelou, David J.N. Limebeer, Robin S. Sharp, Malcolm C. Smith. Control of Motorcycle Steering Instabilities (англ.) // IEEE Control Systems Magazine : журнал. — 2006. — October.
  8. ↑ Zhuravlev V.Ph., Klimov D.M. Theory of the shimmy phenomenon (англ.) // Mechanics of Solids : журнал. — 2010. — June (vol. 4, no. 3). — P. 324—330. — ISSN 0025-6544. — DOI:10.3103/S0025654410030039.
  9. ↑ 1 2 3 Dan Empfield. Speed Wobble (англ.). Slowtwitch.com (24 April 2015). Проверено 2 января 2018.
  10. ↑ Kettler, Bill. Crsh kills cyclist, Mail Tribune (15 сентября 2004). Проверено 10 июля 2016.
  11. ↑ Manfred Plöchl, Johannes Edelmann, Bernhard Angrosch, Christoph Ott. On the wobble mode of a bicycle (англ.) // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility : журнал. — 2011. — 7 July (vol. 50, no. 3). — P. 415–429. — ISSN 0042-3114. — DOI:10.1080/00423114.2011.594164.
  12. ↑ Mauro, Salvador (May 27–28, 2004). "Study of stability of a two wheeled vehicle through experiments on the road and in laboratory" (PDF).. Проверено 2008-08-31. 

Ссылки

wiki2.red

Эффект шимми Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Шимми.

Эффект шимми (англ. wobble,[1]speed wobble,[2]tank-slapper,[3]death wobble[4]) — возникновение быстрых колебаний (частотой 4…10 Гц), как правило, на рулевых колесах транспортного средства. В момент возникновения шимми транспортное средство в целом не подвержено влиянию колебаний, однако с нарастанием их амплитуды происходит потеря управления из-за усиливающегося рыскания. Угроза развития шимми, теоретически, существует у любых транспортных средств с одной точкой приложения управляющего воздействия при наличии достаточной степени свободы рулевого колеса, например, мотоциклы, велосипеды и скейтборды, а, кроме того, трехколесные легкие самолеты, способные на земле развивать скорость свыше 80 км/ч. На большинстве автомобилей эффект шимми существенно не проявляется. Нестабильность, предшествующая развитию эффекта, возникает, как правило, на больших скоростях и по ощущениям примерно соответствует характерным колебаниям колес магазинных тележек или поведению самолетного шасси во время приземления.[5][6]

Физика явления[ | ]

Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми» Пример системы «пружина-груз».

При установившемся режиме колебаний наибольшую роль играют для механизма: низкий коэффициент демпфирования в системе второго (или выше) порядка, а также положительная обратная связь. Примером системы второго порядка с низким коэффициентом демпфирования является простейшая система «пружина-груз», в которой груз перемещается вверх и вниз (колеблется), будучи подвешенным на пружине.

В момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии гасится амортизатором, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний с частотой 4…10 Гц управляемого колеса относительно курса. Причиной возникновения такой реакции могут послужить неправильно рассчитанные характеристики амортизаторов, пружин подвески, неровности дороги, особенно периодического характера (покрытие типа «стиральная доска»), характер разгона и т. д.

С точки зрения ТАУ шимми — неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. и действия водителя.

Если возникновение шимми при эксплуатации невозможно исключить во время разработки конструкции системы, возможно применение специального рулевого депмфера. Данное устройство представляет собой реализацию полосно-заграждающего фильтра, предназначенного для гашения эффекта шимми на известных частотах.[7]

Явление шимми обычно связывается с деформацией шины колеса. Однако, оно наблюдается и на недеформируемых (стальных) колёсах. Как показано В. Ф. Журавлёвым и Д. М. Климовым[8], шимми полностью объясняется, если, помимо обычно рассматриваемых в литературе сил, ввести многокомпонентные силы сухого трения.

ru-wiki.ru

Эффект шимми

У этого термина существуют и другие значения, см. Шимми .

Эффект шимми ( англ.   wobble , [1] speed wobble , [2] tank-slapper , [3] death wobble [4] ) — возникновение быстрых колебаний (частотой 4…10 Гц), как правило, на рулевых колесах транспортного средства. В момент возникновения шимми транспортное средство в целом не подвержено влиянию колебаний, однако с нарастанием их амплитуды происходит потеря управления из-за усиливающегося рыскания . Угроза развития шимми, теоретически, существует у любых транспортных средств с одной точкой приложения управляющего воздействия при наличии достаточной степени свободы рулевого колеса, например, мотоциклы , велосипеды и скейтборды , а, кроме того, трехколесные легкие самолеты , способные на земле развивать скорость свыше 80 км/ч. На большинстве автомобилей эффект шимми существенно не проявляется. Нестабильность, предшествующая развитию эффекта, возникает, как правило, на больших скоростях и по ощущениям примерно соответствует характерным колебаниям колес магазинных тележек или поведению самолетного шасси во время приземления. [5] [6]

Физика явления

Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми» Пример системы «пружина-груз».

При установившемся режиме колебаний наибольшую роль играют для механизма: низкий коэффициент демпфирования в системе второго (или выше) порядка, а также положительная обратная связь . Примером системы второго порядка с низким коэффициентом демпфирования является простейшая система «пружина-груз», в которой груз перемещается вверх и вниз (колеблется), будучи подвешенным на пружине.

В момент получения импульса , толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии гасится амортизатором , что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь , ведущая к нарастанию колебаний с частотой 4…10 Гц управляемого колеса относительно курса. Причиной возникновения такой реакции могут послужить неправильно рассчитанные характеристики амортизаторов, пружин подвески, неровности дороги, особенно периодического характера (покрытие типа «стиральная доска»), характер разгона и т. д.

С точки зрения ТАУ шимми — неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. и действия водителя.

Если возникновение шимми при эксплуатации невозможно исключить во время разработки конструкции системы, возможно применение специального рулевого депмфера . Данное устройство представляет собой реализацию полосно-заграждающего фильтра , предназначенного для гашения эффекта шимми на известных частотах. [7]

Явление шимми обычно связывается с деформацией шины колеса. Однако, оно наблюдается и на недеформируемых (стальных) колёсах. Как показано В. Ф. Журавлёвым и Д. М. Климовым [8] , шимми полностью объясняется, если, помимо обычно рассматриваемых в литературе сил, ввести многокомпонентные силы сухого трения .

Эффект шимми на двухколесных транспортных средствах

Эффект шимми (то есть колебания) проявляется, когда колесо получает по какой-либо причине боковое ускорение в условиях незначительного в другое время технического несовершенства. К таким несовершенствам можно отнести неидеальные характеристики колеса: отклонение от плоскостности , отклонение от круглости , недостатки в балансировке . [9] Колесо при вращении передает цикличную нагрузку на раму транспортного средства. При совпадении частоты этих колебаний с частотой собственных колебаний системы (то есть транспортного средства со всем перевозимым грузом) возникает резонанс , который может приводить к развитию шимми. [9] При дальнейшем вращении колеса на него начинает действовать сила реакции рамы, из-за чего колесо получает ускорение в противоположную сторону. Весь процесс повторяется на последующих оборотах колеса при последующих воздействиях технического несовершенства. Если при этом демпфирование в системе рулевого управления недостаточно, амплитуда колебаний будет увеличиваться вплоть до разрушения системы. Частоту колебаний можно изменять посредством изменения скорости поступательного движения, увеличения или уменьшения жесткости транспортного средства, а также увеличением жесткости системы рулевого управления, главным компонентом которой является водитель. [5] Несмотря на то, что интенсивность проявления эффекта шимми можно легко снизить уменьшением скорости движения, изменением положения руки на руле и силы его хвата, при отсутствии контроля эффект шимми может быть катастрофическим. [10]

При равенстве других факторов, эффект шимми более характерен для шоссейных транспортных средств, нежели для их горных вариантов. Это объясняется тем, что на горных транспортных средствах как правило устанавливается подвеска , существенно в большей степени демпфирующая раму. Кроме того, развитый протектор на шинах работает как дополнительный демпфер колебаний от дорожного покрытия. [9]

Поскольку частота колебаний зависит от скорости движения, эффект гироскопа не является существенным для развития явления. [5] . Для велосипедов были найдены пять основных факторов, влияющих на возникновение эффекта шимми: жесткость боковых поверхностей шины переднего колеса, жесткость амортизатора рулевого колеса, высота центра масс, расстояние от центра масс до заднего колеса, угловое сопротивление шины переднего колеса. [6] [11]

Согласно отчету об экспериментальных исследованиях и компьютерном моделировании эффекта шимми, было показано влияние на режим колебаний характеристик шины переднего колеса, инерции передней рамы велосипеда и жесткости шасси. Точнее, было показано, что при увеличении давления в шине переднего колеса, увеличении жесткости шасси и инерции передней рамы относительно оси поворота рулевого колеса, а также при уменьшении сопротивления боковому скольжению шины переднего колеса, достигается усиление эффекта демпфирования режима колебаний, что увеличивает стабильность транспортного средства. [12]

Борьба с шимми

Теория возникновения шимми на автомобилях разработана в СССР академиком Е. А. Чудаковым в середине 30-х годов XX века. Борьба с шимми на автомобилях сводится к закладке в конструкцию передней подвески параметров, обеспечивающих самостабилизацию колес — статическую ( развал , кастер) и динамическую ( схождение и тщательная балансировка самих колес, обязательное демпфирование подвесок). Первым серийным автомобилем с подвеской, рассчитанной на противостояние возникновению шимми, был отечественный ГАЗ-М1 .

Возможности выхода из шимми на мотоцикле: вначале — открытие газа (ускорение), расслабление рук, перенос веса тела ближе к задней оси. Далее, на «раскачке»: на прямых — сильное плавное торможение задним колесом; в поворотах — общепринятой тактики не существует.

Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.

Мстислав, Всеволодович Келдыш на рубеже 1930-1940х годов изучал эффект шимми. В 1945 году вышла его работа "Шимми переднего колеса трехколесного шасси [Текст] / М. Келдыш. — [Москва] "

См. также

Примечания для "Эффект шимми"

  1. ↑ Robin S. Sharp. Dynamical Analysis of Vehicle System: Theoretical Foundations and Advanced Applications / W. Schiehlen. — Dynamic of Motorcycles: Stability and Control: Springer, 2009. — С. 183…199. — 304 с.
  2. ↑ Your Motorcycle. How to make it handle better   (англ.)  // Popular Mechanics : журнал. — 1978. — May ( vol. 149 , no. 5 ). — P. 97, 100 . — ISSN 0032-4558 .
  3. ↑ David L. Hough. Proficient Motorcycling: The Ultimate Guide to Riding Well . — Glossary: BowTie Press, 2000. — С. 253. — ISBN 1-889540-53-6 .
  4. ↑ Trenton McGee. 4x4 Suspension Handbook . — Chapter 4: The Infamous "Death Wobble": CarTech Inc, 2008. — С. 54. — 144 с. — ISBN 1932494480 .
  5. ↑ 1 2 3 David Gordon Wilson, Jim Papadopoulos. Bicycling Science. — The MIT Press, 2004. — С. 263–390. — ISBN 0-262-73154-1 .
  6. ↑ 1 2 Vittore Cossalter. Motorcycle Dynamics. — Lulu.com, 2006. — С. 241–342. — ISBN 978-1-4303-0861-4 .
  7. ↑ Simos Evangelou, David J.N. Limebeer, Robin S. Sharp, Malcolm C. Smith. Control of Motorcycle Steering Instabilities   (англ.)  // IEEE Control Systems Magazine : журнал. — 2006. — October.
  8. ↑ Zhuravlev V.Ph., Klimov D.M. Theory of the shimmy phenomenon  (англ.)  // Mechanics of Solids : журнал. — 2010. — June ( vol. 4 , no. 3 ). — P. 324—330 . — ISSN 0025-6544 . — DOI : 10.3103/S0025654410030039 .
  9. ↑ 1 2 3 Dan Empfield. Speed Wobble   (англ.) . Slowtwitch.com (24 April 2015). Проверено 2 января 2018.
  10. ↑ Kettler, Bill . Crsh kills cyclist , Mail Tribune  (15 сентября 2004). Проверено 10 июля 2016.
  11. ↑ Manfred Plöchl, Johannes Edelmann, Bernhard Angrosch, Christoph Ott. On the wobble mode of a bicycle  (англ.)  // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility : журнал. — 2011. — 7 July ( vol. 50 , no. 3 ). — P. 415–429 . — ISSN 0042-3114 . — DOI : 10.1080/00423114.2011.594164 .
  12. ↑ Mauro, Salvador (May 27–28, 2004). " Study of stability of a two wheeled vehicle through experiments on the road and in laboratory " ( PDF ).. Проверено 2008-08-31 .  

Ссылки на "Эффект шимми"

www.cruer.com

Мото - Боремся с шимми

Боремся с шимми

Суть явления. Шимми (англ. shimmy) – автоколебания колеса, возникающие вследствие неустойчивости процесса его прямолинейного качения. Свое название получило от одноименного танца: колеблющееся колесо напоминает танцевальные движения. Это явление больше всего проявило себя в авиации на переднем колесе шасси.

В мотоциклетном спорте наиболее выражено шимми проявляется на шоссейных мотоциклах.

Природа возникновения. Всех факторов мы здесь рассматривать не будем, остановимся на основном. Если переднее колесо мотоцикла катится прямолинейно по ровной поверхности, то пятно контакта, всегда находится в плоскости вращения колеса, при этом боковые силы, действующие на колесо, минимальны и уравновешены. Если по каким либо причинам пятно контакта смещается от плоскости вращения в сторону, то возникает сила старающаяся вернуть колесо в уравновешенное состояние. На шоссейных мотоциклах это происходит после резкого открытия газа, когда переднее колесо приподнимается над дорогой. Во время опускания колеса, пятно контакта не всегда попадает в плоскость вращения. Возникающая при этом сила, резко поворачивает колесо.  Если наступит резонанс, то колесо раскачает до недопустимой амплитуды, колебания передадутся на раму мотоцикла и вся система потеряет устойчивость. На кроссовом мотоцикле происходит все примерно также, за исключением того, что переднее колесо, довольно часто теряет контакт с поверхностью и при обретении его зачастую пятно контакта смещено. Но из-за того, что поверхность на кроссовой трассе имеет хаотичные неровности, чаще всего резонанс колебаний не возникает и они затухают через два-три колебания.

Как с этим бороться?

На шоссейных мотоциклах в обязательном порядке применяют рулевой демпфер. Он не позволяет колесу войти в резонанс. На кроссовых мотоциклах шасси построено по принципу компромисса. В зависимости от характера трассы и предпочтений гонщика настройки шасси выполняют с различной степенью поворачиваемости (избыточная, недостаточная). Но кроссовая трасса состоит не из одних поворотов или прямых и в настройках всегда присутствует компромисс между стабильностью на прямых и избыточной поворачиваемостью в поворотах. Применив рулевой демпфер можно заметно расширить диапазон настроек. На кроссовых мотоциклах только на Honda применен демпфер в штатной комплектации.

Теперь о приемах вождения и ошибках совершаемых при возникновении шимми.

Основная ошибка при развитии шимми, это сброс газа и зажатие мотоцикла руками и ногами. Что при этом происходит? При сбросе газа переднее колесо загружается, изменяется угол наклона вилки, что только усиливает амплитуду колебаний. При зажатии мотоцикла гонщиком, колебания от колеса, передаются через руль телу, а от него и мотоциклу, после чего наступает резонанс всей системы и происходит падение. При возникновении шимми нужно открыть газ, переднее колесо при этом разгрузится или приподнимется и пятно контакта восстановит нужное положение. На кроссовом мотоцикле нужно принять заднюю стойку с максимальной оттяжкой назад. Угол наклона вилки будет при этом максимальный. И не нужно всеми силами рук стараться статично погасить колебания, это только усугубит ситуацию. Руки нужно напрягать в меру, чтобы колебания не передавались телу, а от него мотоциклу. Вообще при прохождении кроссовой трассы нужно учитывать все проблемные участки (обычно это скоростные избитые прямые), где возможно возникновение шимми и заранее принимать соответствующую стойку с постоянным контролем газа.

Пример проявления шимми на кроссовом мотоцикле 

 

 

 

 

 В данном примере, практически на каждом круге, на этом участке трассы возникало шимми. Гонщик был готов и применял соответствующие меры (задняя стойка, оттяжка назад, постоянный газ, руки в меру напряжены), также мотоцикл был оборудован рулевым демпфером, и колебания удавалось быстро гасить. Неудача постигла из-за наложения двух факторов. Во время возникновения шимми произошел подбой заднего колеса (на записи - это момент, когда переднее крыло пропало из поля зрения). Гонщик сильно сместился вперед и загрузил переднюю вилку. Тяга на заднем колесе пропала, что дополнительно загрузило переднюю вилку. Заднее колесо приземлилось со смещением и колебания мотоцикла и переднего колеса наложились друг на друга. После нескольких колебаний их удалось погасить (на записи – это момент появления переднего крыла в поле зрения), но траектория уже была потеряна. Само падение было связано с шимми косвенно: из-за потери траектории, уклоняясь от бруствера, гонщику пришлось поворачивать с отрицательным углом наклона мотоцикла, что привело к заваливанию на бок.

Из всего выше сказанного хочется сделать вывод: не надо теряться в критических ситуациях и при их возникновение применять заранее продуманные и отработанные действия.

aktivmoto.narod.ru

Эффект шимми Вики

У этого термина существуют и другие значения, см. Шимми.

Эффект шимми (англ. wobble,[1]speed wobble,[2]tank-slapper,[3]death wobble[4]) — возникновение быстрых колебаний (частотой 4…10 Гц), как правило, на рулевых колесах транспортного средства. В момент возникновения шимми транспортное средство в целом не подвержено влиянию колебаний, однако с нарастанием их амплитуды происходит потеря управления из-за усиливающегося рыскания. Угроза развития шимми, теоретически, существует у любых транспортных средств с одной точкой приложения управляющего воздействия при наличии достаточной степени свободы рулевого колеса, например, мотоциклы, велосипеды и скейтборды, а, кроме того, трехколесные легкие самолеты, способные на земле развивать скорость свыше 80 км/ч. На большинстве автомобилей эффект шимми существенно не проявляется. Нестабильность, предшествующая развитию эффекта, возникает, как правило, на больших скоростях и по ощущениям примерно соответствует характерным колебаниям колес магазинных тележек или поведению самолетного шасси во время приземления.[5][6]

Физика явления[ | код]

Основная опора шасси предсерийного самолёта Як-42 с гидравлическим гасителем колебаний «шимми» Пример системы «пружина-груз».

При установившемся режиме колебаний наибольшую роль играют для механизма: низкий коэффициент демпфирования в системе второго (или выше) порядка, а также положительная обратная связь. Примером системы второго порядка с низким коэффициентом демпфирования является простейшая система «пружина-груз», в которой груз перемещается вверх и вниз (колеблется), будучи подвешенным на пружине.

В момент получения импульса, толкающего колесо в сторону, противоположную отклонению от курса, часть энергии гасится амортизатором, что автоматически увеличивает следующий интервал времени отрыва колеса от дорожного полотна — когда рама и амортизатор отработают обратный ход и произойдёт переброс руля в противоположную сторону. В результате возникает положительная обратная связь, ведущая к нарастанию колебаний с частотой 4…10 Гц управляемого колеса относительно курса. Причиной возникновения такой реакции могут послужить неправильно рассчитанные характеристики амортизаторов, пружин подвески, неровности дороги, особенно периодического характера (покрытие типа «стиральная доска»), характер разгона и т. д.

С точки зрения ТАУ шимми — неустойчивость системы регулирования, включающей в себя, кроме конструкции руля, вилки, амортизатора и пр. и действия водителя.

Если возникновение шимми при эксплуатации невозможно исключить во время разработки конструкции системы, возможно применение специального рулевого депмфера. Данное устройство представляет собой реализацию полосно-заграждающего фильтра, предназначенного для гашения эффекта шимми на известных частотах.[7]

Явление шимми обычно связывается с деформацией шины колеса. Однако, оно наблюдается и на недеформируемых (стальных) колёсах. Как показано В. Ф. Журавлёвым и Д. М. Климовым[8], шимми полностью объясняется, если, помимо обычно рассматриваемых в литературе сил, ввести многокомпонентные силы сухого трения.

Эффект шимми на двухколесных транспортных средствах[ | код]

Эффект шимми (то есть колебания) проявляется, когда колесо получает по какой-либо причине боковое ускорение в условиях незначительного в другое время технического несовершенства. К таким несовершенствам можно отнести неидеальные характеристики колеса: отклонение от плоскостности, отклонение от круглости, недостатки в балансировке.[9] Колесо при вращении передает цикличную нагрузку на раму транспортного средства. При совпадении частоты этих колебаний с частотой собственных колебаний системы (то есть транспортного средства со всем перевозимым грузом) возникает резонанс, который может приводить к развитию шимми.[9] При дальнейшем вращении колеса на него начинает действовать сила реакции рамы, из-за чего колесо получает ускорение в противоположную сторону. Весь процесс повторяется на последующих оборотах колеса при последующих воздействиях технического несовершенства. Если при этом демпфирование в системе рулевого управления недостаточно, амплитуда колебаний будет увеличиваться вплоть до разрушения системы. Частоту колебаний можно изменять посредством изменения скорости поступательного движения, увеличения или уменьшения жесткости транспортного средства, а также увеличением жесткости системы рулевого управления, главным компонентом которой является водитель.[5] Несмотря на то, что интенсивность проявления эффекта шимми можно легко снизить уменьшением скорости движения, изменением положения руки на руле и силы его хвата, при отсутствии контроля эффект шимми может быть катастрофическим.[10]

При равенстве других факторов, эффект шимми более характерен для шоссейных транспортных средств, нежели для их горных вариантов. Это объясняется тем, что на горных транспортных средствах как правило устанавливается подвеска, существенно в большей степени демпфирующая раму. Кроме того, развитый протектор на шинах работает как дополнительный демпфер колебаний от дорожного покрытия.[9]

Поскольку частота колебаний зависит от скорости движения, эффект гироскопа не является существенным для развития явления.[5]. Для велосипедов были найдены пять основных факторов, влияющих на возникновение эффекта шимми: жесткость боковых поверхностей шины переднего колеса, жесткость амортизатора рулевого колеса, высота центра масс, расстояние от центра масс до заднего колеса, угловое сопротивление шины переднего колеса.[6][11]

Согласно отчету об экспериментальных исследованиях и компьютерном моделировании эффекта шимми, было показано влияние на режим колебаний характеристик шины переднего колеса, инерции передней рамы велосипеда и жесткости шасси. Точнее, было показано, что при увеличении давления в шине переднего колеса, увеличении жесткости шасси и инерции передней рамы относительно оси поворота рулевого колеса, а также при уменьшении сопротивления боковому скольжению шины переднего колеса, достигается усиление эффекта демпфирования режима колебаний, что увеличивает стабильность транспортного средства.[12]

Борьба с шимми[ | код]

Теория возникновения шимми на автомобилях разработана в СССР академиком Е. А. Чудаковым в середине 30-х годов XX века. Борьба с шимми на автомобилях сводится к закладке в конструкцию передней подвески параметров, обеспечивающих самостабилизацию колес — статическую (развал, кастер) и динамическую (схождение и тщательная балансировка самих колес, обязательное демпфирование подвесок). Первым серийным автомобилем с подвеской, рассчитанной на противостояние возникновению шимми, был отечественный ГАЗ-М1.

Возможности выхода из шимми на мотоцикле: вначале — открытие газа (ускорение), расслабление рук, перенос веса тела ближе к задней оси. Далее, на «раскачке»: на прямых — сильное плавное торможение задним колесом; в поворотах — общепринятой тактики не существует.

Эффективна установка рулевого демпфера для компенсации колебаний. Крайне важны балансировка переднего колеса, качество покрышки, исправность вилки, правильно выбранная жёсткость амортизатора.

Мстислав, Всеволодович Келдыш на рубеже 1930-1940х годов изучал эффект шимми. В 1945 году вышла его работа "Шимми переднего колеса трехколесного шасси [Текст] / М. Келдыш. — [Москва] "

См. также[ | код]

Примечания[ | код]

  1. ↑ Robin S. Sharp. Dynamical Analysis of Vehicle System: Theoretical Foundations and Advanced Applications / W. Schiehlen. — Dynamic of Motorcycles: Stability and Control: Springer, 2009. — С. 183…199. — 304 с.
  2. ↑ Your Motorcycle. How to make it handle better (англ.) // Popular Mechanics : журнал. — 1978. — May (vol. 149, no. 5). — P. 97, 100. — ISSN 0032-4558.
  3. ↑ David L. Hough. Proficient Motorcycling: The Ultimate Guide to Riding Well. — Glossary: BowTie Press, 2000. — С. 253. — ISBN 1-889540-53-6.
  4. ↑ Trenton McGee. 4x4 Suspension Handbook. — Chapter 4: The Infamous "Death Wobble": CarTech Inc, 2008. — С. 54. — 144 с. — ISBN 1932494480.
  5. ↑ 1 2 3 David Gordon Wilson, Jim Papadopoulos. Bicycling Science. — The MIT Press, 2004. — С. 263–390. — ISBN 0-262-73154-1.
  6. ↑ 1 2 Vittore Cossalter. Motorcycle Dynamics. — Lulu.com, 2006. — С. 241–342. — ISBN 978-1-4303-0861-4.
  7. ↑ Simos Evangelou, David J.N. Limebeer, Robin S. Sharp, Malcolm C. Smith. Control of Motorcycle Steering Instabilities (англ.) // IEEE Control Systems Magazine : журнал. — 2006. — October.
  8. ↑ Zhuravlev V.Ph., Klimov D.M. Theory of the shimmy phenomenon (англ.) // Mechanics of Solids : журнал. — 2010. — June (vol. 4, no. 3). — P. 324—330. — ISSN 0025-6544. — DOI:10.3103/S0025654410030039.
  9. ↑ 1 2 3 Dan Empfield. Speed Wobble (англ.). Slowtwitch.com (24 April 2015). Проверено 2 января 2018.
  10. ↑ Kettler, Bill. Crsh kills cyclist, Mail Tribune (15 сентября 2004). Проверено 10 июля 2016.
  11. ↑ Manfred Plöchl, Johannes Edelmann, Bernhard Angrosch, Christoph Ott. On the wobble mode of a bicycle (англ.) // Vehicle System Dynamics: International Journal of Vehicle Mechanics and Mobility : журнал. — 2011. — 7 July (vol. 50, no. 3). — P. 415–429. — ISSN 0042-3114. — DOI:10.1080/00423114.2011.594164.
  12. ↑ Mauro, Salvador (May 27–28, 2004). "Study of stability of a two wheeled vehicle through experiments on the road and in laboratory" (PDF).. Проверено 2008-08-31. 

Ссылки[ | код]

ru.wikibedia.ru