Продольная устойчивость автомобиля это
Продольная устойчивость автомобиля
Продольное опрокидывание возможно только у автомобиля с очень короткой базой и высоким расположением центра тяжести. Большинство современных автомобилей имеют низкое расположение центра тяжести и опрокидывание в продольной плоскости маловероятно. Имеет место лишь продольное скольжение, вызванное буксованием ведущих колес, что более вероятно для автопоездов.
В связи с этим показателем продольной устойчивости автомобиля является критический угол подъема по буксованию (αб).
Для определения критического угла подъема по буксованию рассмотрим равномерное движение автомобиля на максимальном подъеме (рис. 10.3), так как разгон на нем невозможен. В этом случае скорость движения автомобиля небольшая, поэтому силой сопротивления воздуха Рв можно пренебречь. При этом сцепление ведущих колес с дорогой полностью используется касательной реакцией дороги (Rx1 = Рсц = Rz2φx), а касательной реакцией дороги на передних колесах пренебрегаем, так как она мала по сравнению с касательной реакцией Rx2.
Из условий равновесия автомобиля следует, что Rz2L= Ghцsinα+ Gl1cosα; Rx2 = Gsinα. Максимальное значение касательной реакции дороги на ведущих колесах автомобиля ограничено сцеплением колес с дорогой: Rx2 = Rz2φx.
После подстановки в это выражение значений реакций Rz2 и Rx2 и, разделив обе части уравнения на cosα, учитывая в данном случае, что α = αб можно определить критический угол подъема по буксованию для одиночных автомобилей и автопоездов соответственно:
  | (10.10) |
hкр – высота расположения буксирного крюка.
Критический угол подъема по буксованию – предельный угол, при котором еще возможно движение автомобиля на подъеме без буксования ведущих колес.
Рисунок 10.3 – Определение максимального угла подъема по буксованию
Критический угол подъема по буксованию во многом зависит от коэффициента сцепления φх. Для автомобиля со всеми ведущими колесами критический угол подъема по буксованию: tgαб = φх.
Контрольные вопросы
1.Что является признаком нарушения устойчивости автомобиля?
2. Какими показателями оценивается поперечная устойчивость автомобиля?
3.Что характеризуют критические скорости автомобиля по заносу и опрокидыванию?
4. Что характеризуют критические углы косогора по боковому скольжению и опрокидыванию?
5. Что определяет коэффициент поперечной устойчивости автомобиля?
6. Что такое вираж и для чего его создают на поворотах дорог?
9.Что может произойти с автомобилем при нарушении продольной устойчивости и какими показателями это оценивается?
2.Потеря какого вида устойчивости автомобиля при эксплуатации наиболее вероятна и опасна?
Устройство автомобилей
Продольная устойчивость автомобиля
Под продольной устойчивостью автомобиля подразумевается максимальный угол преодолеваемого подъема без буксования колес, вызывающего сползание автомобиля.
Продольное опрокидывание автомобиля через передний или задний мост – событие маловероятное из-за большого плеча вертикальной составляющей силы тяжести. Такое опрокидывание может иметь место лишь при чрезвычайно нерациональном расположении груза на автомобиле, что может привести к чрезмерному подъему центра тяжести над поверхностью дороги или значительном смещении центра тяжести к одному из мостов или даже за его пределы к передней или задней части кузова.
Эти ситуации не характерны для нормальных условий эксплуатации автомобилей, поэтому расчеты условий опрокидывания автомобиля через передний или задний мост, как правило, не выполняются.
Условие сползания рассмотрим для автомобилей с одним ведущим мостом и с двумя ведущими мостами (со всеми ведущими колесами).
Заднеприводный автомобиль
Для одиночного автомобиля с задними ведущими колесами, находящегося на грани сползания, уравнение моментов, действующих на автомобиль относительно точек О и О1 (рис. 1) имеет вид:
Исходя из условий равновесия ( Pφ = G sin α ) имеем:
где L – база автомобиля (расстояние между мостами).
Переднеприводный автомобиль
Составив уравнение моментов для переднеприводного автомобиля, преодолевающего подъем, и произведя с ним аналогичные действия, что и для заднеприводного автомобиля, получим критический угол подъема:
Практический опыт эксплуатации автомобилей в условиях преодоления крутых затяжных подъемов показал, что заднеприводные автомобили справляются с такой задачей значительно лучше благодаря увеличению нагрузки на ведущий мост при подъеме.
У переднеприводных автомобилей наоборот, при подъеме нагрузка на передний (ведущий) мост уменьшается, что приводит к снижению способности преодолевать препятствие. По этой причине некоторые водители переднеприводных автомобилей даже используют для преодоления затяжного подъема движение задним ходом, расположив, таким образом, ведущий мост сзади автомобиля.
Полноприводный автомобиль
Для двухосного автомобиля со всеми ведущими колесами уравнение продольной устойчивости примет вид:
Сопоставляя уравнения (1) и (6) получим величину критического угла подъема α для полноприводного автомобиля:
Таким образом, критический угол по продольному сползанию полноприводного автомобиля зависит только от коэффициента φx сцепления шин с дорогой.
Устойчивость автомобиля
Устойчивость автомобиля — это его способность двигаться без опрокидывания и бокового заноса. Значение устойчивости повышается при движении в условиях сильно пересеченной местности, по скользкой дороге, на крутых закруглениях пути.
Различают продольную, поперечную и боковую устойчивость автомобиля.
Под продольной устойчивостью понимают способность автомобиля сохранять устойчивость в продольном направлении (вдоль дороги) при преодолении подъемов и движении на спусках. Чем короче база автомобиля (расстояние между осями), меньше тяговое усилие на ведущих колесах, круче уклон дороги, тем меньше продольная устойчивость. При движении на подъеме нагрузка на задние колеса увеличивается, а на передние уменьшается. Уменьшение давления передних колес на дорогу также уменьшает продольную устойчивость. Однако потеря автомобилем продольной устойчивости (опрокидывание через переднюю или заднюю ось) сравнительно редкое явление и может быть в исключительных случаях — при очень крутом спуске в горных условиях и т. п.
Способность автомобиля сохранять устойчивость в поперечном направлении (поперек дороги) называется поперечной устойчивостью, например при движении по дороге с поперечным уклоном или по косогору. Потеря автомобилем поперечной устойчивости (опрокидывание через левые или правые колеса) тем менее вероятна, чем шире колея (расстояние между колесами) и ниже расположен центр тяжести. Значительное повышение центра тяжести вследствие высоты груза снижает поперечную устойчивость автомобиля.
Боковой устойчивостью называют способность автомобиля противостоять влиянию боковых сил, вызывающих скольжение задней или передней оси в сторону (боковой занос).
Загородное шоссе иногда имеет выпуклый поперечный профиль, часто переходящий на повороте в односторонний уклон как в сторону центра поворота, так и в сторону от центра поворота. В последнем случае боковая устойчивость автомобиля резко снижается, так как боковая сила, вызывающая занос, и центробежная сила, опрокидывающая автомобиль, направлены в одну сторону от центра поворота.
Известны случаи, когда боковой занос заканчивается опрокидыванием автомобиля. Опрокидывание автомобиля может также произойти от резкого поворота руля на высокой скорости автомобиля, и, чтобы удержать равновесие в этом случае, нужно быстро вернуть руль в прежнее положение.
При вождении не следует создавать условий, в которых устойчивость автомобиля понижается. Для этого надо избегать резкого трогания с места, резкого торможения, резких поворотов руля, высоких скоростей движения на скользкой дороге, закруглениях и уклонах, обращать особое внимание на правильную укладку и крепление груза в кузове, чтобы избежать искусственного повышения центра тяжести автомобиля.
Продольная устойчивость автомобиля
Продольное опрокидывание возможно только у автомобиля с очень короткой базой и высоким расположением центра тяжести. Большинство современных автомобилей имеют низкое расположение центра тяжести и опрокидывание в продольной плоскости маловероятно. Имеет место лишь продольное скольжение, вызванное буксованием ведущих колес, что более вероятно для автопоездов.
В связи с этим показателем продольной устойчивости автомобиля является критический угол подъема по буксованию (αб).
Для определения критического угла подъема по буксованию рассмотрим равномерное движение автомобиля на максимальном подъеме (рис. 10.3), так как разгон на нем невозможен. В этом случае скорость движения автомобиля небольшая, поэтому силой сопротивления воздуха Рв можно пренебречь. При этом сцепление ведущих колес с дорогой полностью используется касательной реакцией дороги (Rx1 = Рсц = Rz2φx), а касательной реакцией дороги на передних колесах пренебрегаем, так как она мала по сравнению с касательной реакцией Rx2.
Из условий равновесия автомобиля следует, что Rz2L= Ghцsinα+ Gl1cosα; Rx2 = Gsinα. Максимальное значение касательной реакции дороги на ведущих колесах автомобиля ограничено сцеплением колес с дорогой: Rx2 = Rz2φx.
После подстановки в это выражение значений реакций Rz2 и Rx2 и, разделив обе части уравнения на cosα, учитывая в данном случае, что α = αб можно определить критический угол подъема по буксованию для одиночных автомобилей и автопоездов соответственно:
  | (10.10) |
hкр – высота расположения буксирного крюка.
Критический угол подъема по буксованию – предельный угол, при котором еще возможно движение автомобиля на подъеме без буксования ведущих колес.
Рисунок 10.3 – Определение максимального угла подъема по буксованию
Критический угол подъема по буксованию во многом зависит от коэффициента сцепления φх. Для автомобиля со всеми ведущими колесами критический угол подъема по буксованию: tgαб = φх.
Контрольные вопросы
1.Что является признаком нарушения устойчивости автомобиля?
2. Какими показателями оценивается поперечная устойчивость автомобиля?
3.Что характеризуют критические скорости автомобиля по заносу и опрокидыванию?
4. Что характеризуют критические углы косогора по боковому скольжению и опрокидыванию?
5. Что определяет коэффициент поперечной устойчивости автомобиля?
6. Что такое вираж и для чего его создают на поворотах дорог?
9.Что может произойти с автомобилем при нарушении продольной устойчивости и какими показателями это оценивается?
2.Потеря какого вида устойчивости автомобиля при эксплуатации наиболее вероятна и опасна?
Продольная устойчивость автомобиля это
Под устойчивостью понимается свойство автомобиля сохранять заданные направление движения, ориентацию продольной и вертикальной оси.
Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Управляя неустойчивым автомобилем, водитель вынужден внимательно следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение автомобиля, чтобы он не выехал за пределы дороги. Различают курсовую, поперечную и продольную устойчивость автомобиля.
Курсовой устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться без корректирующих воздействий со стороны водителя, т.е. при неизменном положении рулевого колеса. Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью произвольно меняет направление движения (“рыскает” по дороге), создавая угрозу другим транспортным средствам и пешеходам.
Нарушение курсовой устойчивости при прямолинейном движении автомобиля происходит под действием возмущающих сил, поперечной составляющей веса, бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, а также различных по величине продольных сил (тяговой, тормозной), приложенных к колесам правой и левой сторон автомобиля. При криволинейном движении автомобиля к этим силам добавляется центробежная сила. Потеря устойчивости автомобилем может быть вызвана также неправильными приемами управления или техническими неисправностями.
Часто предпосылкой потери устойчивости является скорость автомобиля, не соответствующая дорожным условиям. Если автомобиль движется с излишне высокой скоростью, то тяговая сила Рт приближается по величине к силе сцепления Рсц ведущих колес с дорогой, вследствие чего возможно их пробуксовывание.
Скорость, максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес уменьшается при уменьшении коэффициента сцепления, росте сопротивления дороги, а также при увеличении ускорения. Поэтому потеря курсовой устойчивости автомобилем наиболее вероятна на участках дороги со скользким неровным покрытием (укатанный снег, обледенелый асфальтобетон, булыжник) и подъемами. Часто водители, видя впереди подъем и не желая терять скорости, увеличивают подачу топлива и преодолевают подъем “с ходу”. Если при этом на пути встретится участок, покрытый снежной или ледяной коркой, то значения сил Рт и Рсц могут стать примерно одинаковыми, тогда даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение заднего моста.
Условием сохранения равновесия неподвижного или равномерно движущегося автомобиля на уклоне или косогоре является прохождение вектора силы тяжести внутри опорной площади автомобиля – прямоугольника, вершины которого совпадают с точками взаимодействия колес с дорогой. По мере загрузки автомобиля центр тяжести смешается вверх, вследствие чего даже незначительный уклон дороги может привести к потере устойчивости.
Поперечная устойчивость – это способность автомобиля двигаться по дорогам различного качества без опрокидывания и бокового скольжения относительно боковых правых и левых колес. Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению шин по дороге (заносу) или опрокидыванию автомобиля. Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги (косогора). При криволинейном движении автомобиля потерю устойчивости обычно вызывает центробежная сила Py (см. рис. 1.).
рисунок 1. Движение автомобиля на вираже
Расстояние от точки О (центра поворота) до середины заднего моста при угле поворота управляемых колес θ R = L/tgθ
Максимальный (критический) угол косогора дороги, по которому автомобиль может двигаться без поперечного скольжения:
Согласно формуле движение автомобиля устойчивее при больших значениях φy и R и малых величинах v и beta;.
Для повышения безопасности на дорогах, предназначенных для скоростного движения, все левые повороты имеют односкатный профиль – вираж. На вираже проезжая часть и обочины имеют поперечный уклон, направленный к центру закругления. Силы Ру sinβ и G cosβ при этом имеют направление, противоположное показанному на рис. 1, что повышает поперечную устойчивость автомобиля.