Shimmy-effekt ( engelsk wobble [1] , speed wobble [2] , tank-slapper [3] , death wobble [4] ) är förekomsten av snabba vibrationer (frekvens 4…10 Hz), som regel, på rattarna av ett fordon. Vid tidpunkten för shimmy påverkas fordonet som helhet inte av vibrationer, men eftersom deras amplitud ökar, uppstår kontrollförlust på grund av ökande giring . Hotet om shimmy-utveckling finns teoretiskt i alla fordon med en enda tillämpningspunkt för kontrollåtgärden med en tillräcklig grad av frihet för ratten, till exempel motorcyklar , cyklar och skateboards , och dessutom trehjuliga lätta flygplan som kan att nå hastigheter över 80 km/h på marken. På de flesta fordon syns inte shimmy-effekten nämnvärt. Den instabilitet som föregår utvecklingen av effekten uppstår som regel vid höga hastigheter och känns ungefär som de karakteristiska vibrationerna hos kundvagnarnas hjul eller uppförandet av flygplanets landningsställ under landning [5] [6] .
I det stabila tillståndet av oscillationer spelas den största rollen för mekanismen av: låg dämpningskoefficient i systemet av andra (eller högre) ordningen, såväl som positiv feedback . Ett exempel på ett andra ordningens system med låg dämpningsfaktor är det enklaste fjäderbelastningssystemet, där en last rör sig upp och ner (oscillerar) medan den är upphängd i en fjäder.
I det ögonblick man får en impuls som trycker hjulet i motsatt riktning mot kursavvikelsen, släcks en del av energin av stötdämparen , vilket automatiskt ökar nästa tidsintervall för hjulet att lämna vägbanan - när ramen och stötdämparen absorbent räkna ut det omvända slaget och ratten kastas i motsatt riktning. Som ett resultat uppstår en positiv återkoppling , vilket leder till en ökning av svängningar med en frekvens på 4 ... 10 Hz för det styrda hjulet i förhållande till kursen. Orsaken till förekomsten av en sådan reaktion kan vara felaktigt beräknade egenskaper hos stötdämpare, fjädrande fjädrar, vägojämnheter, särskilt av periodisk karaktär (beläggning av tvättbräda), accelerationens natur etc.
Ur TAU synvinkel är shimmy instabiliteten i kontrollsystemet, som förutom rattens design inkluderar gaffel, stötdämpare etc. och förarens handlingar.
Om förekomsten av shimmy under drift inte kan uteslutas under utvecklingen av systemdesignen, är det möjligt att använda en speciell styrdämpare . Denna enhet är en implementering av ett bandstoppfilter utformat för att dämpa shimmy-effekten vid kända frekvenser [7] .
Shimmy-fenomenet är vanligtvis förknippat med hjuldäcksdeformation . Det observeras dock även på icke-deformerbara (stål)hjul. Som framgår av V. F. Zhuravlev och D. M. Klimov [8] förklaras shimmy fullständigt om, utöver de krafter som vanligtvis betraktas i litteraturen, multikomponent torrfriktionskrafter introduceras .
Shimmyeffekten (det vill säga vibrationer) uppstår när hjulet av någon anledning får sidoacceleration under förhållanden med annars obetydlig teknisk ofullkomlighet. Sådana brister inkluderar icke-ideala egenskaper hos hjulet: avvikelse från planhet , avvikelse från rundhet , brister i balansering [9] . Under rotation överför hjulet den cykliska lasten till fordonsramen. När frekvensen av dessa svängningar sammanfaller med frekvensen av de naturliga svängningarna i systemet (det vill säga fordonet med all last som transporteras) uppstår resonans , vilket kan leda till utveckling av shimmy [9] . Med ytterligare rotation av hjulet börjar ramens reaktionskraft att verka på den, på grund av vilken hjulet får acceleration i motsatt riktning. Hela processen upprepas på efterföljande varv av hjulet med efterföljande exponering för tekniska brister. Om samtidigt dämpningen i styrsystemet är otillräcklig kommer oscillationsamplituden att öka tills systemet förstörs. Svängningsfrekvensen kan ändras genom att ändra hastigheten på translationsrörelsen, öka eller minska fordonets styvhet, samt öka styvheten i styrsystemet, vars huvudkomponent är föraren [5] . Trots det faktum att intensiteten av shimmy-effekten lätt kan minskas genom att minska rörelsehastigheten, ändra handens position på ratten och styrkan i dess grepp, om den lämnas okontrollerad, kan shimmy-effekten bli katastrofal [10 ] .
Med andra faktorer är shimmy-effekten mer karakteristisk för vägfordon än deras bergsvarianter. Detta beror på det faktum att på bergsfordon som regel är en fjädring installerad , vilket dämpar ramen i mycket större utsträckning. Dessutom fungerar det utvecklade slitbanan på däcken som en extra vibrationsdämpare från vägbanan [9] .
Eftersom frekvensen av svängningar beror på rörelsehastigheten är effekten av gyroskopet inte avgörande för utvecklingen av fenomenet [5] . För motorcyklar har man hittat fem huvudfaktorer som påverkar förekomsten av shimmy-effekten: styvheten på framhjulsdäckets sidoytor, rattstötdämparens styvhet, höjden på massacentrum, avståndet från masscentrum till bakhjulet och framhjulsdäckets vinkelmotstånd [6] [11] .
Enligt den experimentella forskningsrapporten och datorsimuleringen av shimmy-effekten visades påverkan på vibrationsläget av egenskaperna hos framhjulsdäcket, trögheten hos cykelns främre ram och styvheten hos chassit. Närmare bestämt har det visat sig att genom att öka trycket på framhjulets däck, öka chassistyvheten och trögheten hos den främre ramen i förhållande till styraxeln och minska sidohalkmotståndet för framhjulsdäcket, dämpningseffekten av oscillationsläget förbättras, vilket ökar fordonets stabilitet [12] .
Teorin om utseendet av shimmy på bilar utvecklades i Sovjetunionen av akademiker E. A. Chudakov i mitten av 30-talet av XX-talet. Kampen mot shimmy på bilar handlar om utformningen av de främre fjädringsparametrarna som säkerställer självstabilisering av hjulen - statisk ( camber , caster ) och dynamisk ( tå och noggrann balansering av själva hjulen, obligatorisk fjädringsdämpning ) . Den första produktionsbilen med en fjädring utformad för att motstå uppkomsten av shimmy var den inhemska GAZ-M1 .
Möjligheter att lämna shimmy på en motorcykel: i början - öppna gasen (acceleration), slappna av armarna, överföra kroppsvikten närmare bakaxeln. Vidare, på "uppbyggnaden": på raka linjer - stark mjuk bromsning av bakhjulet; i hörnor - det finns ingen allmänt accepterad taktik.
Effektiv installation av styrdämparen för att kompensera för vibrationer. Det är oerhört viktigt att balansera framhjulet, däckets kvalitet, gaffelns användbarhet och stötdämparens korrekta styvhet.
Mstislav Vsevolodovich Keldysh studerade shimmy-effekten i början av 1930- och 1940-talen. 1945, hans verk "Shimmy av framhjulet på ett trehjuligt chassi / M. Keldysh. — M. »