Влияние различных факторов на управляемость

Автомобиля

На управляемость автомобиля оказывают влияние различные конструктивные и эксплуатационные факторы. К ним относятся установка и стабилизация управляемых колес, подвеска и шины, техническое состояние рулевого управления, блокировка колес при торможении, колебания управляемых колес, усилители рулевого управления, кузов автомобиля, квалификация водителя и др.

Установка управляемых колес. Правильная установка управляе­мых колес с развалом в вертикальной плоскости и со схождением

в горизонтальной, а также регулировка углов развала и схожде­ния колес существенно влияют на управляемость автомобиля. При их отклонении от требуемого положения возрастает сопротивле­ние движению и может произойти изменение соотношения меж­ду углами поворота управляемых колес (внутреннего и наружно­го). В результате затрудняется управление автомобилем. При этом увеличивается износ шин и снижается топливная экономичность автомобиля. Поэтому в процессе эксплуатации необходимо пра­вильно регулировать углы установки управляемых колес автомо­биля.

Стабилизация управляемых колес. Возмущающие силы, действу­ющие на автомобиль при движении, стремятся нарушить ней­тральное положение управляемых колес и вывести их из этого положения, отвечающего прямолинейному движению. Для того чтобы не произошел поворот управляемых колес под действием возмущающих сил (толчки от наезда на неровности дороги, по­рывы ветра и др.), колеса должны обладать соответствующей ста­билизацией. При нарушении стабилизации управляемых колес за­трудняется управление автомобилем, ухудшается безопасность дви­жения, увеличивается износ шин и рулевого управления.

В процессе эксплуатации стабилизация колес ухудшается при увеличении зазоров в подшипниках ступиц управляемых колес и шкворневых соединениях, а также из-за неправильной регули­ровки рулевого управления. Так, например, чрезмерная затяжка шаровых пальцев продольной рулевой тяги, конических подшип­ников и рабочей пары рулевого механизма увеличивает сопротив­ление в рулевом управлении, затрудняет возвращение рулевого колеса в нейтральное положение и усложняет управление автомо­билем.

В процессе эксплуатации необходимая стабилизация управляе­мых колес достигается регулировкой углов наклона шкворней или оси поворота колес в поперечной и продольной плоскостях (см. рис. 8.10, 8.11).

Подвеска и шины. У легковых автомобилей ухудшение управ­ляемости при эксплуатации может быть вызвано остаточной де­формацией пружин передней независимой подвески. В результате осадки пружин рычаги подвески при перемещениях изменяют углы развала колес и поперечного наклона шкворней, нарушая при этом установку и стабилизацию управляемых колес. К тому же при осадке одной из пружин подвески указанные углы изменяют­ся только с одной стороны автомобиля. Вследствие этого стабили­зирующие моменты на управляемых колесах не будут уравнове­шиваться при прямолинейном движении и автомобиль начнет уводить в сторону. При уменьшении давления воздуха в одной из шин колес автомобиля увеличивается ее сопротивление качению и снижается боковая жесткость шины. В связи с этим автомобиль

при движении постоянно отклоняется в сторону шины с умень­шенным давлением воздуха.

Блокировка колес при торможении. При торможении автомо­биля одновременная блокировка (доведение до юза) передних изадних колес может произойти только на дорогах с определенным оптимальным коэффициентом сцепления φ_опт = 0,4...0,45. На до­рогах с другими значениями коэффициента сцепления происхо­дит блокировка сначала либо передних, либо задних колес. Так, при торможении на дорогах с коэффициентом сцепления меньше оптимального (φ_х < φ_опт) у автомобиля первыми блокируются пе­редние управляемые колеса. Это может привести к потере управ­ляемости автомобиля. При торможении на дорогах с коэффици­ентом сцепления больше оптимального (φ_х> φ_опт) у автомобиля первыми доводятся до юза задние ведущие колеса, что может при­вести к заносу.

Колебания управляемых колес. При движении возникающие колебания управляемых колес вокруг шкворней (осей поворота) в горизонтальной плоскости происходят с высокой и низкой час­тотами.

Колебания колес с высокой частотой (более 10 Гц) соверша­ются в пределах упругости рулевого привода и шин. Они поглоща­ются в рулевом управлении, не передаются на рулевое колесо и не нарушают управляемости автомобиля. Однако колебания высо­кой частоты вызывают дополнительный износ шин и деталей ру­левого привода, возрастание сопротивления движению и сниже­ние топливной экономичности автомобиля.

Колебания колес с низкой частотой (менее 1 Гц) нарушают управляемость автомобиля и безопасность движения. Для устране­ния их влияния следует снижать скорость движения автомобиля.

Колебания управляемых колес вокруг шкворней полностью устранить невозможно, их можно только уменьшить. Это достига­ется различными конструктивными мерами: применением неза­висимой подвески управляемых колес, их балансировкой и др. В результате уменьшается гироскопическая связь между колесами и устраняется их неуравновешенность, вызывающие колебания колес вокруг шкворней.

Усилители рулевого управления. В рулевых управлениях автомо­билей применяют гидравлические, пневматические и электричес­кие усилители. Среди них наибольшее распространение получили гидроусилители. Так, 90 % всех автомобилей с усилителями руле­вого управления оборудованы гидравлическими усилителями.

Гидроусилитель значительно облегчает работу водителя, кото­рый при его наличии прикладывает к рулевому колесу в 2 — 3 раза меньшее усилие, чем без гидроусилителя. Так, например, для по­ворота автомобиля средней и большой грузоподъемности и автобу­сов без рулевых усилителей требуется усилие водителя до 400 Н и

более. Это очень существенно, так как из всей затрачиваемой во­дителем энергии на управление автомобилем 50 % приходится на рулевое управление. Кроме того, гидроусилитель смягчает толчки и удары от дорожных неровностей, передаваемые от управляемых колес на рулевое колесо. Гидроусилитель также повышает без­опасность движения при повреждении шин управляемых колес (прокол, разрыв и т.п.) и маневренность автомобиля.

Маневренность автомобиля возрастает при быстром и точном действии гидроусилителя. Так, время срабатывания гидроусили­телей составляет 0,2...2,4 с (у пневмоусилителей оно в 5—10 раз больше). Это приводит к высокой точности при управлении авто­мобилем в процессе поворота на закруглениях дорог.

Кузов автомобиля. Форма кузова легковых автомобилей оказы­вает существенное влияние на их управляемость, так как она оп­ределяет метацентр автомобиля — точку приложения боковой аэро­динамической силы Р _б (силы ветра). У автомобилей метацентр обычно не совпадает с их центром тяжести. Так, у одних автомоби­лей метацентр расположен перед центром тяжести, а у других — за ним.

Если метацентр находится перед центром тяжести автомоби­ля, то при действии бокового ветра двигавшийся прямолинейно автомобиль начнет поворачиваться в направлении действия силы ветра. Это вызовет появление центробежной силы Р _ц (рис. 8.14), под влиянием которой увеличится склонность автомобиля к по­вороту.

Если метацентр находится за центром тяжести автомобиля, то при действии бокового вет­ра Р _б' автомобиль будет стре­миться повернуть против ветра. Возникающая при этом цент­робежная сила Р _ц' будет способ­ствовать уменьшению поворо­та автомобиля.

Таким образом, для обеспе­чения лучшей управляемости автомобиля при действии боко­вого ветра необходимо, чтобы метацентр располагался за цент­ром тяжести автомобиля.

Рис. 8.14. Влияние формы кузова на управляемость автомобиля: а — расположение метацентра автомо­биля; б — схема сил, действующих при боковом ветре; МЦ — метацентр; ЦТ — центр тяжести

Это может быть достигнуто соответствующей формой ку­зова автомобиля, например с пониженным капотом двигате­ля, высокими задними крыль­ями и др.

Квалификация водителя. Управляемость автомобиля и точность выполнения маневра во многом зависят от квалификации водите­ля.

Управление автомобилем на повороте представляет собой слож­ный процесс, состоящий из нескольких фаз: вход автомобиля в поворот, его поворот и выход из поворота.

При управлении автомобилем водители, не имеющие доста­точного опыта, часто допускают ошибки: выводят автомобиль за осевую линию дороги, за пределы занимаемого ряда и срезают углы при маневрировании. Все подобные действия приводят к нарушению не только управляемости автомобиля, но и безопас­ности движения.

Контрольные вопросы

1. Какие параметры характеризуют поворот автомобиля?

2. Какие силы действуют на автомобиль при повороте?

3. Почему возникают колебания управляемых колес вокруг шквор­ней?

4. Как обеспечивают стабилизацию управляемых колес?

5. Как осуществляют установку управляемых колес?

6. Что представляет собой увод колес автомобиля, к чему он приво­дит?

7. Какие факторы оказывают влияние на управляемость автомобиля?

ПОВОРАЧИВАЕМОСТЬ

Основными параметрами, характеризующими поворачиваемость автомобиля, являются углы увода передних и задних колес и со­отношение между ними. Показателями поворачиваемости служат критическая скорость автомобиля по уводу и коэффициент пово­рачиваемости.