Camgora.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Силы, действующие на автомобиль

Силы, действующие на автомобиль. Баланс сил автомобиля

Независимо от того, стоит ли автомобиль на месте или движется, на него всегда действуют определенные силы. Если он неподвижен и установлен на горизонтальной площадке, на него действует сила тяжести (вес автомобиля) и силы противодействия дороги давлению колес (реакции дороги), направленные в противоположную сторону действия силы тяжести. При этом сила тяжести направлена вертикально вниз. Эта сила и называется силой тяги, которая от колес передается через рессоры (толкающие штанги) на кузов и заставляет автомобиль двигаться. Сила тяги на ведущих колесах затрачивается на преодоление внешних сил, возникающих при движении. Величина силы тяги не должна превышать силу сцепления шин с дорогой, так как в противном случае колеса будут пробуксовывать.

Сила сцепления равна произведению коэффициента сцепления на вес, приходящийся на ведущие колеса и будет тем больше, чем больше коэффициент сцепления и вес, приходящийся на колесо. Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния покрытия дороги от конструкции и состояния шин (рисунка протектора, давления воздуха), от нагрузки и скорости движения автомобиля. На сухой дороге с твердым покрытием этот коэффициент в среднем составляет 0,6-0,7. Однако его величина резко снижается на мокрой и скользкой поверхности дорожного покрытия. На легковых автомобилях вес, приходящийся на заднюю ось, составляет примерно 50% полного веса автомобиля.

Сила сопротивления качению равна произведению веса автомобиля на коэффициент сопротивления качению шин, который при движении по дороге с твердым покрытием в среднем равен 0,015-0,025. Эта сила затрачивается на деформирование (смятие) шины и дороги, на трение шины о дорогу и на трение в подшипниках ходовой части. Коэффициент сопротивления качению возрастает с увеличением скорости движения, крутящего и тормозного момента, а также при снижении давления воздуха в шинах.

Сила сопротивления воздуха зависит от величины лобовой площадки автомобиля, формы кузова и слагается из давления встречного воздуха, трения частиц воздуха о поверхность кузова и величины разрежения сзади автомобиля. Эта сила возрастает пропорционально квадрату скорости движения автомобиля. Например, если скорость увеличится в два раза сопротивление воздуха увеличится в четыре раза и т.д.

Сила сопротивления подъему тем больше, чем больше вес автомобиля и угол подъема дороги.

Центробежная сила возникает при движении автомобиля на повороте. Ее величина зависит от радиуса закругления, веса автомобиля и квадрата скорости движения. Она вызывает боковой крен и перемещение пассажиров во внешнюю сторону. Если центробежная сила превысит суммарную силу сцепления колес с дорогой — автомобиль получает боковое скольжение (занос) и даже опрокидывание.

Сила инерции возникает при ускорении (разгон) или замедлении (торможение) движения автомобиля и противодействует соответственно ускорению или замедлению. В первом случае возникает смещение пассажиров назад, а во втором — вперед.

Сила тяги на ведущих колесах в каждый данный момент равна сумме внешних сил, рассмотренных выше, кроме центробежной силы, что составляет так называемый тяговый баланс автомобиля.

Информация по теме:

Практическое использование динамической характеристики автомобиля
двигатель автомобиль коробка топливный По динамической характеристике автомобиля определяем следующие показатели: 1. Динамический фактор при максимальной скорости движения автомобиля Dv: . 2. Максимальный динамический фактор на высшей передаче D5max: D5max = 0,0591. 3. Максимальный динамический фак .

Операции в пути следования
Основные положения по перевозке грузов и заключение договоров утверждаются приказом МПС России от 18.06.2006 №41 и применяется при перевозке грузов случаях, когда железнодорожная станция отправления (назначения) находится на территории РФ. В международном сообщение перевозка грузов производится в с .

Характеристика микрорайона Защита
Микрорайон Защита располагается в восточной части города. Улично-дорожная сеть района включает в себя несколько основных улиц городского значения. Это улицы Грейдерная, Лениногорская. Планировочная структура поселка преимущественно прямоугольная. В этом районе распложена железнодорожная станция «ЗА .

Боковые силы, действующие на автомобиль

Управление автомобилем является главной производственной функцией водителя. Основное назначение автотранспортных средств – перемещение грузов и пассажиров в пространстве, поэтому под управляемостью следует понимать целенаправленную организацию процесса движения. При анализе факторов, влияющих на поперечную устойчивость автомобиля, необходимо знать величину поперечной силы, вызывающей занос или опрокидывание автомобиля. В случае движения автомобиля на повороте такой силой является центробежная сила инерции. Для ее определения, рассмотрим схему (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 – Силы, действующие на автомобиль при повороте

Rxi, Rx2, Ryi, Ry2 – продольные и поперечные реакции дороги на колеса переднего и заднего мостов; Ри – центробежная сила; Ру – поперечная составляющая центробежной силы; ρц и ρ3 – радиусы поворота центра масс и задней оси; θ – угол поворота управляемой оси (приблизительно равен полусумме углов поворота управляемых колес); Ми – момент инерции автомобиля; γ – угол между радиусом ρц поворота центра тяжести и продолжением оси заднего моста

Для упрощения расчетов примем следующие допущения: автомобиль является плоской фигурой; движется по горизонтальной дороге; шины в поперечном направлении не деформируются.

На участке дороги 1–2 автомобиль движется прямолинейно, и его управляемые колеса находятся в нейтральном положении. На участке 2–3 происходит поворот управляемых колес, и автомобиль движется по кривой переменного радиуса, т.е. по первой переходной кривой. На участке 3–4 положение управляемых колес, повернутых на определенный угол θ, остается неизменным, а радиус R траектории движения средней точки задней оси – постоянным. На участке 4–5, т.е. на второй переходной кривой, водитель поворачивает управляемые колеса в обратную сторону, вследствие чего радиус R постепенно увеличивается. На участке 5–6 автомобиль снова движется прямолинейно.

При равномерном движении по дуге постоянного радиуса центробежная сила (Рц) определяется:

(3.1)

где – полная допустимая масса автомобиля;

– угловая скорость автомобиля при повороте;

— расстояние от центра поворота до центра тяжести автомобиля.

, (3.2)

где V – линейная скорость автомобиля.

; (3.3)

. (3.4)

Потеря устойчивости автомобилем особенно опасна при большой скорости, когда движение его близко к прямолинейному. Угол θ при этом сравнительно невелик и можно считать, что tg θ ≈ θ рад.

Таким образом, центробежная сила (Рц), действующая на автомобиль при его равномерном движении, определяется:

(3.5)

Поперечная составляющая центробежной силы (Ру1) равна:

(3.6)

Силы действующие на автомобиль при движении

Центробежная сила, действующая на автомобиль при движении его на повороте, может вызвать боковой занос или опрокидывание автомобиля. Заносу автомобиля противодействует сила бокового сцепления колес с дорогой, а опрокидыванию — момент от веса автомобиля.

На рис. 133 представлена схема движения автомобиля при повороте на дороге с уклоном, направленным наружу от центра поворота (наименее благоприятный случай).

Рис. 133. Устойчивость автомобиля при повороте на дороге с обратным поперечным уклоном

Обозначив центробежную силу через C, приложим ее к центру тяжести автомобиля; принимаем вес автомобиля равным G и направим его из этой же точки вертикально вниз. Опрокидывание автомобиля может наступить лишь в том случае, когда точка пересечения равнодействующей этих двух сил R с землей выйдет за пределы ширины автомобиля АВ. Противодействие боковому заносу определяется силой сопротивления, равной G φ 1 , где φ 1 — коэффициент бокового сцепления колеса с дорогой (практически равный φ — коэффициенту продольного сцепления).

Для обеспечения хорошей устойчивости b/2h > 1, где b — колея, h — высота центра тяжести. Боковой занос возможен, когда C ≥ G · φ 1

Боковое скольжение наступает раньше опрокидывания, поэтому при потере устойчивости обычно начинается боковой занос, который может в некоторых случаях привести к опрокидыванию.

Потеря устойчивости автомобиля происходит обычно при заносе задней оси, так как центробежная сила, вызывающая занос этой оси, усиливает его при начавшемся скольжении колес.

Кроме высоты центра тяжести, на устойчивость автомобиля влияет также его положение по отношению к передней и задней осям и относительно продольной оси симметрии автомобиля.

Положение центра тяжести по длине автомобиля зависит от распределения масс и связано с нагрузкой, приходящейся на каждую ось. Распределение веса по осям решается конструкторами различно в зависимости от типа скоростных автомобилей. Во время ускорения передние колеса автомобиля несколько разгружаются благодаря действию инерционной силы, приложенной к центру тяжести, причем это явление возрастает с приближением центра тяжести к задним колесам. Перемещение центра тяжести ближе к передней оси улучшает управляемость автомобиля, но устойчивость его против бокового заноса при этом уменьшается, особенно при движении по скользкой дороге.

Ухудшение устойчивости связано с уменьшением нагрузки на заднюю ось, что уменьшает силу сцепления ведущих колес с дорогой.

Распределение нагрузки по осям связано с расстоянием между ними, т. е. длиной базы автомобиля, которая оказывает значительное влияние на маневренность и устойчивость автомобиля. Автомобиль с небольшой базой имеет лучшую управляемость при прочих равных условиях. Но обычно автомобили, имеющие большую базу, лучше уравновешиваются и обладают лучшей подвеской. Поэтому они не уступают в управляемости короткобазным автомобилям.

Большая работа по повышению устойчивости автомобиля типа «Харьков» была проделана мастером спорта В. К. Никитиным. Первая модель автомобиля этого типа «Харьков-1» имела плохую устойчивость и управляемость. Вследствие больших свесов, недостаточной жесткости рамы и подвески происходили значительные продольные колебания автомобиля.

Уменьшение свесов, повышение жесткости рамы, установка более коротких и жестких рессор, тщательный подбор наивыгоднейшей регулировки амортизаторов обеспечили для последующих моделей значительное уменьшение продольных колебаний и повышение устойчивости. На автомобилях «Харьков-3» и «Харьков-6» под управлением В. К. Никитина была получена высокая скорость на участках пути с отдельными неровностями покрытия, при этом устойчивость автомобилей оказалась вполне надежной, а управляемость хорошей.

Устойчивость автомобиля при торможении

В скоростных соревнованиях часто имеют место случаи торможения на большой скорости, при этом возникает наибольшая опасность появления заноса.

Рис. 134. Скольжение автомобиля, вызванное неравномерностью затяжки передних тормозов

Рис. 135. Скольжение автомобиля, вызванное неравномерностью затяжки задних тормозов

Для обеспечения устойчивости и управляемости должна быть произведена одинаковая регулировка тормозных колодок на обоих колесах одной оси. В противном случае на колесах при торможении создаются различные тормозные моменты, в результате чего автомобиль стремится к вращению вокруг наиболее заторможенного колеса. На рис. 134 представлена схема скольжения автомобиля при неравномерной затяжке передних тормозов, а на рис. 135 — задних тормозов.

Значительная опасность при торможении, наблюдающаяся и при правильно отрегулированных тормозах, состоит в боковом скольжении колес; причиной этого является то, что заторможенные колеса в значительной мере теряют сцепление с дорогой.

Влияние выбора типа ведущей оси на устойчивость автомобиля

Общепринятый способ помещения ведущей оси автомобиля сзади приводит к тому, что тяговое усилие является толкающим, тогда как при передних ведущих колесах оно будет тянущим.

Рис. 136. Сила, появляющаяся при повороте автомобиля с задними ведущими колесами

Рис. 137. Сила, появляющаяся при повороте автомобиля с передними ведущими колесами

При движении по прямой линии, с точки зрения рассматриваемого вопроса, безразлично, будет ли тяговое усилие тянущим или толкающим, но при движении на повороте положение меняется, как видно из прилагаемых схем (рис. 136 и 137). Ввиду того, что автомобиль направляется передними колесами, от точки приложения тягового усилия зависит, будет ли оно направлено в каждый данный момент по касательной или секущей по отношению к траектории поворота передних колес. Таким образом, при передней ведущей оси тяговое усилие будет стремиться поддерживать автомобиль на траектории поворота, что и составляет главное преимущество этого вида передачи.

Аэродинамическая устойчивость

При больших скоростях движения влияние формы кузова приобретает большое значение для устойчивости автомобиля. Неравномерное давление воздуха на различные части автомобиля, а также значительное воздействие бокового ветра вызывают необходимость обеспечить аэродинамическую устойчивость автомобиля.

В зависимости от формы передней части автомобиля и угла установки кузова по отношению к плоскости дороги сопротивление воздуха может создать усилия, стремящиеся приподнять переднюю часть автомобиля или, наоборот, прижать автомобиль к дороге. Отрыв передних колес от поверхности дороги значительно ухудшает управляемость и устойчивость автомобиля; сила подъема, передающаяся частично и на задние колеса, ухудшает их сцепление с дорогой и увеличивает возможность пробуксовки.

Поэтому у современных гоночных автомобилей стремятся создать такую форму кузова, которая обеспечила бы прижатие автомобиля к дороге под действием встречного воздушного потока. С этой целью кузов устанавливается обычно с некоторым наклоном передней части вниз (отрицательный угол атаки). Кроме того, имеется тенденция к уменьшению высоты передней части кузова.

Эти мероприятия создают достаточное прижимающее усилие. При этом обтекатели колес резко выступают из очертаний кузова, создавая тем самым дополнительную боковую стабилизацию автомобиля.

При действии бокового ветра равнодействующая аэродинамических сил направлена под углом к продольной оси автомобиля. Эта сила может быть разложена на две составляющих, одна из которых, действуя перпендикулярно продольной оси автомобиля, будет стремиться сместить его в поперечном направлении.

Действию этой силы противостоят боковые реакции на колесах, которые при этом получают некоторый боковой увод. Если углы увода передних и задних колес неодинаковы (что обычно и имеет место), автомобиль получает некоторое смещение. Водитель может противодействовать этому смещению и сохранить заданное направление движения автомобиля, повернув руль на соответствующий угол. При боковом ветре, имеющем определенную силу и направление, водитель легко корректирует управление автомобилем.

Под действием бокового ветра автомобиль может оказаться аэродинамически не устойчивым и будет поворачиваться, стремясь занять положение, при котором продольная ось автомобиля совпадала бы с направлением воздушного потока. Если скорость поворачивания автомобиля будет относительно невелика, то водитель успеет реагировать на этот поворот и сможет выравнять автомобиль соответствующим поворотом руля.

Однако более серьезная опасность возникает при случайных порывах бокового ветра или же, что особенно часто бывает в спортивных соревнованиях, при выходе автомобиля с закрытого с боков участка дороги на открытую часть, подверженную действию сильного бокового ветра. В том случае, если скорость поворачивания будет велика, водитель может не успеть выравнять автомобиль, который, повернувшись на значительный угол, будет снесен с полотна дороги. Автомобильные гонки за границей показывают, что недоучет этого фактора может вызвать тяжелые катастрофы.

Читать еще:  Замена переднего бампера на логане

Чтобы в указанных выше условиях автомобиль обладал хорошей боковой устойчивостью, необходимо совместить метацентр* боковой поверхности примерно с серединой базы автомобиля**.

Метацентр не остается постоянным, а изменяет свое положение в зависимости от угла, под которым направлен боковой ветер. Это изменение положения метацентра относительно невелико, и его трудно учесть для различных углов, под которыми направлен боковой ветер, вследствие чего для сохранения хорошей устойчивости принимают указанное выше условие, считая, что боковой ветер действует под прямым углом к направлению движения автомобиля.

Для того, чтобы метацентр находился вблизи середины базы, необходимо, чтобы площадь боковой поверхности равномерно распределялась относительно этой точки.

Так как у гоночного автомобиля передняя часть имеет большую боковую поверхность, то для уравновешивания бокового аэродинамического давления в задней части автомобиля иногда устраивают кили, имеющие значительную площадь. Такой киль виден у автомобиля «Шахтер» (рис. 108). Киль выполняется как одно целое с кузовом. Он имеет каркас из дюралевых или легких стальных профилей и обшивку из алюминиевого листа, приклепываемую к каркасу.

* Метацентр — точка пересечения равнодействующей аэродинамических сил с продольной осью автомобиля.
** Точнее, метацентр должен совпадать с центром боковых реакций. Центром боковых реакций является точка, расстояния которой от передней и задней осей обратно пропорциональны коэффициентам сопротивления уводу этих осей. Обычно она лежит посередине базы автомобиля.

Силы, действующие на автомобиль при движении, мощность и момент, подводимые к ведущим колесам автомобиля


При движении на автомобиль действует целый ряд сил, которые называются внешними. К ним относятся (рис. 1) сила тяжести G ,силы взаимодействия между колесами автомобиля и дорогой (реакции дороги) Rx1, Rx2 , Rz1, Rz2 и сила взаимодействия автомобиля с воздухом (реакция воздушной среды) Рв.

Рис. 1 Силы, действующие на автомобиль с прицепом при движении: а — на горизонтальной дороге; б — на подъеме; в — на спуске

Одни из указанных сил действуют в направлении движения и являются движущими, другие — против движения и относятсяк силам сопротивления движению. Так, сила RX2 на тяговом режиме, когда к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент, направлена в сторону движения, а силы RXl и Рв — против движения. Сила Ри — составляющая силы тяжести — может быть направлена как в сторону движения, так и против в зависимости от условий движения автомобиля — на подъеме или на спуске (под уклон).
Основной движущей силой автомобиля является касательная реакция дорогиRX2на ведущих колесах. Она возникает в результате подвода мощности и крутящего момента от двигателя через трансмиссию к ведущим колесам.
В условиях эксплуатации автомобиль может двигаться на различных режимах. К этим режимам относятся установившееся движение (равномерное), разгон (ускоренное), торможение (замедленное) и накат (по инерции). При этом в условиях города продолжительность движения составляет приблизительно 20 % для установившегося режима, 40 % — для разгона и 40 % — для торможения и наката.
При всех режимах движения, кроме наката и торможения с отсоединенным двигателем, к ведущим колесам подводятся мощность и крутящий момент. Для определения этих величин рассмотрим схему, представленную на рис. 2.
Д — двигатель; М — маховик; Т — трансмиссия; К — ведущие колеса
Рис. 2 Схема для определения мощности и крутящего момента, подводимых от двигателя к ведущим колесам автомобиля:

ЗдесьNe— эффективная мощность двигателя; N^ — мощность, подводимая к трансмиссии; NKол — мощность, подводимая к ведущим колесам; Jм — момент инерции маховика (под этой величиной условно понимают момент инерции всех вращающихся частей двигателя и трансмиссии: маховика, деталей сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи и др.).
При разгоне автомобиля определенная доля мощности, передаваемой от двигателя к трансмиссии, затрачивается на раскручивание вращающихся частей двигателя и трансмиссии. Эти затраты мощности
dA/dt=N_e-N_TP (1)
где А — кинетическая энергия вращающихся частей.
Учтем, что выражение для кинетической энергии имеет вид
A=(J_m 〖ω^2〗_e)/2
Тогда затраты мощности

dA/dt=J_m 〖ω^2〗_e (dω_e)/dt (2)

Исходя из уравнений (1) и (2) мощность, подводимую к трансмиссии, можно представить в виде
N_TP=N_e-J_m 〖ω^2〗_e (dω_e)/dt
Часть этой мощности теряется на преодоление различных сопротивлений (трения) в трансмиссии. Указанные потери мощности оцениваются коэффициентом полезного действия трансмиссии η_TP.
С учетом потерь мощности в трансмиссии подводимая к ведущим колесам мощность
N_кол=N_TP η_TP (N_e-J_M 〖ω^2〗_e (dω_e)/dt) η_TP (4)
Угловая скорость коленчатого вала двигателя
ω_e=ω_к ω_т(5)
где ω к — угловая скорость ведущих колес; ut — передаточное число трансмиссии.
Передаточное число трансмиссии
u_т=u_к u_д u_т
где uк — передаточное число коробки передач; uд — передаточное число дополнительной коробки передач (раздаточная коробка, делитель, демультипликатор); ut — передаточное число главной передачи.
В результате подстановки ω е из соотношения (5) в формулу (4) мощность, подводимая к ведущим колесам:
N_кол=N_e η_TP-J_M ω_к (dω_к)/dt 〖u_т〗^2 η_TP (6)
При постоянной угловой скорости коленчатого вала второй член в правой части выражения (3.6) равен нулю. В этом случае мощность, подводимая к ведущим колесам, называется тяговой. Ее величина
N_T=N_e η_TP (7)
С учетом соотношения (3.7) формула (3.6) преобразуется к виду
N_кол=N_т-J_M ω_к (dω_к)/dt 〖u_т〗^2 η_TP (8)
Для определения крутящего момента Мк, подводимого от двигателя к ведущим колесам, представим мощности NKОЛ и NT в выражении (3.8) в виде произведений соответствующих моментов на угловые скорости. В результате такого преобразования получим
M_к ω_к=〖M_e ω_e η_TP-J_M ω 〗_к (dω_к)/dt 〖u_т〗^2 η_TP (9)
Подставим в формулу (9) выражение (5) для угловой скорости коленчатого вала и, разделив обе части равенства на юк, получим
M_к=〖M_e u_т η_TP-J〗_( м) (dω_к)/dt 〖u_т〗^2 η_TP (10)
При установившемся движении автомобиля второй член в правой части формулы (10) равен нулю. Момент, подводимый к ведущим колесам, в этом случае называется тяговым. Его величина
М_γ=M_e u_γ η_TP (11)
С учетом соотношения (3.11) момент, подводимый к ведущим колесам:
M_к=〖M_т-J〗_( м) (dω_к)/dt 〖u_т〗^2 η_TP

Определение сил, действующих на автомобиль при его движении и торможении

Страницы работы

Содержание работы

3 Определение сил, действующих на автомобиль при его движении и торможении

— Научиться определять величину сил, действующих на автомобиль при его движении.

— Научиться определять величину сил, действующих на автомобиль при его торможении.

— Научится определять основные измерители тормозных качеств автомобиля.

— Научится пользоваться расчетными таблицами.

3.1.1 Данные для расчета

Определить силы действующие на автомобиль при его движении и торможении, если вес автомобиля Ga = т; имеет задний привод и движется со скоростью км/ч в гору; угол уклона g = ; база автомобиля L = м; максимальная высота автомобиля Н = м.

3.1.2 Расчетная база

3.1.3 Тяговая сила, действующая на автомобиль.

где G2 = 1 /3 Gа = Н — вес автомобиля, приходящийся на ведущие колёса ƒ = 0,5 . 0,8 — коэффициент сцепления

3.1.4 Сила сопротивления качению.

где f = 0,018 — коэффициент сопротивлению качению

3.1.5 Лобовая площадь автомобиля.

где В1 = м — колея колёс,

Н = м — наибольшая высота автомобиля.

3.1.6 Сила сопротивления воздуха.

где Rw = Нс 2 — коэффициент обтекаемости автомобиля,

Va = м/с — скорость автомобиля в м/с

3.1.7 Сила сопротивления подъему

где jg = tgag = — уклон дороги

3.1.8 Сила инерции

Равна нулю, т.к. автомобиль движется равномерно.

3.1.9 Нормальная реакция, действующая на задние колёса автомобиля

где cosαg = cos =

f = — коэффициент сцепления с дорогой

ha = м — высота центра массhg

а = 1 / 3 L = м , где L = м — база автомобиля

3.1.10 Нормальная реакция, действующая на передние колёса автомобиля.

Х2 = Ga · a cosαg = H

3.1.11 Нормальные реакции (в статическом состоянии на горизонтальной плоскости)

3.1.12 Коэффициенты продольного распределения нагрузки

Основные измерители движения автомобиля при разгоне.

3.1.13 Задаёмся коэффициентом суммарного сопротивления Ψ = ; принять динамический фактор D =

3.1.14 Коэффициент учёта влияния вращающихся масс

где ik = 4 — передаточное число коробки передач

3.1.15 Ускорение автомобиля

Ja = g = м/с 2

3.1.16 Время разгона

tp = Vt/1,8 · ja = c

3.1.17 Путь разгона

Sp = Vср · tp/1,8 = м

где Vср = Vt + V/2 = м/с – средняя скорость автомобиля при разгоне

Силы и реакции, действующие на автомобиль при его торможении

3.1.18 Максимальная тормозная сила

Fтоp = f · Ga= Н

3.1.19 Нормальная реакция, действующие на передние колёса.

X 1 тор = Gaa-Fmophg/L= H

3.1.20 Нормальная реакция, действующие на задние колёса.

X 2 тор = Gab-Fmophg/L= H

Основные измерители тормозных качеств автомобиля (рассматриваем процесс торможения при максимальном использовании тормозной силы на горизонтальной дороге, пренебрегая сопротивлением воздуха.

3.1.21 Ускорение при торможении

jтор = f · g = м/с 2

3.1.21 Путь торможения

Sтор = Va 2 /254f = м

где Va — 90 км/ч — скорость автомобиля

3.1.23 Время торможения

tтор = Va/f · g = с

3.1.24 Дистанция безопасности

где Sтоp = м — величина тормозного пути;

Sр.в. = м — путь пройденный автомобилем за время реакции водителя;

Sп = м — путь пройденный автомобилем за время срабатывания привода.

3.2 протокол выполнения работы

Таблица 3.2.1 — Силы, действующие на автомобиль при его движении

Таблица 3.2.2 – Силы действующие на автомобиль при его торможении

Таблица 3.2.3 – Основные измерительные качества автомобиля

— Какие силы действуют на автомобиль при его движении?

— Что такое дистанция безопасности?

— Как определять ускорение, время, путь при его движении автомобиля?

— Как определить суммарный коэффициент сопротивления дороги?

— Как определить динамический фактор автомобиля?

— Как определить нормальные реакции на колесах автомобиля при его движении и торможении?

— Как определить коэффициенты продольного распределения нагрузки?

Силы и моменты, действующие на автомобиль или автопоезд при прямолинейном движении

1. Силы и моменты, действующие на автомобиль или автопоезд при прямолинейном движении. Схема сил, действующих на автомобиль-тягач, изображена на рис.1.

На рисунке показан наиболее общий случай, когда автомобиль-тягач ускоренно движется на подъем крутизной ά. При изображении сил приняты следующие основные допущения: дорожные условия под правыми и левыми колесами одноименных мостов автомобиля одинаковы, поэтому все силы, действующие на мост, могут быть приведены к его середине; автомобиль симметричен относительно продольной оси; нормальные составляющие реакции дороги приложены в середине контактной поверхности, а их смещение учтено в моментах сопротивления качению колес мостов. Рис. 1. Силы и моменты, действующие на автомобиль-тягач при прямолинейном движении.

Все силовые факторы, действующие на автомобиль-тягач, можно разделить на три группы: движущие; сопротивления движению; нормальные к направлению движения.

К первой группе относится окружная сила на ведущих колесах FK.

Вторую группу составляют:

Mf1, Mf2 — моменты сопротивления качению колес автомобиля;

FB — сила сопротивления воздуха;

Fi — продольная составляющая силы тяжести автомобиля;

5 Fjx — сила сопротивления поступательному ускорению масс автомобиля;

Fnx — продольная составляющая силы сопротивления прицепа. У одиночного автомобиля сила сопротивления прицепа отсутствует.

К третьей группе относятся:

RZ1, RZ2, — нормальные реакции дороги;

Gacos ά — нормальная составляющая веса автомобиля;

Fnz — нормальная составляющая силы сопротивления прицепа (крюковая нагрузка).

Силы, входящие в эту группу, направлены перпендикулярно к вектору скорости автомобиля. Поэтому их влияние на динамику движения автомобиля не непосредственное, а косвенное.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23

Тормозные свойства транспортной техники.

Под тормозными свойствами понимают способность машины быстро снижать скорость движения вплоть до полной остановки при минимальном тормозном пути, сохранять заданную скорость при движении под уклон, а также оставаться неподвижным при действии случайных сил.

Уменьшение скорости движения машины при торможении происходит за счет искусственного создания момента сопротивления вращению колес. При этом кинетическая энергия машины превращается в тепловую вследствие трения, возникающего в тормозных механизмах и при контакте шин с опорной поверхностью.

Машина должна иметь несколько тормозных систем, выполняющих различные функции: рабочую, стояночную, вспомогательную, запасную.

Рабочая (основная) тормозная система служит для уменьшения скорости машины и полной его остановки. Тормозными механизмами рабочей тормозной системы является колёсные тормоза. В процессе торможения кинетическая энергия машины переходит в работу трения между фрикционными накладками и тормозным барабаном или диском, а также между шинами и дорогой. Тормозной момент МТ, развиваемый тормозным механизмом, зависит от его конструкции и давления в тормозном приводе:

где — коэффициент, зависящий от конструкции тормозного механизма;

— избыточное давление в тормозной системе.

Управление рабочей тормозной системой осуществляется от ножной педали.

Стояночная тормозная система предназначена для удержания машины на месте. Привод стояночной тормозной системы воздействует на колесные тормоза рабочей тормозной системы или на специальный дополнительный тормоз, связанный с трансмиссией машины.

Вспомогательная тормозная система используется при длительном торможении машины (например, на длинных спусках). Она состоит из моторного или трансмиссионного тормозов-замедлителей. Управление ей автоматическое или ручное.

Запасная тормозная система служит для остановки машины при отказе рабочей тормозной системы. У некоторых машин функции запасной выполняет стояночная тормозная система.

Внешние силы и моменты, действующие на автомобиль при прямолинейном движении

Факторами, определяющими динамику автомобиля (автопоезда) являются скорости движения и ускорения. При их определении принимают ряд допущений.

Так, принимают, что все внешние силы, действующие на автомо­биль (автопоезд), лежат в плоскости движения. Это позволяет вместо пространственной схемы автомобиля рассматривать плоскую, так называемую «велосипедную схему», заменяя при этом у каждого из мостов два колеса одним.

Принимают, что центр масс «С» совершает плоское прямолинейное движение. Поэтому скоростью и ускорением автомобиля или звеньев автопоезда называют скорость и ускорение их центров масс. Дорожные условия под правыми и левыми колесами одноименных мостов одинако­вые и приводятся при «велосипедной» схеме к серединам мостов. Взаимными перемещениями отдельных колес автомобиля пренебрегают.

Читать еще:  Втягивающее реле стартера гранта цена

Автомобиль симметричен относительно продольной оси. Нормальные реакции дороги приложены в середине контактной поверхности каждого колеса, а их смещение учтено в моментах сопротивления качению колес.

Для определения скорости и ускорения автомобиля (автопоезда) необходимо знать внешние силы и моменты, действующие на автомобиль.

Целями настоящей главы являются: рассмотрение сил, действующих на автомобиль при прямолинейном движении, определение нормальных реакций доро­ги на колёса автомобиля, а также получение уравнения равновесия и уравнения мощностей, описывающих прямолинейное движение автомобиля.

Все силы и моменты, действующие на автомобиль при прямолинейном движении, называют:

а) внутренними силами и моментами;

б) внешними силами и моментами.

Автомобиль движется в системе координат X О Z.

К внутренним силам и моментам относятся:

крутящий момент на колесах;

момент сопротивления качению колес автомобиля;

крутящий момент двигателя;

момент трения в трансмиссии;

окружная сила на колесах автомобиля;

сила тяги на ведущих колесах автомобиля.

К внешним силам относятся:

G — сила тяжести автомобиля (Gап — автопоезда);

Ркр — усилие на крюке;

Pw — сопротивление воздуха.

К реакциям относятся:

Pf — сила сопротивления качению;

Zi— нормальные реакции дороги на осях;

X— суммарная продольная касательная реакция колес авто­мобиля.

Так как в автомобильных колесах с упругими шинами нормальные реакции смещены с оси колеса, то, чтобы они проходили через оси колёс, к колёсам необходимо приложить реактив­ные моменты Мf (моменты сопротивления качению), которые определяют­ся по формуле

где m – плечо смещения реакций с оси колеса (причиной этого является гистерезис).

Чтобы свести задачу динамики к более простой задаче — задаче статики, воспользуемся принципом Даламбера и введем силу инерции Pj и инерционный момент Мj, который учитывает неравномерно вращающиеся в продольной плоскости автомобиля маховые массы (нaпример, колёса, зубчатые колёса трансмиссии и т.д.).

Считаем, что все колеса тягача ведущие, а прицепа – ведомые.

Так как нормальные реакции на осях смещены с оси колеса на плечо «m», то к колесам приложены реактивные моменты Мf (рис. 10).

Рассмотрим силы и моменты, действующие на автомобиль:

G сила тяжести автомобиля с грузом

где Ga – сила тяжести автомобиля;

Gг — вес груза.

Спроектируем силы на координатные оси.

Проекция на ось Z:

G·cosα — нормальная нагрузка на автомобиль.

Проекция на ось X:

G·sinα = Pα— сила сопротивления подъему или скатывающая сила.

Силы, действующие в деталях шасси

До проведения расчетов на прочность методами статики измеряют силы, действующие на детали и опоры. Направление и величина этих сил определяют напряжение и характер нагрузки для отдельных деталей. В основу расчета положены следующие силы, действующие в пятне контакта колеса с дорогой : вертикальная Nv,h(направлена по оси F), боковая S (направлена по осн X), продольная L (направлена по оси Z).

Величина внешних сил Nv,h и S при равномерном прямолинейном движении зависит от характера дороги. Продольная сила L зависит как от внутренних сил, т.е. от крутящего момента двигателя, так и от внешних (тормозного момента на рассматриваемом колесе). Силы, действующие в пятне контакта колеса с дорогой, вызывают реакции в шарнирах А и В качающихся рычагов (рисунок 1), скользящих опорах С и К свечной подвески типа «Макферсон» (рисунок 2) и в разнообразных элементах подвески неразрезных осей или шарнирах направляющих рычагов при независимой подвеске задних колес.

Рисунок 1 — При рассмотрении статических нагрузок в системе должны быть разделены шарнирно соединенные между собой детали. В качестве примера приведено разделение деталей подвески на двойных поперечных рычагах

Рисунок 2 — В случае применения свечной подвески типа «Макферсон» статическое равновесие рычага BD и стойки АК должно рассматриваться раздельно

Вначале силы, действующие вдоль осей X, Y и Z, следует разложить на силы, действующие в плоскости, перпендикулярной плоскости детали, и силы, действующие в плоскости детали. Обозначим новые направления через U, V и W (рисунок 3). С помощью этих сил может быть проведен расчет на прочность детали, а также определены силы, действующие в других шарнирах. Основой расчета методами статики является выделение всех шарнирно соединенных деталей и анализ сил, действующих на каждую деталь (см. рисунок 1 и рисунок 2).

Взаимноперпендикулярные составляющие сил, первоначально направленные вдоль условных осей X и Y, проще разложить на составляющие с новыми направлениями U, V, W, связанные с рычагом, чем пользоваться пространственно направленным вектором. Направление силы Bu определяют с помощью точки О, которую в свою очередь находят по виду сбоку, проводя перпендикуляр к оси рычага D1D2

а — вид сзади: б — вид сбоку

Следует учитывать известное правило статики: подготовку отдельной схемы механизма и плана действующих сил. Плечо силы, действующей под углом, часто трудно рассчитать для рассматриваемой точки поворота. В результате создаются трудности при точном определении нагрузок. Поэтому такие силы целесообразно разложить на составляющие двух-трех выбранных направлений (рисунок 4, вид сверху) и затем, используя отдельные составляющие, определить реакции опор.

Рисунок 4 — Если в процессе графического решения сила окажется направленной под углом, то ее следует разложить на составляющие, направленные параллельно оси качания рычага (Av) и перпендикулярно к ней (Au). Затем с помощью составляющих легче найти реакции в шарнирах C1 и С2

При расчетах на усталостную прочность (случай 1) автомобиль (и соответственно подвеска колеса) находится в положении, соответствующем полной нагрузке. Подвеска должна рассматриваться в положении, соответствующем допустимой нагрузке на ось.

Эти условия справедливы и при расчетах на статическую прочность (случай 3), т.е. при езде по дороге с выбоинами. Иное положение выбирается при определении сил, действующих при движении по железнодорожному переезду. В этом случае подвеска рассматривается в положении, когда ее ход сжатия выбран полностью (рисунок 5). При этом в большинстве случаев требуется разделить силы, действующие на пружину и ограничитель хода подвески.

Рисунок 5 — Для расчета на прочность при движении по железнодорожному переезду (расчетный случай 2) подвеску следует рассматривать в крайнем верхнем положении. Это необходимо для определения изменившихся углов наклона колес γ2, поперечного наклона шкворня δ2, а также углов α2 и β2 наклона рычагов

Вычерчивание подвески с учетом предусмотренного хода f1 необходимо не только для того, чтобы иметь возможность учесть изменения углов α2 и β2 рычагов или амортизаторной стойки подвески, но также для того, чтобы определить фактический угол развала колес υ2 и угол наклона поворотной стойки δ2. Через эти углы вычисляют плечи a2 и b2 действия сил относительно шарниров подвески (см. рисунок 5).

В настоящее время, как правило, применяется мягкая подвеска, поэтому необходимо дополнительно устанавливать ограничители ходов сжатия и отбоя подвески. Эти ограничители на рисунке 6 обозначены буквами Е и G.

Рисунок 6 — В тех случаях, когда ограничитель хода Е расположен вне пружины F, максимальную вертикальную силу следует раскладывать в точке контакта колеса с дорогой

Значительные нагрузки обычно воспринимает ограничитель хода сжатия. В тех случаях, когда этот ограничитель находится внутри винтовой пружины или над листовой рессорой (два часто встречающихся, технически легко выполнимых решения), взаимодействие сил происходит в одном и том же месте. Если же ограничитель расположен вне пружины, например в амортизаторе или над рычагом, не связанным с пружиной, то силы, которые пружина воспринимает при полностью выбранном ходе подвески f1, и силы, действующие на ограничитель, должны быть разделены с учетом коэффициента динамичности k2 в точке контакта колеса с дорогой. В примере, приведенном на рисунке 6, нижний рычаг нагружен пружиной, а верхний — ограничителем хода, и часто нагрузки от упора в ограничитель хода являются более высокими.

На передней оси автомобиля модели «FIAT-132» картина противоположная (рисунок 7). Распределение сил, например, в подвеске на двойных поперечных рычагах, проводится с учетом веса неподрессоренных частей Uv,h, который следует вычесть.

Рисунок 7 — Передняя подвеска на двойных поперечных рычагах автомобиля «Fiat-132». Винтовая пружина опирается на верхний рычаг, а ограничитель 1 хода подвески — на нижний. Мягкий ограничитель 2 хода отбоя подвески действует на нижнюю поверхность верхнего рычага. Он освобождается лишь после того, как вступает в действие ограничитель 1. Применяя такую конструкцию, фирма «Fiat» надеется исключить стабилизатор поперечной устойчивости, однако это техническое решение является спорным.

Силы, действующие на автомобиль

В первых двух статьях нашего цикла мы много говорили о скользкой дороге и всяких неприятностях, с этим связанных. Однако, еще в самом начале мы упоминали о том, что «зимняя» дорога совсем не так кардинально отличается от «летней», как это может показаться на первый взгляд.

Дорога – не место для ошибок

Действительно, ведь автомобиль, как физический объект, и законы природы, которым он подчиняется, остаются неизменными в любое время года. Поэтому и не может существовать принципиального различия между поведением водителя на сухой дороге и на скользкой. Другое дело, что более тяжелые условия движения, как, например, зимой, ярче выявляют те ошибки, которые были всегда. Сухая дорога и умеренные скорости способны простить и сгладить многие погрешности водителя, даже грубые. И только Ее Величество Зима во всей красе показывает нам истинное положение наших водительских дел и ставит все на свои места. Скажем ей за это спасибо!

Кстати, обращали ли вы внимание на то, что подавляющее число великих раллистов мира, многократных чемпионов, выходцы из Финляндии? Это страна, которая почти не знает чистого, сухого асфальта! Это люди, которые с самого начала своей водительской и спортивной карьеры были в тяжелых условиях. Северная зима показала им, что же такое на самом деле вождение автомобиля.

Мы также можем гордиться – советская раллийная школа занимала видное место в мире. Так, что если гололед повергает вас в ужас, не стоит отчаиваться и ставить автомобиль в гараж до весны – просто пришло время всерьез задуматься над тем, как грамотно водить автомобиль.

Начнем с понимания законов физики

Предыдущие наши статьи преследовали цель, так сказать, оказать первую неотложную помощь автомобилистам, «пострадавшим» от неожиданного прихода зимы. Теперь же мы возвращаемся к корням. В первом разделе мы уже упоминали о том, что автомобиль – это тяжелый физический объект (более тонны). С любой массой нет никаких проблем до тех пор, пока она двигается прямолинейно и равномерно – вспоминайте школьную физику. Как только вы предпринимаете попытку разогнать, замедлить или повернуть тонну железа, сразу возникают трудности – сила инерции, которая изо всех сил сопротивляется вашим желаниям.

Возможность реализации любых ваших водительских замыслов практически полностью зависит от того, на что способны ваши колеса – другими частями автомобиль за дорогу не цепляется. Поэтому, для того, чтобы грамотно управлять машиной, водителю требуется четко понимать, какую работу выполняют колеса его автомобиля, и что от них можно требовать.

Колеса имеют определенный потенциал сцепления с дорогой. Этот потенциал зависит от множества параметров:

  • масса автомобиля;
  • размеры колеса;
  • давление в шине;
  • состояние шины;
  • состояние дорожного покрытия;
  • температура и т.д.

Вдаваться в глубокие технически подробности мы не будем. Просто скажем, что сцепление колеса с дорогой меняется, но в каждый конкретный момент оно имеет какую-то величину.

Предположим, что в данных условиях колесо вашего автомобиля способно выдержать силу в 10 баллов. Т.е., если сила превышает 10 баллов, колесо начинает скользить. Эту силу колесо способно выдержать, как в продольном, так и в поперечном направлении. В продольном направлении – разгон, торможение; в поперечном – поворот. Если разгон настолько интенсивный, что тяговая сила от двигателя превышает 10 баллов – колесо буксует (интенсивность разгона падает). Если торможение настолько интенсивное, что тормозная сила превышает 10 баллов – колесо блокируется (интенсивность торможения падает). Точно так же в повороте – если поворот настолько интенсивный, что боковая сила превышает 10 баллов, автомобиль соскальзывает с дороги.

Важно помнить о том, что сумма всех сил, действующих на колесо, не должна превышать наши условные 10 баллов. И если водитель начал тормозить, то он уже отнял определенную величину потенциала сцепления колеса с дорогой на торможение, соответственно, на поворот возможностей осталось меньше. Одним словом, чем интенсивнее вы разгоняетесь или тормозите, тем меньше у вас остается возможности поворачивать – колеса тратят почти весь свой потенциал сцепления с дорогой на разгон или торможение, и на поворот у них не осталось больше сил.

Понимание изложенного принципа непосредственно влияет на вашу каждодневную езду в автомобиле. Максимально интенсивный разгон, так же как и максимально интенсивное торможение, возможны только на прямой. Понятно почему – колеса тратят последние силы на то, чтобы разгонять или тормозить автомобиль, и если в этот момент вы начнете поворачивать, добавляется боковая сила, которая играет роль последней капли в переполненной чаше – автомобиль начинает соскальзывать с дороги.

Справедлив и обратный случай – в интенсивном повороте не осталось возможности тормозить или разгоняться. Мы вплотную подошли к пониманию наиболее рационального, грамотного и безопасного стиля езды.

Воспользуйтесь советами профессионалов

Старайтесь завершить торможение до поворота. Это позволит вам двигаться в самом повороте с ровным газом – ничто не будет мешать колесам «сосредоточиться» на борьбе с боковыми силами. И на выходе из поворота, по мере возврата рулевого колеса в нейтральное положение, вы сможете все больше и больше ускоряться.

Запомните это золотое правило прохождения любых поворотов – поменьше скорость на входе (в начале поворота), зато побольше на выходе (в конце поворота). Даже если вы очень спешите, не поддавайтесь искушению влететь в поворот на полном ходу. Такая ошибка приведет к тому, что вы будете интенсивно тормозить на дуге поворота, а это крайне нежелательно, т.к. вы заставите колеса вашего автомобиля буквально «разрываться» на два фронта – торможение и поворот.

Читать еще:  Проверка датчика холостого хода на ланосе

В результате, можно просто превысить возможности колес цепляться за дорогу и вылететь с нее на обочину, соседнюю полосу, встречную… Даже если вам удастся остаться на дороге, все равно весь поворот вы будете бороться с автомобилем, и в конце выедете с дрожащими руками на минимальной скорости. Страшно, опасно и скорость прохождения поворота маленькая.

Намного рациональнее перед поворотом затормозить до заведомо умеренной скорости (в зависимости от условий движения), аккуратно и спокойно направить автомобиль по дуге, убедиться в том, что ваши расчеты верны, и автомобиль превосходно держится за дорогу, а вот тогда, на выходе из поворота, когда колеса возвращаются в прямолинейное положение, давите на газ сколько угодно. Надежно, безопасно, комфортно, и максимально быстро!

Краткая информация для активных водителей – первым приезжает не тот, кто пережил больше страха, создал много визга и чудом остался на дороге, а тот, кто думал и действовал спокойно и мудро.

Думайте и готовьтесь к поворотам заранее. Поворот – это целый комплекс мер: вам нужно успеть снизить скорость, выбрать более подходящую передачу, увидеть оптимальную траекторию движения, подхватить руль поудобнее и только тогда поворачивать.

На всех указанных элементах мы еще остановимся подробнее в дальнейшем. Тем не менее, понятно, что некая подготовка к повороту имеется всегда. Начинайте ее заранее – лучше подготовиться раньше и потом плавно разгоняться, чем опоздать и, свалив все действия в кучу, судорожно пытаться что-то предпринять в последний момент. Даже если каждое из действий отнимает у вас только мгновение, их сумма представляет собой пусть короткое, но время.

Заложите это время в свой план, чтобы успеть до поворота.

Оценивайте ситуацию и действуйте на опережение

Мы заговорили о планировании своих действий заранее. Это одно из основных умений профессионала – это то, что отличает грамотного водителя от неграмотного. Многие начинающие водители думают, что мастерство профессионала заключается в умении мгновенно выполнять какие-то действия. Это не так.

Неопытный водитель, как правило, смотрит «себе под капот» и все время решает текущие задачи, буквально натыкаясь на них каждый раз. Опытный водитель смотрит далеко вперед и поэтому он может позволить себе действовать спокойно, т.к. он все видит заранее и может спокойно подготовиться.

Именно отсутствие необходимости в резких, экстренных действиях – главный гарант надежного, безопасного и быстрого движения. Поступайте предусмотрительно и мудро за рулем, результат будет превосходным – удовольствие без последствий!

Силы, вызывающие движение транспортного средства

Крутящий момент двигателя, подве­денный через механизмы трансмиссии к ведущим колесам автомобиля, вызывает их вращение. В месте соприкосновения колеса с дорогой от крутящего момента возникает окружная сила, а со стороны дороги — продольная реакция), равная по величине окружной силе, но направленная в противоположную сторону. Суммарная продольная реакция ведущих колес передается на ведущие мосты и вызывает движение автомобиля, поэтому называется тяговой силой.

Рисунок 34.1 — Схема сил и моментов, действующих на ведущее

Величина тяговой силы тем больше, чем больше крутящий момент двигателя и передаточные числа коробки передач и главной передачи. Но величина тяговой силы не может превысить силу сцепления ведущих колес с дорогой. Если тяговая сила превы­сит силу сцепления колес с дорогой, то ведущие колеса будут пробуксовывать.

Сила сцепления равна произведению коэффициента сцепления на сцепной вес. Для тягового автомобиля сцепной вес равен нормальной нагрузке, приходящейся на затормаживаемые колеса.

Коэффициент сцепления зависит от типа и состояния покрытия доро­ги, от конструкции и состояния шин (давление воздуха, рисунок протек­тора), от нагрузки и скорости движения автобуса. Величина коэффициента сцепления снижается при мокрой и скользкой поверхности дороги, осо­бенно при увеличении скорости движения и изношенном протекторе шин.

Сила тяжести автобуса приложена в центре тяжести. Высота распо­ложения центра тяжести у автобусов около 1 м.

При движении автобуса происходит продольное перераспределение нормальной нагрузки между осями автобуса: при передаче ведущими ко­лесами тяговой силы больше нагружаются задние колеса, а при торможении автобуса — передние колеса. Кроме того, перераспределение нормаль­ной нагрузки между передними и задними колесами имеет место при движении автомобиля на спуск или на подъем.

Перераспределение нагрузки, изменяя величину сцепного веса, влияет па величину сцепления колес с дорогой, тормозные свойства и устойчивость автомобиля.

Силы сопротивления движению. Тяговая сила на ведущих колесах обеспечивает преодоление внешних сил, возникающих при движении автобуса. При равномерном движении автобуса по горизонтальной дороге такими силами являются: сила сопротивления качению и сила сопротивления воздуха. При движении автобуса на подъем возникает сила сопротивления подъему (рисунок 34.2.), а при разгоне автомобиля — сила сопротивления разгону (сила инерции).

Сила сопротивления качению возникает вследствие деформации шин и поверхности дороги. Она равна произ­ведению нормальной нагрузки автомобиля на коэффициент сопротивления качению. Коэффициент сопротивления качению зависит от типа и состояния покрытия дороги, конструкции шин, их износа и давления воздуха в них, скорости движения автобуса.

Рисунок 34.2 — Схема сил, действующих на автомобиль при равномерном движении на подъем

Сила сопротивления воздуха зависит от коэффициента сопротивления воздуха, лобовой площади и скорости движения автомобиля. Коэффици­ент сопротивления воздуха определяется типом автомобиля и формой его кузова, а лобовая площадь — колеей колес (расстоянием между центрами шин) и высотой автомобиля. Сила сопротивления воздуха возрастает про­порционально квадрату скорости движения автомобиля.

Сила сопротивления подъему тем больше, чем больше масса автобуса и крутизна подъема дороги, которая оценивается углом подъема в градусах или величиной уклона, выраженной в процентах. При движении автобуса под уклон сила сопротивления подъему, наоборот, ускоряет движение автобуса.

На автомобильных дорогах с асфальтобетонным покрытием продольный уклон обычно не превышает 6%. Если коэффициент сопротивления качению принять равным 0,02, то общее сопротивление дороги составит 8% от нормальной нагрузки автомобиля.

Сила сопротивления разгону (сила инерции) зависит от массы автобуса, его ускорения (приросту скорости в единицу времени) и массы вращающихся частей (маховик, колеса), на ускорение которых также затрачивается тяговая сила.

При разгоне автобуса сила сопротивления разгону направлена в сторону, обратную движению. При торможении автобуса и замедлении его движения сила инерции направлена в сторону движения автомобиля.

Устойчивость

Под устойчивостью автомобиля подразумевается его спо­собность выдерживать заданное направление движения в лю­бых дорожных условиях без опрокидывания и бокового скольжения колес. Эта способность автомобиля особенно важ­на при движении по скользкой дороге, где обычно и происхо­дят опрокидывания и заносы.

Устойчивость зависит от ряда конструкционных параметров автомобиля, а также от умения водителя правильно управлять им в движении. Она может быть продольной, поперечной и боковой.

Способность автомобиля двигаться в различных дорожных условиях без опрокидывания относительно передней или зад­ней оси называется продольной устойчивостью, без опроки­дывания относительно правых или левых колес и при отсутст­вии бокового скольжения — поперечной, без заноса задней (пе­редней) части вправо или влево от оси движения — боковой.

При движении по прямой продольная и поперечная устой­чивости будут сохранены, если линия действия силы тяжести не выходит за пределы периметра точек опоры автомобиля (рисунок 34.3.). И, соответственно, он может потерять продольную (опрокидывание относительно задних колес) или поперечную (опрокидывание через колеса левой стороны) устойчивость, если линия действия силы тяжести пересекается с поверхно­стью дороги за пределами площади, ограниченной точками опоры колес (рисунок 34.4)

Рисунок 34.3 — Обеспечение устойчивости: а — продольной; б – поперечной

Рисунок 34.4 — Потеря устойчивости: а — продольной, б – поперечной

Потеря боковой устойчивости наиболее вероятна при разго­нах и резких торможениях на скользких дорогах.

Устойчивость движущегося автомобиля зависит от сле­дующих факторов: массы автомобиля, высоты центра масс, его

базы и ширины колеи; размера, типа и состояния шин; конст­рукции и регулировки тормозов; радиуса кривизны дороги и состояния ее поверхности; скорости и направления движения; умения водителя управлять автомобилем, особенно при торможении.

В ходе испытаний установлено: чем выше расположен центр масс автомобиля и чем уже колея, тем скорее произой­дет боковое опрокидывание. Когда центр масс находится низ­ко, а колея широкая (но не более нулевого габарита), устойчи­вость автомобиля повышается.

У современных легковых автомобилей, имеющих сравни­тельно низкое расположение центра масс и широкую колею, опрокидывания без предварительного бокового скольжения (заноса) при нормальных дорожных условиях бывают очень редко. Они могут быть лишь у автомобилей с крупногабарит­ными грузами, закрепленными высоко над крышей автомобиля или поверхностью прицепа, причем на плохой и имеющей большой поперечный уклон дороге.

Наличие крупногабаритного и тяжелого груза на багажнике автомобиля или прицепе увеличивает высоту центра масс. С такими грузами нельзя ехать быстро, надо обязательно сбра­сывать скорость на крутых поворотах и стараться не тормозить резко.

Впрочем, опрокидывание может произойти и на небольших скоростях, если при движении по дороге с существенным бо­ковым уклоном груз размещен с одной стороны автомобиля, со стороны уклона.

На повороте существенное значение для сохранения устой­чивости автомобиля имеют не только скорость движения, но и радиус поворота, и скорость поворота управляемых колес. В определенных условиях резкий поворот колес может стать основной причиной нарушения устойчивости.

Чаще всего заносы и опрокидывания происходят, как уже отмечалось, из-за неосторожности водителя в процессе движения по скользкой, мокрой или обледенелой дороге, прежде всего при резком торможении на большой скорости.

Во всех случаях при заносе на автомобиль действует боковая (поперечная) сила, которая возникает по причине неравно­мерного сцепления шин с дорогой или ее неровностей.

Боковая сила начинает действовать и при других отклоне­ниях автомобиля от прямолинейного направления движения. В тех случаях, когда автомобиль движется по кривой, боковую силу называют центробежной. В результате действия центро­бежной силы при резком повороте на большой скорости авто­мобиль может опрокинуться. По мере уменьшения радиуса по­ворота в процессе заноса значение центробежной силы возрас­тает и, соответственно, увеличивается интенсивность заноса. Словом, если занос начался, то он будет быстро усиливаться, и, чтобы не произошло опрокидывание автомобиля, необхо­димо принять срочные меры.

Наиболее легкий и эффективный способ вывода автомобиля из заноса заключается в следующем: при появлении заноса задних колес водитель немедленно отпускает тормозную пе­даль и по возможности резко поворачивает руль в сторону за­носа, а затем, как только движение автомобиля выравнивается, быстро возвращает руль в прежнее положение. Если эти опе­рации не будут выполнены, занос продолжится, и автомобиль будет вращаться до тех пор, пока не остановится под влиянием силы трения колес о дорогу или в результате удара о препятст­вие. При сильном ударе скользящих колес или при их попада­нии на участок с более высоким сопротивлением скольжению автомобиль опрокинется по причине воздействия на него пары сил: силы сопротивления скольжению и центробежной силы. Сила сопротивления скольжению левых колес направлена в сторону, противоположную скольжению, а центробежная сила приложена в центре масс автомобиля, вследствие чего и про­исходит его опрокидывание на левую сторону (рисунок 34.5.)

Рисунок 34.5 — Действие пары сил при опрокидывании автомобиля после потери боковой устойчивости

Для безопасного движения на высоких скоростях водитель должен стремиться к повышению устойчивости своего автомобиля, этому способствуют увеличение массы автомобиля, понижение центра масс, соблюдение скорости, соответствую­щей состоянию дороги, и правильная регулировка тормозов.

Управляемость

Управляемость определяется работой, требующейся от во­дителя для управления автомобилем в заданных условиях экс­плуатации.

Затраты усилий водителя могут быть намного снижены с помощью различных конструктивных решений, к примеру, применения усилителей рулевого управления, выключения сцепления, привода тормозной системы и ряда других меха­низмов, которые уменьшают мускульное воздействие водителя на органы управления автомобилем.

Рабочее место водителя должно быть оборудовано так, что­бы обеспечивались хорошая обзорность пространства впереди и позади автомобиля, удобное пользование органами управле­ния и наблюдение за показателями контрольно-измерительных приборов, имелись вентиляция и отопление.

Управляемость автомобиля в значительной степени зависит от его технического состояния, она может резко ухудшаться при снижении давления в шинах, нарушении системы стабилизации управляемых колес, возникновении зазоров в рулевом управлении и при других неисправностях.

Падение давления воздуха в одной из шин увеличивает сопротивление качению и уменьшает поперечную устойчивость автомобиля, поэтому он будет постоянно отклоняться в сторону этой шины. Если автомобиль неожиданно начинает «тянуть» в одну сторону, скорее всего причина в снижении давления в одной из шин передних колес. При аналогичном явлении в одной из шин задних колес автомобиль, движущийся на небольшой скорости, «водит» по дороге то в одну, то в другую сторону.

Изнашивание деталей рулевой трапеции приводит к образо­ванию в ней зазоров, нарушающих установленные кинемати­ческие связи и облегчающих возникновение произвольных ко­лебаний колес. При больших зазорах виляние и подпрыгива­ние передних колес может привести к нарушению их сцепле­ния с поверхностью дороги. Большие зазоры в подшипниках ступиц передних колес, а также неправильная регулировка ру­левого управления существенно затрудняют стабилизацию управляемых колес. Управлять таким автомобилем сложно, так как ход автомобиля становится неустойчивым, он все вре­мя уходит в сторону, и водитель вынужден непрерывными по­воротами рулевого колеса поддерживать требуемое направле­ние движения, что утомляет его, а кроме того, увеличивает из­нос рулевого управления и шин.

Для того чтобы управление автомобилем было легким и ре­зультативным, необходимо следить за его техническим со­стоянием, регулярно проверяя работу его основных узлов, ме­ханизмов и приборов.

Дата добавления: 2016-09-26 ; просмотров: 4839 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector