Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Колебание , шимми , танк-шлепок , колебание скорости [1] и даже смертельное колебание - все это слова и фразы, используемые для описания быстрых (4–10 Гц) колебаний, главным образом, только управляемого колеса (колес) транспортного средства. Первоначально остальная часть транспортного средства остается в основном незатронутой, пока не будет преобразовано в колебания рыскания транспортного средства возрастающей амплитуды, приводящие к потере управления. Транспортные средства, которые могут испытывать это колебание, включают мотоциклы и велосипеды , скейтборды. и, теоретически, любое транспортное средство с одной точкой поворота рулевого колеса и достаточной степенью свободы управляемого колеса, включая ту, которая существует на некоторых легких самолетах с трехопорным шасси, где нестабильность может возникать на скоростях менее 80 км / ч; это не включает большинство автомобилей . Первоначальная нестабильность возникает в основном на высокой скорости и аналогична той, что испытывают колеса тележки для покупок и шасси самолета. [2] [3]

Теория [ править ]

Устойчивые колебания имеют два необходимых компонента: слабозатухающую систему второго или более высокого порядка и механизм положительной обратной связи . Примером системы второго порядка с недостаточным демпфированием является система пружина-масса , в которой масса может качаться вверх и вниз (колебаться), когда она висит на пружине.

Если шимми нельзя спроектировать вне системы, можно использовать устройство, известное как рулевой демпфер , которое, по сути, представляет собой режекторный фильтр, предназначенный для гашения шимми на известной собственной частоте. [4]

Шимми обычно ассоциируется с деформацией (резиновых) шин. Однако это также может наблюдаться в недеформируемых (например, стальных) колесах. Это явление можно объяснить введением многокомпонентных сил сухого трения [5], помимо обычных сил, рассмотренных в литературе.

Другое объяснение заключается в том, что колебание скорости - это бифуркация Хопфа , при которой система переходит из одного состояния (стабильная поездка) во второе состояние (колебания постоянной амплитуды), когда один параметр (скорость движения вперед или воздушная скорость) проходит через критическую точку. .[6] : 1 [7] : 1

В двухколесной технике [ править ]

Колебание или шимми начинается, когда некоторая в остальном незначительная неровность ускоряет колесо в одну сторону. Нерегулярность может быть колесо , которое находится вне круглый , вне истинно , или вне баланса . [6] Когда колесо вращается, оно будет оказывать циклическую нагрузку на раму транспортного средства, которая, если она согласована с резонансной частотой системы (транспортного средства и прикрепленных аксессуаров) , может вызвать колебание скорости. [6] Во время вращения колеса восстанавливающая сила применяется синхронно с развитием неровности, и колесо поворачивается в другую сторону, где процесс повторяется. Если демпфирование недостаточноев рулевом управлении колебания будут увеличиваться до отказа системы. Частоту колебаний можно изменить, изменив скорость движения, сделав велосипед жестче или легче, или увеличив жесткость рулевого управления, основным компонентом которого является гонщик. [2] Несмотря на то, что колебание или шимминг можно легко устранить, отрегулировав скорость, положение или захват руля, они могут быть фатальными, если их не контролировать. [8]

При прочих равных условиях колебания скорости, как правило, реже возникают на горном велосипеде по сравнению с шоссейным велосипедом, потому что рама горного велосипеда обычно имеет большее демпфирование от системы подвески , а ручки шин также создают некоторое демпфирование между транспортным средством и дорогой. интерфейс. [6] : 1

Поскольку частота шимми не зависит от скорости велосипеда, гироскопические эффекты «явно не существенны для явления». [2] Пятью основными факторами, влияющими на колебание, являются поперечная жесткость переднего колеса, амортизатор рулевого управления, высота центра масс велосипеда, расстояние центра масс велосипеда от заднего колеса и жесткость переднего колеса при повороте . [3] [9]

В академической статье, в которой исследовалось колебание с помощью физических экспериментов и компьютерного моделирования, делается вывод: «Было показано влияние на режим колебания характеристик передних шин, инерции передней рамы и жесткости шасси. В частности, он показывает, что за счет увеличения накачивания передних шин повышается жесткость шасси. , и инерция передней рамы относительно оси поворота и уменьшение жесткости переднего колеса при боковом скольжении, улучшается демпфирование режима качания, что способствует устойчивости автомобиля ». [10]

См. Также [ править ]

  • Велосипед и мотоцикл динамика
  • Баланс шин
  • Колдунья дрожь
  • Рыболовство
  • Охотничье колебание
  • Автоколебание
  • Прицеп (автомобиль)
  • Динамика автомобиля

Ссылки [ править ]

  1. ^ Хаф, Дэвид Л. (2000). «Глоссарий». Опытный мотоцикл: полное руководство по хорошей езде (2-е изд.). США: BowTie Press. п. 253. ISBN. 1-889540-53-6. удар бака: колебание скорости настолько сильное, что руль попеременно ударяется о стенки топливного бака
  2. ^ a b c Уилсон, Дэвид Гордон; Джим Пападопулос (2004). Велосипедная наука (Третье изд.). MIT Press. С.  263–390 . ISBN 0-262-73154-1.
  3. ^ a b Cossalter, Витторе (2006). Динамика мотоцикла (второе изд.). Lulu.com. С. 241–342. ISBN 978-1-4303-0861-4.
  4. ^ Simos Evangelou, Дэвид JN Limebeer, Робин С. Шарп, и Малькольма С. Смит (октябрь 2006). «Контроль нестабильности рулевого управления мотоцикла». Журнал IEEE Control Systems . CiteSeerX 10.1.1.227.9657 . Для машин с жесткой передней рамой требуется демпфер рулевого управления для стабилизации режима качания на высоких скоростях, в то время как более старые, более гибкие машины могут потребовать демпфер рулевого управления на промежуточных скоростях. CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Журавлев, В.Ф .; Климов Д.М. Теория феномена шимми. Механика твердого тела . 4 (3): 324–330. DOI : 10.3103 / S0025654410030039 .
  6. ^ a b c d Эмпфилд, Дэн (24 апреля 2015 г.). «Колебание скорости» . slowtwitch.com . Архивировано 07 июня 2015 года . Проверено 23 августа 2019 .
  7. ^ Зинн, Леннард (2013-11-19). «Технический FAQ: Бифуркация и высокоскоростное шимми» . VeloNews . Архивировано 24 августа 2019 года . Проверено 23 августа 2019 .
  8. Перейти ↑ Kettler, Bill (2004-09-15). «Катастрофа убивает велосипедиста» . Mail Tribune . Проверено 10 июля 2016 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  9. ^ Манфред Плёхль; Йоханнес Эдельманн; Бернхард Ангрош; Кристоф Отт (7 июля 2011 г.). «О колебательном режиме велосипеда». Динамика систем транспортных средств: Международный журнал механики транспортных средств и мобильности . Тейлор и Фрэнсис. 50 (3): 415–429. DOI : 10.1080 / 00423114.2011.594164 . ISSN 0042-3114 . 
  10. ↑ Мауро, Сальвадор; Фабрис, Давиде (27–28 мая 2004 г.). Исследование устойчивости двухколесного транспортного средства путем экспериментов на дороге и в лаборатории (PDF) . Модена, Италия . Проверено 31 августа 2008 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Колебания скорости велосипеда
  • Видео аварии мотоцикла и райдера из-за смертельного колебания
  • Анимация шимми
  • Анимация смертельного колебания
  • Видео крушения велосипеда, показывающее смертельное колебание
  • Видео грузовика со смертельным колебанием