Обеспечение устойчивости против опрокидывания

 

Опрокидывание автомобиля происходит через центры площадей внешних колес. Устойчивость автомобиля против опрокидывания обеспечена, когда момент поперечной силы относительно центра отпечатка внешних колес меньше соответствующего момента составляющей веса автомобиля на плоскость, перпендикулярную движению

 

 

где h – расстояние от поверхности дороги до центра тяжести автомобиля;

b – расстояние между колесами.

Полагая, что cos α ≈ 1, разделив правую и левую часть на вес автомобиля G, получим:

 

.

 

В современных автомобилях всех систем отношение больше 0,7. Следовательно, из условия обеспечения автомобиля против опрокидывания коэффициент поперечной силы не должен превышать 0,6–0,7.

 

Обеспечение устойчивости автомобиля против бокового заноса

Устойчивость против бокового скольжения обеспечивается за счет сцепления шин с поверхностью покрытия. Занос произойдет, если поперечная сила станет больше силы сопротивления автомобиля боковому сдвигу по покрытию.

При движении автомобиля в плоскости касания шин ведущих колес с покрытием действуют две взаимно перпендикулярные силы: сила тяги Р_р (или тормозная сила Р _т) и поперечная сила Y (рис. 2.6).

Равнодействующая этих сил Q направлена под углом к траектории движения

 

.

 

Для устойчивого движения автомобиля необходимо выполнение условия

φ G _сц,

 

где G _сц – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса автомобиля.

Соответственно, сила тяги и поперечная сила должны уравновешиваться следующими силами:

Р_к ≤ G_сц φ₁,

Y ≤ G_сц φ₂,

где φ_1, φ₂, – коэффициенты сцепления в продольном и поперечном направлениях.

Откуда коэффициент поперечной силы не должен превышать коэффициента поперечного сцепления.

Общий коэффициент сцепления:

 

.

 

Из полученного выражения следует, что чем большая доля от общего коэффициента сцепления расходуется на сопротивление боковому скольжению на кривой в плане, тем меньшая доля сцепления может быть использована в случае необходимости экстренного торможения автомобиля, например, на крутом спуске, расположенном в пределах кривой в плане.

по предложению д-р техн. наук А.В. Макарова принимают φ₂ = 0,6φ, φ₁ = 0,8φ. Значения коэффициентов сцепления при различных состояниях поверхности покрытия приведены в табл. 2.3.

При обосновании в СНиП [2] минимальных радиусов кривых в плане исходили из следующих значений при скорости V = 140 км/ч и при V = 40 км/ч.

Обеспечение комфортабельности проезда

Действие центробежной силы воспринимается пассажиром как толчок, наклоняя его в бок. При значительных значениях коэффициента поперечной силы μ движение по кривой становится неприятным для пассажира, а управление автомобилем затрудняется.

Опыты, проведенные в МАДИ, показали, что при:

μ = 0,05 – кривая не ощущается;

μ = 0,10 – кривая ощущается слабо;

μ = 0,15 – кривая ощущается, но не вызывает существенных неудобств у пассажиров;

μ = 0,20 – поворот кажется опасным.

 

Обеспечение экономической эксплуатации

Поперечная сила на кривых в плане вызывает дополнительную деформацию шин за счет движения (рис. 3.3) колеса под углом δ_к к направлению движения.

 

 

Рис. 3.3. Боковой увод колеса: а) – движение при отсутствии боковой силы;

б – движение при наличии боковой силы; δ – угол бокового увода.

 

При этом возрастает также расход топлива и усложняется управление автомобилем. Исследования показали, что при угле бокового увода δ = 1 ° расход топлива увеличивается на 15 %, а износ шин возрастает в 1,5–2 раза. Для того чтобы эти явления не были причинами существенного увеличения себестоимости перевозок должно соблюдаться условие

.

 

Заключение

В благоприятных условиях трассирования автомобильной дороги общего пользования следует при назначении минимальных радиусов кривых в плане принимать μ = 0,05÷0,10. В этом случае движение по кривой мало отличается от движения на прямом участке. Одновременно обеспечивается устойчивость против заноса на скользкой дороге при низком значении коэффициента сцепления φ.

При больших значениях μ для обеспечения безопасности движения на кривой устраиваются дополнительные мероприятия – переходные кривые и виражи.

В городских условиях в качестве расчетного значения коэффициента поперечной силы рекомендуется принимать μ = φ₂ = 0,15, что обеспечивает безопасность движения при скоростях порядка 60 км/ч.

Предельно допустимые значения коэффициента поперечной силы в зависимости от состояния покрытия приведены в табл. 3.1.

 

Таблица 3.1

Предельно допустимые значения коэффициента поперечной силы μ

 

Удовлетворяемые требования	Состояние покрытия
сухое (φ = 0,6)	мокрое (φ = 0,3)	гололедица (φ = 0,2)
Устойчивость против опрокидывания	0,60	0,60	0,60
Устойчивость против заноса	0,36	0,20	0,12
Обеспечение удобства езды пассажира	0,15	0,15	0,15
Экономичность эксплуатации автомобиля	0,10	0,10	0,10