Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Влияние различных факторов на тормозные свойстваСодержание книги
Похожие статьи вашей тематики
Поиск на нашем сайте
Автомобиля На тормозные свойства автомобиля оказывают влияние различные конструктивные и эксплуатационные факторы. К ним относятся конструкция тормозных механизмов и их техническое состояние, состояние дорожного покрытия и протекторов шин, распределение тормозных сил по колесам автомобиля, применение регуляторов тормозных сил и антиблокировочных систем, способы служебного торможения и др. Рассмотрим влияние указанных факторов на тормозные свойства. Тормозные механизмы и их техническое состояние. Тормозные свойства автомобиля во многом зависят от типа тормозных механизмов и их технического состояния. В передних и задних колесах грузовых автомобилей и автобусов применяют барабанные тормозные механизмы (рис. 7.6, а). В передних колесах легковых автомобилей используют дисковые тормозные механизмы (рис. 7.6, б),а в задних колесах — барабанные. При торможении более эффективными являются барабанные тормозные механизмы, а более стабильными — дисковые. Дисковые тормозные механизмы по сравнению с барабанными имеют меньшую массу, более компактны и лучше охлаждаются. Однако у них быстрее изнашиваются фрикционные накладки колодок, и они хуже защищены от загрязнения. Техническое состояние тормозных механизмов серьезно влияет на эксплуатационные свойства автомобиля. От технического состояния во многом зависит безопасность движения. Так, например, самой распространенной причиной дорожно-транспортных происшествий, возникающих из-за технической неисправности автомобиля, является неудовлетворительное состояние тормозных механизмов (замасливание, загрязнение, износ, нарушение регулировки и др.). Как показывает статистика дорожно-транспортных происшествий, около 15% общего числа аварий с гибелью людей происходит вследствие неисправности тормозных механизмов. Дорожное покрытие и протекторы шин. Состояние дорожного покрытия и протекторов шин определяет возможность реализовать создаваемую тормозными механизмами тормозную силу автомобиля, значение которой зависит от силы сцепления колес с дорогой.
Новое дорожное покрытие имеет шероховатую поверхность, и ее микроскопические выступы увеличивают сцепление шин с дорогой. При износе дорожного покрытия микронеровности его по- Рис. 7.7. Зимний рисунок протектора шины (а) и шипы противоскольжения (б): 1 — сердечник; 2 — корпус верхности сглаживаются и коэффициент сцепления колес с дорогой уменьшается. Зимой на заснеженных и обледенелых дорогах коэффициент сцепления существенно снижается, и для его увеличения необходимо использовать шины с зимним рисунком протектора и ошипованные шины (рис. 7.7). Регуляторы тормозных сил. Наибольшая интенсивность торможения автомобиля достигается при полном использовании сцепления всеми колесами автомобиля, что возможно только при оптимальном распределении тормозных сил по колесам. Поэтому для торможения автомобиля в любых дорожных условиях с максимальным замедлением необходимо, чтобы тормозные силы на колесах автомобиля всегда были пропорциональны нагрузкам на колеса. Это достигается при помощи регулятора тормозных сил, который изменяет значение тормозной силы в зависимости от нагрузки на задний ведущий мост. При этом исключается занос (юз) колес моста, повышаются устойчивость автомобиля и безопасность движения. Антиблокировочные системы. Такие системы устраняют блокировку колес автомобиля при торможении, регулируют тормозной момент и обеспечивают одновременное торможение всех колес автомобиля. При этом достигается оптимальная эффективность торможения (минимальный тормозной путь) и повышаются устойчивость автомобиля и безопасность его движения. Эффективность торможения с антиблокировочной системой (АБС) зависит от схемы установки ее элементов. Наиболее эффективной является АБС с отдельным регулированием колес автомобиля (рис. 7.8, а). В этом случае на каждое колесо установлен отдельный датчик 2 угловой скорости, а в тормозном приводе к колесу — отдельный модулятор 3 давления и блок управления 1. Однако такая схема установки АБС наиболее сложная и дорогостоящая. В более простой схеме установки элементов АБС (рис. 7.8, б)используются один датчик 2 угловой скорости, установленный на валу карданной передачи, один модулятор 3 давления и один блок рис. 7.8. Схемы АБС с отдельным (а) и общим (б) регулированием колес: 1 — блок управления; 2 — датчик; 3 — модулятор давления управления 1. Такая схема установки элементов АБС имеет более низкую чувствительность и обеспечивает меньшую эффективность торможения автомобиля. Применение АБС обеспечивает наибольший эффект на скользкой дороге, когда тормозной путь автомобиля уменьшается на 10... 15 %. На сухой асфальтобетонной дороге такого сокращения тормозного пути автомобиля может и не быть. Способ торможения. Из различных способов служебного режима торможения автомобиля — торможение двигателем, с отсоединенным двигателем (тормозной системой), совместно с двигателем, тормозом-замедлителем и с периодическим прекращением действия тормозной системы — наиболее эффективным является последний способ. При торможении с периодическим прекращением действия тормозной системы обеспечиваются наиболее значительные тормозные силы на колесах автомобиля и сохраняется максимальное сцепление колес с дорогой. Однако из-за сложности такого способа торможения его рекомендуется применять только водителям высокой квалификации. Контрольные вопросы 1. Перечислите измерители тормозных свойств. Какой характер носят 2. Каковы основные режимы и способы торможения автомобиля? 3. Что представляют собой тормозной и остановочный пути и в чем 4. Какое влияние оказывают различные факторы на тормозные свойства автомобиля? УПРАВЛЯЕМОСТЬ Управляемость автомобиля — одно из важнейших эксплуатационных свойств, определяющих возможность его безопасного движения с большими средними скоростями, особенно на дорогах с интенсивным движением. Поворот автомобиля Основными параметрами, характеризующими поворот автомобиля, являются радиус поворота и положение центра поворота. На рис. 8.1 и 8.2 представлены схемы поворота автомобиля с жесткими и эластичными колесами. Точка О представляет собой центр поворота. Она находится на пересечении перпендикуляров, проведенных к векторам скоростей всех колес (мостов) автомобиля. Радиус поворота R (R э)представляет собой расстояние от центра поворота до продольной оси автомобиля. Для автомобиля с жесткими колесами (см. рис. 8.1), у которого векторы скоростей колес совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота лежит на продолжении оси задних колес, а радиус поворота (из Δ ОАБ) , где L — база автомобиля; θ — угол поворота управляемых колес. Рис. 8.1. Схема поворота автомобиля с жесткими колесами: О — центр поворота; А, Б — центры осей передних и задних колес; v 1, v 2— векторы скоростей передних и задних колес Рис. 8.2. Схема поворота автомобиля с эластичными колесами: О — центр поворота; А, В — центры осей передних и задних колес; С — расстояние между центром В оси задних колес и точкой Б — проекцией центра поворота на продольную ось автомобиля; v 1, v 2 — векторы скоростей передних и задних колес Следовательно, радиус поворота автомобиля R с жесткими колесами зависит только от угла поворота управляемых колес. Для автомобиля с эластичными колесами (см. рис. 8.2), векторы скоростей которых не совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота находится на некотором расстоянии С от оси задних колес, а радиус поворота (из Δ ОАБ и Δ ОБВ)
где δ1, δ2 — углы увода передних и задних колес (мостов). Таким образом, радиус поворота автомобиля с эластичными колесами зависит от угла поворота управляемых колес и углов увода передних и задних колес, обусловленных их эластичностью при действии боковой силы. С учетом радиуса поворота R энаходим расстояние С (из Δ ОБВ):
Следовательно, положение центра поворота автомобиля с эластичными колесами зависит от угла поворота управляемых колес и углов увода передних и задних колес (мостов). В технической характеристике автомобиля указывается наименьший радиус поворота по колее переднего наружного колеса. Этот радиус определяется экспериментально при максимальном повороте управляемых колес. Радиус поворота автомобиля по колее переднего наружного колеса можно определить по следующей формуле:
где В — колея передних колес. 8.2. Силы, действующие на автомобиль при повороте Процесс движения автомобиля на повороте включает в себя три фазы (рис. 8.3, а):вход в поворот (участок АБ),поворот (БВ)и выход из него (ВТ). При входе в поворот управляемые колеса двигавшегося прямолинейно автомобиля поворачиваются, и он движется по кривой уменьшающегося радиуса. При повороте управляемые колеса повернуты на определенный угол, и движение происходит по кривой постоянного радиуса. При выходе из поворота управляемые колеса возвращаются в нейтральное положение, и автомобиль движется по кривой увеличивающегося радиуса, а затем — прямолинейно. Во время движения на повороте на автомобиль (рис. 8.3, б) действуют следующие силы: центробежная Р ци ее поперечная Р уи продольная Р хсоставляющие, а также поперечные реакции дороги: R y1— на передний и R y2 — на задний мосты. Основной действующей силой при повороте является поперечная составляющая Р уцентробежной силы, которая направлена перпендикулярно продольной оси автомобиля и представляет собой сумму трех сил: Py = P′y + P′′y + P′′′y. Сила P′y всегда возникает при криволинейном движении. Она пропорциональна квадрату скорости и действует в процессе всего поворота. Сила P′ y появляется в результате изменения угла поворота управляемых колес и действует при входе и выходе из поворота. Сила P′′′y возникает вследствие изменения скорости движения и действует только при неравномерном движении на повороте. Из трех указанных составляющих наибольшее значение имеет сила P′y,на долю которой приходится 90 % силы Ру. Поэтому для автомобилей общего назначения и специализированных автомобилей силами P′′y и P′′' пренебрегают. Рис. 8.3. Поворот автомобиля: а — фазы процесса поворота; б — силы, действующие при повороте; А — Г — характерные точки траектории поворота автомобиля; v 1, v 2 — векторы скоростей передних и задних колес Их учитывают только для специальных автомобилей (пожарные, автомобили «скорой помощи» и др.), движущихся на поворотах с более высокими скоростями. При равномерном движении на повороте поперечная составляющая центробежной силы
Она пропорциональна квадрату скорости движения, поэтому быстро возрастает при увеличении скорости. Поперечные реакции дороги на передний и задний мосты при равномерном движении на повороте
Из этих выражений следует, что центробежные силы, действующие на передний и задний мосты, можно считать пропорциональными приходящемуся на них весу G 1и G 2. Увод колес автомобиля Уводом колеса называется его свойство катиться под углом к плоскости своего вращения вследствие действия боковой силы. Эластичное колесо (рис. 8.4) при отсутствии боковой силы катится в плоскости своего вращения, а при действии боковой силы — под некоторым углом. Угол δув, образованный вектором скорости v кколеса и плоскостью его качения, называется углом увода. На рис. 8.5 показана зависимость угла увода колеса от приложенной к нему поперечной силы. Кривая ОАБВ включает в себя следующие характерные участки: ОА — увод колеса при отсутствии бокового скольжения шины (δув= 4...6°); АБ — увод с частичным боковым проскальзыванием шины; БВ — полное скольжение шины вбок при Ру = Р сц (δув = 12... 15°). Рис. 8.4. Качение эластичного колеса при отсутствии (а) и действии (б) боковой силы: А–В, А 1 — В 1, А 2 —В 2 — характерные точки колеса
Рис. 8.5. Зависимость угла увода колеса от поперечной силы: А—В — характерные точки кривой Рис. 8.6. Зависимости коэффициента сопротивления уводу колеса от вертикальной нагрузки на него и давления воздуха в шине: Р в1 — Р в3 – значения давления воздуха в шине Угол увода колеса можно определить по формуле
где kув — коэффициент сопротивления уводу колеса. Коэффициент сопротивления уводу колеса зависит от размеров и конструкции шины, давления воздуха в ней и вертикальной нагрузки на колесо. Так, при увеличении размеров шины и давления воздуха в ней коэффициент сопротивления уводу возрастает. При увеличении вертикальной нагрузки на колесо он сначала растет, а затем уменьшается (рис. 8.6). Для шин грузовых автомобилей и автобусов значения этого коэффициента составляют 30... 100 кН/рад, а для шин легковых автомобилей — 15...40 кН/рад. От значения коэффициента сопротивления уводу во многом зависит боковое скольжение колеса. Чем меньше этот коэффициент, тем раньше начинается боковое скольжение. Колебания управляемых колес В процессе движения управляемые колеса автомобиля могут совершать колебания вокруг шкворней (осей поворота) в горизонтальной плоскости. Такие колебания вызывают износ шин и рулевого привода, повышают сопротивление движению и увеличивают расход топлива. Они могут привести к потере управляемости автомобиля и снижению безопасности движения. Причинами, вызывающими эти колебания, являются гироскопическая связь управляемых колес, их неуравновешенность (дисбаланс) и двои- Рис. 8.7. Схема возникновения самовозбуждающихся колебаний (автоколебаний) управляемых колес при зависимой подвеске ная связь колес с несущей системой (рама, кузов) через рулевой привод и подвеску. При наездах одного из колес на дорожные неровности при зависимой их подвеске (рис. 8.7) происходит перекос переднего моста. Управляемые колеса наклоняются, и изменяется положение их оси вращения. Это приводит к возникновению гироскопического момента М Гх,который действует в горизонтальной плоскости и поворачивает управляемые колеса вокруг шкворней. Поворот колес вокруг шкворней вызывает возникновение другого гироскопического момента М Гz,который действует в вертикальной плоскости и стремится увеличить перекос моста и наклон колес. Таким образом, перекос моста обусловливает колебания управляемых колес вокруг шкворней, а они, в свою очередь, увеличивают перекос моста, т.е. обе колебательные системы связаны между собой и влияют друг на друга. Возникающие в этом случае колебания управляемых колес вокруг шкворней непрерывно повторяются (самовозбуждаются), являются устойчивыми и наиболее опасными. При вращении неуравновешенного колеса (рис. 8.8) возникает центробежная сила Р ц. Ее вертикальная составляющая P zстремится переместить колесо в вертикальном направлении и наклонить его, что вызывает появление гироскопического момента М х.Горизонтальная составляющая Р хцентробежной силы стремится повернуть колесо вокруг шкворня. Колебания управляемых колес становятся особенно значительными, когда не уравновешены оба колеса и неуравновешенные части располагаются с разных сто- Рис. 8.8. Дисбаланс управляемых колес: а — силы, действующие на неуравновешенные колеса; б — схема возникновения поворачивающего момента Рис. 8.9. Связь управляемых колес с несущей системой автомобиля: А — шарнир; О, О{ — центры колебаний; аа, бб — траектории перемещения шарнира рон осей вращения, так как в этом случае поворачивающие моменты Мх складываются. Колебания также возрастают при увеличении скорости движения автомобиля в связи с тем, что значения составляющих Pz и Рх центробежной силы Р цво многом зависят от скорости. Управляемые колеса автомобиля имеют двойную связь с его несущей системой, которая осуществляется через подвеску и рулевой привод. При вертикальных перемещениях колеса (рис. 8.9) шарнир А,соединяющий продольную рулевую тягу с рычагом поворотного кулака, должен перемещаться по дуге бб с центром в точке О1, что обусловлено кинематикой рулевого привода. Кроме того, шарнир А также должен перемещаться по дуге аа с центром в точке О,что связано с особенностями кинематики подвески. Однако дуги аа и бб расходятся, поэтому вертикальные перемещения управляемых колес сопровождаются их поворотом вокруг шкворней. Колебания управляемых колес вокруг шкворней совершаются с высокой и низкой частотой. Колебания высокой частоты, превышающей 10 Гц, с амплитудой не более 1,5... 2° происходят в пределах упругости шин и рулевого привода. Эти колебания не передаются водителю и не приводят к нарушению управляемости автомобиля, так как поглощаются в рулевом управлении. Однако высокочастотные колебания вызывают дополнительный износ шин и деталей рулевого привода, повышают сопротивление движению автомобиля и увеличивают расход топлива. Колебания низкой частоты (менее 1 Гц) с амплитудой 2...30 нарушают управляемость автомобиля и безопасность движения. Для их устранения необходимо снизить скорость автомобиля. Полностью устранить колебания управляемых колес вокруг шкворней невозможно — их можно только уменьшить. Это обеспечивается применением независимой подвески управляемых колес, что ослабляет гироскопическую связь между ними, применением балансировки колес, благодаря чему устраняется их неуравновешенность, уменьшением влияния двойной связи колес с несущей системой, что достигается принятием различных конструктивных мер. 8.5. Стабилизация управляемых колес При движении силы, действующие на автомобиль, стремятся отклонить управляемые колеса от положения, соответствующего прямолинейному движению. Чтобы не допустить поворота управляемых колес под действием возмущающих сил (толчки от неровностей дороги, порывы ветра и др.), управляемые колеса должны обладать стабилизацией. Стабилизацией управляемых колес называется их свойство сохранять положение, отвечающее прямолинейному движению, и автоматически возвращаться в это положение. Чем выше стабилизация управляемых колес, тем легче управлять автомобилем, выше безопасность движения, меньше износ шин и рулевого управления. На автомобилях стабилизация управляемых колес обеспечивается наклоном шкворня или оси поворота колес в поперечной и продольной плоскостях и упругими свойствами пневматической шины, которые создают соответственно весовой, скоростной и упругий стабилизирующие моменты. Весовой стабилизирующий момент возникает вследствие поперечного наклона шкворня или оси поворота управляемого колеса (при бесшкворневой подвеске). Поперечный наклон оси поворота (рис. 8.10), характеризуемый углом βш, при повороте колеса вызывает подъем передней части автомобиля на некоторую высоту h'. При этом масса передней части стремится возвратить колесо в положение прямолинейного движения. Создаваемый в данном случае стабилизирующий момент и является весовым. Хотя весовой стабилизирующий момент меньше, чем стабилизирующий момент шины, он не зависит ни от скорости движения, ни от сцепления колеса с дорогой. У автомобилей угол поперечного наклона шкворня (оси поворота) управляемого колеса βш = 5... 10°. При увеличении угла βш повышается стабилизация управляемых колес, но затрудняется работа водителя. Весовой стабилизирующий момент приближенно можно рассчитать по следующей формуле: М св = G к l цsin βш sinθ, где G к— нагрузка на колесо; l ц — длина поворотной цапфы; θ — угол поворота колеса. Рис. 8.10. Поперечный наклон оси поворота управляемого колеса
Скоростной стабилизирующий момент создается в результате продольного наклона шкворня. Продольный наклон оси поворота (рис. 8.11), определяемый углом γш, создает плечо а действия реакций дороги, возникающих при повороте колеса между шиной и дорогой в месте их касания. Эти реакции помогают возврату колеса в положение, соответствующее прямолинейному движению. Создаваемый в этом случае стабилизирующий момент и является скоростным. Обычно боковые реакции дороги на колесах возникают вследствие действия на автомобиль центробежной силы, которая пропорциональна квадрату скорости движения на повороте. Поэтому скоростной стабилизирующий момент изменяется пропорционально квадрату скорости движения. У автомобилей угол продольного наклона оси поворота управляемых колес γш = 0...3,5°. При увеличении угла γш повышается стабилизация управляемых колес, но усложняется работа водителя. Скоростной стабилизирующий момент М сс= Rya = Rуr кsinγш , где а — плечо действия реакции дороги Ry; r к— радиус колеса; γш — угол продольного наклона шкворня. Упругий стабилизирующий момент шины создается при повороте управляемого колеса вследствие смещения результирующей боковых сил, действующих в месте контакта шины с дорогой, относительно центра контактной площадки (рис. 8.12). Упругий стабилизирующий момент, создаваемый шиной: М су= Р б b, где Р б— результирующая боковых сил; b — плечо действия силы Р б.
Стабилизирующий момент шины достигает значительной величины у легковых автомобилей, которые имеют высокоэластичные шины и движутся с большой скоростью. Он может составлять 200... 250 Н·м при углах увода колес 4... 5°. Поэтому при очень эластичных шинах угол продольного наклона шкворня делают равным нулю, чтобы не усложнять управление автомобилем. Однако при небольшой скорости движения стабилизи- рующий момент шины не обеспечивает надежной стабилизации управляемых колес. Кроме того, упругий стабилизирующий момент шины резко уменьшается на дорогах с небольшим коэффициентом сцепления (скользких, обледенелых). Стабилизация управляемых колес неразрывно связана с установкой управляемых колес автомобиля. Установка управляемых колес Для создания наименьшего сопротивления движению, уменьшения износа шин и снижения расхода топлива управляемые колеса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля. С этой целью управляемые колеса устанавливают на автомобиле с развалом в вертикальной и со схождением в горизонтальной плоскости. Углом развала управляемых колес α р называется угол (рис. 8.13, а),заключенный между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси автомобиля. Угол развала считается положительным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отрицательным при наклоне колеса внутрь. Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение колес по отношению к поверхности дороги при деформации деталей моста под действием веса передней части автомобиля. Этот угол уменьшает плечо поворота — расстояние между точкой пересечения продолжения оси поворота (шкворня) и точкой касания колеса плоскости дороги. В результате существенно уменьшается момент, необходимый для поворота управляемых колес, и, следовательно, облегчается поворот автомобиля. При установке колеса с развалом возникает осевая сила, прижимающая ступицу с колесом к внутреннему подшипнику, раз- Рис. 8.13. Схемы установки управляемых колес: a — развал; б — схождение; О — точка пересечения продолжения оси колеса с плоскостью дороги; А, Б — расстояния между задними и передними частями колес мер которого обычно больше, чем размер наружного подшипника. Вследствие этого разгружается наружный подшипник ступицы колеса. Угол развала обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотной цапфы и составляет 0...20. При наличии развала управляемое колесо стремится катиться в сторону от автомобиля по дуге вокруг точки О (см. рис. 8.13, а)пересечения продолжения его оси с плоскостью дороги. Так как управляемые колеса связаны между собой, то их качение по расходящимся дугам сопровождалось бы боковым скольжением. Для предотвращения такого скольжения управляемые колеса устанавливают со схождением, т.е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля. Угол схождения управляемых колес δc (рис. 8.13, б)определяется разностью расстояний А и Б между колесами, которые измеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол схождения колес у автомобилей находится в пределах 0°20'... 1°, а разность расстояний А и Б между колесами сзади и спереди составляет 2... 12 мм. Установка управляемых колес с одновременным развалом и схождением обеспечивает их прямолинейное качение по дороге без бокового скольжения. При этом должно быть правильно подобрано соотношение между углами развала и схождения. Каждому углу развала соответствует определенный угол схождения, при котором сопротивление движению, расход топлива и износ шин будут минимальными. Обычно оптимальный угол схождения управляемых колес составляет в среднем 15...20% угла их развала. Однако в процессе эксплуатации управляемые колеса часто устанавливают со схождением несколько большим, чем требуется для компенсации их развала. Это вызвано тем, что у колес вследствие наличия зазоров и упругости рулевого привода может появиться отрицательное схождение. В результате даже при их положительном развале возрастают сопротивление движению, расход топлива и износ шин.
|
|||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-05; просмотров: 2040; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.142.135.121 (0.014 с.) |