Коэффициент поворачиваемости автомобиля

Этот коэффициент позволяет определять поворачиваемость ав­томобиля. Его значение находится по следующей формуле:

Для легковых автомобилей коэффициенты сопротивления уво­ду передних и задних колес обычно равны (k _ув1= k _ув2)и коэффи­циент поворачиваемости

Для грузовых автомобилей ограниченной проходимости с двух­скатными задними колесами и одинаковым давлением воздуха в шинах передних и задних колес коэффициент поворачиваемости можно определить по формуле

Если коэффициент поворачиваемости меньше единицы (η_пов < < 1), то автомобиль обладает недостаточной поворачиваемостью. Если же данный коэффициент больше единицы (η_пов > 1), то ав­томобиль имеет излишнюю поворачиваемость. При этом чем больше значение коэффициента поворачиваемости, тем меньше попереч­ная устойчивость автомобиля и больше его склонность к заносу.

Диаграмма устойчивости движения автомобиля

Для оценки управляемости и устойчивости движения автомо­биля, а также нахождения его критической скорости по уводу удобнее всего использовать диаграмму устойчивости движения автомобиля.

Рис. 9.6. Зависимость углов увода ко­лес автомобиля с излишней повора-чиваемостью от удельной боковой силы

 

 

Диаграмма устойчивости представляет собой график зависи­мости между удельной боковой силой , соответствующими ей

разностью углов увода δ₂ – δ₁ и отношением , определяющим

радиус поворота автомобиля.

Диаграмма устойчивости строится по экспериментально полу­ченным зависимостям между удельной боковой силой и уг-лами увода δ₁ и δ₂ (рис. 9.6).

На рис. 9.7 представлена диаграмма устойчивости движения автомобиля. На оси ординат диаграммы откладывают значения

удельной боковой силы ,на оси абсцисс вправо – значения

величины δ₂ – δ₁ > 0, а влево –(δ₂ – δ₁) < 0. В правой части диаг-

Рис. 9.7. Диаграмма устойчивости движения автомобиля:

а — в — характерные точки построения; v _кр — критическая скорость по уводу колес при прямолинейном движении автомобиля; v ₁, v ₂ — значения скорости автомобиля; R ₁— значение радиуса поворота

раммы на оси абсцисс также откладывают значения отношения

, а под ней расположена шкала радиуса R поворота.

Кривые в правой и левой частях диаграммы представляют со-

бой зависимости удельной боковой силы от разности углов

увода колес δ₂ – δ₁ соответственно для автомобилей с излишней и недостаточной поворачиваемостью.

Прямые лучи на диаграмме — это зависимости удельной боко-

вой силы от отношения для определенных значении ско-

рости движения автомобиля. Угол наклона лучей увеличивается

при возрастании скорости движения.

Пользуясь диаграммой устойчивости, можно решать целый ряд задач, связанных с определением параметров управляемости и устойчивости автомобиля. Например, если известны радиус пово­рота автомобиля R= R ₁искорость v ₁, то можно определить угол поворота управляемых колес, который необходим для движения при заданных условиях. С этой целью перпендикуляр, восставлен­ный в точке R ₁, продолжают до луча v ₁и из точки их пересечения а проводят горизонталь до пересечения с кривой (точка б)и осью

ординат (точка в). Отрезок ав = , а отрезок бв = δ₂ – δ₁. Зная

длину отрезков, можно найти необходимый угол поворота управ­ляемых колес:

Луч, совпадающий с прямым участком кривой (v _кp),соответ­ствует критической скорости автомобиля при прямолинейном движении. Движение со скоростями, меньшими по сравнению с критической скоростью по уводу, будет устойчивым, а со скоро­стями, большими критической, — неустойчивым. При движении с критической скоростью по уводу при воздействии небольшой боковой силы у автомобиля нарушится управляемость и он будет двигаться криволинейно при неповернутых управляемых колесах.

Влияние различных факторов на поворачиваемость

Автомобиля

На поворачиваемость автомобиля существенное влияние ока­зывают различные конструктивные факторы. Основными среди них являются давление воздуха в шинах передних и задних колес, рас­положение центра тяжести автомобиля, тип и конструкция под­вески передних и задних колес, а также компоновка автомобиля по приводу ведущих колес.

 

Давление воздуха в шинах. Значение давления воздуха в шинах существенно влияет на сопротивление уводу передних и задних колес и на величину углов их увода. При уменьшении давления воздуха снижается сопротивление колес уводу (уменьшается k _ув),увеличивается угол увода колес, и наоборот. Так, например, умень­шение давления воздуха в шинах передних колес по сравнению с задними приводит к большему их уводу (δ₁ > δ₂). Следовательно, для достижения у автомобиля недостаточной поворачиваемости в шинах его передних колес следует создавать меньшее давление, чем в шинах задних колес.

Это эффективный метод получения недостаточной поворачи­ваемости. Он применяется для грузовых автомобилей, у которых разница в давлении воздуха в шинах передних и задних колес до­стигает нескольких атмосфер, что также связано с разной нагруз­кой на колеса.

Для легковых автомобилей подобный способ достижения не­достаточной поворачиваемости неприемлем, так как давление воздуха в шинах их передних и задних колес почти одинаково.

Расположение центра тяжести. Размещение центра тяжести по базе автомобиля определяет нагрузку, приходящуюся на колеса. Так, чем ближе центр тяжести автомобиля расположен к перед­ним или задним колесам, тем большая нагрузка приходится на эти колеса. Даже при равном давлении воздуха в шинах увод будет больше у тех колес, на которые приходится большая нагрузка.

Таким образом, для получения недостаточной поворачиваемо­сти автомобиля его центр тяжести должен быть расположен бли­же к передним колесам, что будет способствовать большему их уводу по сравнению с задними колесами (δ₁ > δ₂).

Этот эффективный метод получения недостаточной поворачи- ваемости используется для грузовых автомобилей. Их компоновка позволяет располагать груз в кузове таким образом, чтобы центр тяжести автомобиля был ближе к передним колесам.

Для заднеприводных легковых автомобилей данный метод дос-тижения недостаточной поворачиваемости не применяется, так как их компоновка исключает существенное смещение центра тя­жести к передним колесам.

Конструкция подвески колес. Тип и конструкция подвески пе- редких и задних колес оказывают влияние на наклон колес при действии на автомобиль боковой силы (центробежной, силы вет-раи т.п.). От наклона колес зависит их увод. Так, если боковая сила действует в сторону наклона колес, то их увод увеличивается и, наоборот, уменьшается при действии силы в сторону, проти- воположную наклону колес.

На рис. 9.8 показаны схемы различных подвесок колес автомо- билей, а также влияние их типа на наклон колес и, следовательно, на поворачиваемость автомобилей.

Рис. 9.8. Схемы подвесок и наклон колес при крене кузова автомобиля:

а — зависимая; б— г — независимые

При зависимой подвеске (рис. 9.8, а)под действием боковой силы Р_у колеса почти не наклоняются и их небольшой наклон может произойти вследствие разной степени деформации шин.

При независимой подвеске на двух поперечных (рис. 9.8, б)или на продольных (рис. 9.8, в) рычагах колеса наклоняются в сторону действия боковой силы Р_у и их увод увеличивается.

При независимой подвеске на одном поперечном рычаге (рис. 9.8, г)колеса наклоняются в сторону, противоположную действию боковой силы, и увод колес уменьшается.

Таким образом, для получения недостаточной поворачиваемо-сти у легковых автомобилей целесообразно делать переднюю под­веску колес независимой на продольных или двух поперечных рычагах, а заднюю — зависимой. Это подтверждает практика экс­плуатации легковых автомобилей, которые двигаются на поворо­тах с большой скоростью, когда центробежная сила достигает зна­чительной величины.

Для грузовых автомобилей влияние подвески колес на повора-чиваемость имеет меньшее значение, чем для легковых. У грузо­вых автомобилей подвески передних и задних колес обычно вы­полняются зависимыми. Эти автомобили двигаются на поворотах с меньшей скоростью, чем легковые автомобили.

Применением передней независимой и задней зависимой под­весок колес на легковых автомобилях не всегда достигается недо­статочная поворачиваемость. Это связано с разной нагрузкой на автомобиль. Так, например, заднеприводной легковой автомобиль может иметь недостаточную поворачиваемость в снаряженном со-

Рис. 9.9. Схемы переднеприводных

автомобилей с продольным (а) и

поперечным (б) расположением

двигателей:

1 — двигатель; 2 — ведущий мост

стоянии (с водителем) и излиш­нюю — при полной нагрузке (со всеми пассажирами). В связи с этим безопасность такого автомо­биля с полной нагрузкой ухуд­шается как при движении на по­воротах, так и при прямолиней­ном движении в случае действия боковой силы.

Компоновка автомобиля по приводу ведущих колес. Легковые автомобили с передними управляемыми и ведущими колесами (переднеприводные) обладают недостаточной поворачиваемостью независимо от их нагрузки, т.е. от числа пассажиров, находящих­ся в салоне кузова.

Из изложенного следует, что для получения недостаточной по-ворачиваемости необходимо, чтобы у грузовых автомобилей дав­ление воздуха в шинах передних колес было меньше, чем в шинах задних колес, а центр тяжести располагался ближе к передним колесам.

Для достижения недостаточной поворачиваемости легковые автомобили должны иметь разные типы подвески колес (незави­симую переднюю и зависимую заднюю) или быть переднепри­водными (рис. 9.9).

Все это подтверждается конструкторскими разработками и опы­том эксплуатации легковых и грузовых автомобилей.

Контрольные вопросы

1. Что означает понятие поворачиваемости автомобиля и какими по­казателями она характеризуется?

2. Какие виды поворачиваемости могут иметь автомобили?

3. При каком виде поворачиваемости и почему автомобиль более без­опасен?

4. Какими способами достигается недостаточная поворачиваемость у
легковых и грузовых автомобилей?

5. Что такое критическая скорость автомобиля по уводу колес и какие
автомобили могут ее иметь?

6. Какие факторы оказывают влияние на поворачиваемость авто-мобиля?

МАНЕВРЕННОСТЬ

Автомобили должны обладать хорошей маневренностью. Она требуется при значительном изменении направления движения в условиях города, когда часто приходится совершать повороты на 90°, при необходимости в движении задним ходом или полном развороте. Высокая маневренность также необходима при погруз­ке и разгрузке автомобилей на небольших площадках.

Маневренность характеризует удобство использования автомо­биля и легкость управления им при необходимости движения и выполнения поворотов и разворотов в стесненных условиях, а также проходимость автомобиля при движении по грунтовым до­рогам с крутыми поворотами, по пересеченной местности и че­рез лес. От маневренности автомобилей зависят размеры необхо­димых площадок в местах погрузки и выгрузки, а иногда и затра­ты времени на выполнение этих операций, требуемая ширина проездов в гаражах, на площадках для стоянки и в зонах обслужи­вания.

Показатели маневренности

Основными показателями маневренности автомобиля (рис. 10.1) являются минимальный радиус поворота R _min,внутренний R _ви наружный R _нгабаритные радиусы поворота, минимальный радиус поворота внутреннего заднего колеса R _вк, поворотная ширина b _ппо колее колес и поворотная ширина Ь_к автомобиля (коридора).

Минимальный радиус поворота автомо­биля представляет собой расстояние от центра поворота до оси колеи переднего наружного управляемого колеса при мак­симальном угле его поворота.

Рис. 10.1. Показатели маневренности автомо­биля:

О — центр поворота

Минимальный радиус поворота, м, указывается в техничес­кой характеристике автомобиля. Его можно вычислить по фор­муле

,

где L — база автомобиля; θ_max — максимальный угол поворота наружного колеса (рис. 10.2, а).

Внутренним и наружным габаритными радиусами поворота (R _ви R _H)называются расстояния от центра поворота до ближайшей и наиболее удаленной точек автомобиля при максимальном пово­роте управляемых колес.

Поворотная ширина по колее колес — это разность между мини­мальными радиусами поворота переднего наружного и заднего внутреннего колеса:

b _п = R _min – R _вк.

Поворотная ширина по колее колес автомобиля определяет минимально необходимую ширину проезжей части твердого по­крытия дороги.

Поворотной шириной автомобиля (коридора) называется разность между наружным и внутренним габаритными радиусами поворо­та автомобиля:

b _к = R _н – R _в.

Поворотная ширина коридора определяет минимальную ши­рину проезда или ширину полосы движения, необходимую при крутых поворотах, а также возможность движения в проездах за­данных размеров и формы.

Рис. 10.2. Схемы автомобилей с передними (а) и всеми (б) управляе­мыми колесами:

О — центр поворота

10.2. Влияние различных факторов на маневренность

автомобиля

Маневренность существенно зависит от конструкции автомо­биля: углов поворота управляемых колес, базы, размеров свесов, конструкции сцепных устройств автопоездов, габаритных разме­ров прицепов и полуприцепов, а также от усилия, прилагаемого водителем к рулевому колесу, при маневрировании автомобиля.

Показатели маневренности существенно зависят от числа уп­равляемых колес у автомобиля. Так, у двухосного автомобиля со всеми управляемыми колесами минимальный радиус поворота R _minв два раза меньше, чем у такого же автомобиля, но с передними управляемыми колесами. При этом у автомобиля со всеми управ­ляемыми колесами (рис. 10.2, б)улучшаются и остальные показа­тели маневренности.

Однако при всех управляемых колесах усложняется конструк­ция автомобиля и затрудняется отъезд автомобиля от края троту­ара, к которому он стоял вплотную. Кроме того, у такого автомо­биля нарушается устойчивость при входе в поворот. Устранить ука­занные недостатки можно блокированием системы управления задних колес в нейтральном положении как при отъезде от троту­ара, так и при движении автомобиля с высокой скоростью.

У трехосного автомобиля с передними управляемыми колеса­ми значительное влияние на показатели маневренности оказыва­ет соотношение между базой l тележки среднего и заднего мостов и базой L автомобиля. Так, например, для трехосного автомобиля общего назначения оптимальное соотношение этих баз l / L ≤ 0,3.

У прицепного автопоезда существенное влияние на его манев­ренность оказывают длина дышла и база прицепа. При уменьше­нии этих параметров маневренность прицепного автопоезда по­вышается.

У седельного автопоезда значительное влияние на маневрен­ность оказывает соотношение длины автомобиля-тягача и полу­прицепа.

Прицепные автопоезда имеют лучшую маневренность, чем се­дельные. Это подтверждают показатели маневренности аналогич­ных по грузоподъемности седельных и прицепных автопоездов. Так, например, при повороте на 90° ширина полосы движения седель­ного автопоезда может быть больше на 60 %, чем у трехзвенного автопоезда (с двумя прицепами), а при повороте на 180° она мо­жет возрасти на 100 %.

Одиночные автомобили более маневренны, чем прицепные и седельные автопоезда. При движении автомобиля-тягача с прице­пом или полуприцепом (рис. 10.3) маневренность ухудшается, так как при поворотах автопоезда прицеп или полуприцеп смещается к центру поворота. Вследствие этого ширина полосы движения

Рис. 10.3. Маневренность прицепного (а) и седельного (б) автопоездов:

О — центр поворота

автопоезда больше, чем у одиночного автомобиля. При этом ши­рина полосы движения автопоезда возрастает с увеличением базы и ширины прицепа и полуприцепа, а также числа буксируемых прицепов. Кроме того, при движении автопоезда на поворотах воз­никают поперечные колебания прицепа, которые могут привести к нарушению устойчивости автопоезда.

Ухудшение маневренности автомобиля влечет за собой ухуд­шение его проходимости. Так, ширина полосы движения (пово­ротная ширина автомобиля), характеризующая его маневренность на малых площадках (карьеры, стройки, товарные дворы желез­нодорожных станций и т.д.), определяет также проходимость ав­томобиля в горизонтальной плоскости.

Контрольные вопросы

1. Что означает понятие маневренности автомобиля и какими показа­телями она оценивается?

2. Что характеризует маневренность автомобиля и что от нее зависит?

3. Какие конструктивные факторы автомобиля влияют на его манев­ренность?

4. Какой автомобиль маневреннее: одиночный автомобиль, прицеп­ной или седельный автопоезд? Объясните почему.

5. Чем вызвано ухудшение проходимости автомобилей и автопоездов
при снижении их маневренности?

УСТОЙЧИВОСТЬ

Устойчивость автомобиля является важнейшим эксплуатацион­ным свойством, от которого во многом зависит безопасность дви­жения. Нарушение устойчивости автомобиля приводит к сниже­нию безопасности движения, вследствие чего может возникнуть аварийная ситуация или произойти дорожно-транспортное проис­шествие. Признаком потери автомобилем устойчивости является его скольжение или опрокидывание. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания автомобиля устойчивость может быть продольной или поперечной. Нарушение у автомобиля попе­речной устойчивости в процессе эксплуатации наиболее вероятно и более опасно, чем нарушение продольной устойчивости.