Тормозные свойства автомобиля

 

Необходимая эффективность тормозных систем транспортных средств обеспечивается следующими требованиями:

· минимальная длина тормозного пути;

· наименьшее время срабатывания тормозной системы;

· одновременное начало торможения колес по мостам автомобиля;

· высокая эффективность торможения во всех условиях эксплуатации и при разных нагрузках (в пределах допустимой);

· сохранение устойчивости и управляемости транспортного средства при экстренном торможении;

· сохранение эффективности тормозной системы во влажном или
нагретом состоянии;

· высокая надежность, эффективность действия тормозной системы должна быть постоянной в течение всего срока службы, а вероятность отказа минимальной;

· необходимая интенсивность торможения при незначительных
усилиях на педали тормоза.

Различают служебное и экстренное торможение.

Служебным называют торможение, заранее предусмотренное водителем с целью планируемой остановки или снижения скорости. В таких случаях торможение производится плавно, торможению содействуют сопротивление деформации пневматических колес, инерция вращающихся масс автомобиля, в том числе возможно использование сопротивления, создаваемого двигателем, выхлопными газами.

Экстренное торможение выполняется с целью остановки транспортного средства для предотвращения наезда на неожиданно появившееся препятствие. Экстренное торможение характеризуют остановочным и тормозным путем.

Остановочный путь (S _о) – расстояние, которое проходит транспортное средство с момента обнаружения водителем опасности до момента полной остановки:

               S _о = S _р + S _ср + S _н + S _т ,                                          (6.3)

 

где S _р, S _ср, S _н – соответственно, путь, проходимый транспортным средством за время реакции водителя, срабатывания тормозной системы,
нарастания замедления; S _т – путь торможения.

Значения слагаемых S _о определяются по формулам

 

S _р = t _р v _а ;      S _cp = t _cp v _a;       S _н = 0,5 t _н v _a;       S _т =  /(2gφ),         (6.4)

 

где t _р – время реакции водителя (зависит от его возраста, квалификации, состояния здоровья и других факторов, изменяется в достаточно широких пределах 0,2-2,5 с, в среднем для расчета может быть принято 0,6-0,8 с);
v _a – скорость автомобиля, м/с; t _ср – время срабатывания тормозного привода (зависит от типа привода и его технического состояния, в среднем для гидравлического привода составляет 0,05-0,15 с, для пневматического привода – 0,2-0,4 с); t _н – время нарастания замедления (зависит от типа тормозного привода, состояния дорожного покрытия, массы автомобиля, в среднем для сухого твердого покрытия 0,4-0,6 с); g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²; φ – коэффициент сцепления шин с дорогой (зависит от состояния шин и дорожного покрытия).

Тормозной путь – часть остановочного пути, расстояние, проходимое транспортным средством от начала до конца торможения:

 

S _торм = S _ср + S _н + S _т .                                     (6.5)

 

Правила дорожного движения регламентируют тормозной путь и максимальное замедление автомобилей (для легковых автомобилей максимальное замедление должно быть не больше 6,8 м/с², тормозной путь 12,2 м при скорости 40 км/ч  и  38 м – при скорости 80 км/ч).

Согласно международным и отечественным требованиям в конструкции автомобиля должны быть предусмотрены рабочая, запасная, стояночная и вспомогательная тормозные системы. Рабочая тормозная система является основной и предназначена для регулирования скорости автомобиля в любых условиях движения. Запасная тормозная система используется в случае отказа рабочей системы, а стояночная удерживает неподвижный автомобиль на месте. Вспомогательная тормозная система нужна для поддержания скорости движения автомобиля постоянной в течение длительного времени. Часто на автомобилях в качестве запасной тормозной системы используют один из контуров рабочих тормозов, а в качестве  вспомогательной – двигатель. Для безопасности автомобиля наибольшее значение имеет рабочая тормозная система.

Для обеспечения безопасности автомобиля тормозная система должна удовлетворять следующим требованиям:

Ø время срабатывания тормозной системы должно быть минимальным, а замедление автомобиля максимальным при всех условиях эксплуатации;

Ø тормозные силы на колесах должны нарастать плавно;

Ø работа тормозной системы не должна вызывать потери устойчивости автомобиля;

Ø усилия, необходимые для приведения тормозной системы в действие и перемещения рабочих органов управления (педали, рычаги), не должны превышать физических возможностей водителя.

Для улучшения тормозных свойств и активной безопасности автомобилей применяют регуляторы тормозов, обеспечивающие более полное использование сцепления с дорогой каждым колесом. Это достигается перераспределением тормозных усилий на колесах за счет изменения усилий в тормозных механизмах в зависимости от скольжения колес.

С целью уменьшения времени срабатывания и увеличения тормозного момента на автомобилях применяют усилители тормозов, автоматическую регулировку зазоров между тормозными накладками и диском
(в дисковых тормозах) и между накладками и барабаном (в барабанных тормозах). Для повышения тормозных качеств автомобилей очень эффективны антиблокировочные системы, позволяющие увеличить эффективность торможения за счет предотвращения полной блокировки колес при торможении.

В большинстве легковых автомобилей в настоящее время применяют передние дисковые и задние барабанные тормоза в силу большей
эффективности дисковых тормозов и увеличения опорных реакций на
передних колесах при торможении. При одновременной установке дисковых тормозов на задних колесах трудно добиться, чтобы привод стояночного тормоза получился несложным и дешевым. В этой связи на всех колесах дисковые тормоза встречаются не часто – либо у спортивных, либо у очень дорогих легковых автомобилей представительского класса.

Эффективность тормозов в значительной мере зависит от применяемых конструкционных материалов. В качестве материала для тормозных барабанов и дисков наиболее пригодным является перлитный чугун в силу его высокой износостойкости. К парам трения должно, прежде всего, предъявляться требование независимости коэффициента трения от температуры и скорости движения. Этому в наибольшей степени отвечают
тормозные колодки из органических связывающих материалов и колодки, полученные спеканием. С колодками из органических материалов образуемое тепло практически полностью отводится к барабану или диску.

Надёжно зарекомендовали себя комбинированные накладки из органических материалов и металлокерамики. Подобные колодки дают хорошие результаты при экстренном и длительном торможении.

Все больший интерес проявляется к раздельным дисковым тормозам с двойными гидроцилиндрами и фрикционными колодками на каждом переднем дисковом тормозе, обслуживаемым раздельным гидроприводом. Такая система существенно эффективнее тормозной системы с простым разделением привода к передним и задним колесам, однако и стоимостные затраты на изготовление такого конструктивного решения много больше.

Современная тормозная система, как правило, двухконтурная,
состоит из дисковых тормозных механизмов на всех четырех колесах
(с передними вентилируемыми дисками), гидравлического привода с вакуумным усилителем и антиблокировочной системой. Дисковые тормозные механизмы неизменно совмещены со ступицей колеса, что приводит к увеличению неподрессоренной массы колеса. Некоторые производители, например, Jaguar, пытались решить эту проблему, перенося тормозные механизмы на приводные валы как можно ближе к дифференциалу. Но практика показала, что кроме усложнения конструкции и дополнительной стоимости какие-либо существенные выгоды получены не были.

Гидравлическим системам тормозов присущ один существенный недостаток. При частом и активном торможении температура тормозной жидкости может достигнуть настолько большой температуры, что она потеряет свои функциональные свойства, а это чревато полным отказом тормозов. Для лучшего охлаждения конструкторы стали применять вентилируемые диски. Все чаще можно встретить диски, изготовленные из композитных материалов. Однако, несмотря на хорошую теплопроводность и механическую твердость (выше, чем у стальных), их широкое распространение сдерживает высокая стоимость.

На большегрузных автомобилях и автобусах большого класса с автоматическими трансмиссиями используются ретардеры, позволяющие плавно остановить транспортное средство, что особенно важно для режима работы с частыми остановками.

Тормоз-замедлитель, ретардер (англ. retarder) – устройство, предназначенное для снижения скорости транспортного средства без задействования основной тормозной системы. Использование тормоза-замедлителя необходимо для эксплуатации транспортных средств (преимущественно грузовых автомобилей и автобусов, а также поездов) в горных условиях на длительных спусках. Из большого количества схем чаще всего применяются электромагнитная и гидравлическая. Преимущество гидравлического тормоза-замедлителя в стабильности тормозного усилия по мере повышения температуры, в то время как электродинамический ретардер способен выдавать большее тормозное усилие. Кроме того, существуют тормоза-замедлители, способные к рекуперации энергии при торможении с дальнейшим возвращением её при разгоне.

По месту установки выделяют первичные тормоза-замедлители,
установленные на первичном валу коробки передач или на валу двигателя, и вторичные – на вторичном валу коробки передач.

Интардер – трансмиссионный тормоз-замедлитель автобусов и среднетоннажных грузовиков европейской конструкторской школы (разработка немецкой компании ZF Friedrichshafen AG). По конструкции это
тормоз-замедлитель (ретардер), встроенный (интегрированный) в коробку передач. Таким образом, если ретардер объединен с коробкой передач, он называется интегрированным, и фирма ZF ввела для него отдельное
название – «интардер». Он соединяется с вторичным валом коробки не напрямую, а через пару шестерен с передаточным отношением примерно 1:2, поэтому скорость вращения ротора здесь в два раза выше (что позволяет улучшить характеристики тормозного момента на малых скоростях).

Инженеры фирмы Siemens предложили в тормозных приводах обходиться вообще без тормозной жидкости. При этом для привода тормозных колодок используется высокооборотный реверсивный двигатель. Применение такого тормозного механизма существенно облегчает переход к системам управления торможением электроникой – «торможение по проводам». В результате можно достичь распределения усилия торможения согласно нагрузке на каждое колесо, что значительно увеличит устойчивость торможения автомобиля. Кроме того, исчезает механическая связь между тормозной педалью и исполнительными механизмами, что сокращает время срабатывания системы, а значит, повышает безопасность. При создании «электронных тормозов» необходимо разработать такое программное обеспечение, при котором компьютер может определить по сигналу, с какой силой водитель давит на педаль, скорость ее перемещения. Для комфортного управления тормозами водитель должен ощущать некоторое сопротивление на педали тормоза. «Торможение по проводам»
открыло возможность создания «интеллектуального круиз-контроля», обеспечивая автоматическое торможение автомобиля для поддержания безопасной дистанции движения, вплоть до полной остановки. Однако для реализации концепции «торможения по проводам» необходимо обеспечение напряжения бортовой сети 36 V.

Для традиционной бортовой сети 12 V разработано электрогидравлическое управление торможением. В этой системе связь между тормозной педалью и компьютером также осуществляется по проводам. Затем сигнал управления поступает на электрический насос, который создает давление в аккумуляторе тормозной жидкости. Комплект соленоидных клапанов управляет потоком давления жидкости, подводимой к каждому тормозному суппорту. Действие клапана задается регулятором тормозной системы, который принимает и обрабатывает сигналы усилия на педали тормоза и датчиков движения. На практике эта система объединяет пакет – антиблокировочная система плюс электрическая передача сигналов и электронная обработка. Подобные системы применяются в беспилотных автомобилях.

 

6.3.4. Устойчивость автомобиля

 

Способность сохранять движение по заданной траектории, противодействуя силам, вызывающим скольжение или опрокидывание, называется устойчивостью транспортного средства.

Критерием оценки продольной устойчивости служит максимальный уклон подъема, преодолеваемый с постоянной скоростью без пробуксовки ведущих колес. Критический угол подъема зависит от вида транспортного средства и значения коэффициента сцепления φ, например, для автопоездов при φ = 0,3 критический угол подъема не превышает 4...6°.

    Критическое движение на подъём. Для лучшего понимания сущности процессов должен быть рассмотрен случай такого движения автомобиля на подъеме (рис. 6.4)

 

Рис. 6.4. Схема критического состояния автомобиля при движении на крутой подъем

 

 

Опрокидывание автомобиля через заднюю ось может произойти при преодолении максимального подъема из-за действия составляющей силы веса F _α.

В рассматриваемой ситуации критическое состояние наступает при R_{z 1} = 0 в результате опрокидывания относительнооси заднего ведущего моста (точка О₂).                

Для математического представления данной ситуации следует составить стандартное уравнение моментов относительно  О₂:                                            

G _н b = F _a  (h_g – r _д)+ T _т,                                           (6.6)

где r _д – радиус колеса, h_g – высота центра тяжести автомобиля.

Если учесть, что G _н = G_a cos α  и F _a = G_a sina, то не рассчитанный пока в выражении (6.6) момент   Т _т определится по формуле

Т _т = F _т r _д = G_a (f cosa + sina) r _д.                                    (6.7)                                                               

         

После подстановки развернутых выражений для G _н, F _a  и Т _т  в исходное уравнение моментов и сокращения на G_a, получим:                                                                    

               

b сos a = (h_g – r _д) sin a + f cosa r _д+ r _д sina,                     (6.8) 

 

далее, разделив выражение на cosα ≠ 0, получим

 

                      b = (h_g – r _д) tga + f r _д + r _д tg a.                                 (6.9)

 

Из (6.9) получается формула для определения критического угла a_п^кр крутого подъема, при котором возможно опрокидывание автомобиля
назад:

                                     tga_п^кр = (b – f r _д) / h_g,                                 (6.10)

или для вычисления угла, непосредственно:

                                     a_п^кр = arctg(b – f r _д) / h_g.                                (6.11)

     Поскольку при движении по твердой дороге произведение f r _д очень
мало по сравнению с величиной b (менее 1%) им можно пренебречь, и окончательная искомая формула примет вид:

 

                                         a_п^кр = arctg b / h_g.                                       (6.12)

 

Критическое движение на спуске. Случай опрокидывания вперед при торможении автомобиля на спуске представлен на рис. 6.5.

 

Рис. 6.5. Схема критического состояния автомобиля
  при движении на крутом спуске

 

В данной ситуации критическое состояние (начало опрокидывания через переднюю ось) наступает при R_{z 2}  = 0.

     Для математического представления данной ситуации опять следует  составить стандартное уравнение моментов, но относительно точки  О₁:

 

                                                  G _н а = F _a h_g + F_jx h_g.                             (6.13)

 

Следует указать, что G _н = G_a сosa и   F _a= G_a sin a (рис. 6.5).Максимальная величина cилы инерции   F_jx определяется максимальным  
замедлением автомобиля при торможении а _t^mах:

 

                                F_jx ^max = m_a a _t^max = G_a j _x cos a,                         (6.14)

 

где  j _x – продольный коэффициент сцепления колёс с дорогой.

После подстановки выражений для G _н, F _a  и F_jx в исходное уравнение и сокращения на G_a, получаем

 

                                 а сosa = h_g sin a + h_g j _x cosa,                  (6.15)

или

                                     a = h_g tga + j _x h_g.                               (6.16)

         

Из этого уравнения можно определить критический угол a_с^кр спуска, на котором при экстренном торможении возможно опрокидывание автомобиля вперед                                          

tga_с^кр = (а - j _х   h_g) / h_g,                            (6.17)

 

или для вычисления угла, непосредственно:

                                  a_с^кр = arctg(a / h_g -  j _x).                                   (6.18)

Буксование автомобилей. Автомобили по своим тяговым качествам или по сцеплению колес с дорогой далеко не всегда могут въехать на предельный по опрокидыванию подъем. В этой связи при проектировании автомобиля необходимо установить, чем ограничивается максимальный угол подъема – опрокидыванием, буксованием или недостатком тяговой силы.

Выражение для определения максимального угла подъёма по буксованию α_бук, при котором возможно равномерное движение автомобиля без буксования ведущих колес, имеет вид (при использовании символов
рис. 6.4):

 

           ,                                (6.19)

 

где, кроме прочего L – база автомобиля, мм.

Согласно выражению (6.19), критический угол  α_бук  в большой степени зависит от коэффициента сцепления  

Для автомобиля со всеми ведущими мостами в практических целях вообще полномочна формула tgα_бук = φ _x. Такие автомобили могут преодолевать без потери продольной устойчивости весьма крутые подъемы даже при мокром и скользком покрытии (α_бук = 17-19 град.).

Для того чтобы буксование автомобиля со всеми ведущими колесами началось до его опрокидывания, необходимо соблюдение следующего неравенств:

tgα_бук ≤  tga_п^кр, или φ _x ≤ b / h_g,                            (6.20)

 

где L – база автомобиля.

Большинство автомобилей проектируется так, чтобы максимальный подъем ограничивался буксованием ведущих колес, а не опрокидыванием. Однако часто для автомобилей повышенной проходимости, у которых высоко расположен центр масс, а шины с грунтозацепами обеспечивают большие значения коэффициента сцепления, предельные углы по буксованию и опрокидыванию очень близки.

Поперечная устойчивость – это свойство автомобиля сохранять ориентацию вертикальной оси в поперечной плоскости в заданных пределах. Оно определяет его способность противостоять заносу и опрокидыванию при криволинейном движении по дороге или участку со значительным поперечным уклоном (косогору).

Критериями поперечной устойчивости являются максимально возможные скорости движения по окружности и углы поперечного уклона дороги (косогора). Поперечная устойчивость оценивается:

· критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу заноса или скольжения транспортного средства;

· критической скоростью движения на кривой в плане, соответствующей началу опрокидывания;

· критическим углом косогора, при котором возникает поперечное скольжение транспортного средства;

· критическим углом косогора, соответствующим началу опрокидывания транспортного средства.

   Критическое значение угла косогора по условиям опрокидывания транспортного средства составляет: для легковых автомобилей
40-50 град.; для грузовых – 30-40 град.; для автобусов – 25-30 град.

Поперечная устойчивость автомобиля на косогоре. Для упрощения процесса рассмотрения движения автомобиля на косогоре пренебрегаем дополнительным креном его кузова из-за различия деформаций левых и правых подвесок, считаем постоянными и одинаковыми по величине коэффициенты сцепления j_х и j_у (соответственно, продольный и поперечный коэффициенты сцепления колёс с дорогой), а также неизменными вертикальные и поперечные реакции в точках контакта колес с дорожной поверхностью. С точки зрения устойчивости движения угрозой для автомобиля являются возможность возникновения его бокового скольжения как результат действия поперечной силы F _a, а также, что считается более опасным, возможность его бокового опрокидывания от действия этой силы.

     Боковое скольжение (иллюстрировано на рис. 6.6).

Рис. 6.6. Схема сил при прямолинейном движении автомобиля по дороге

С поперечным уклоном

 

Как следует из рис. 6.6, уравнение действующих на автомобиль в поперечной плоскости сил включает такие составляющие:

 

     F _b = R_{y л} + R_{y п} = j _у (R_{z л}+ R_{z п}) = j _у G _н.                    (6.21)

 

Преобразование выражения (6.21): F _b = G_a sinb,    G _н = G_a cosb, на базе (6.21) получаем:

 

  G_a sinb = j _y G_a cosb;   tg b^кр_(j) = j _{у ,}                      (6.22)

 

Окончательное выражение для вычисления величины критического угла b^кр_(j), при котором наступает боковое скольжение, принимает вид:

 

           b^кр_(j) = arctg j _y.                                              (6.23)                                                

                  

 

     Боковое опрокидывание. Применительно к ситуации, приведенной на рис. 6.6, признаком начала бокового опрокидывания является равенство нулю вертикальной реакции R_{z л}. В этом случае уравнение моментов относительно точки О имеет вид

 

                              G _н В / 2 = F _b h_g.                                   (6.24)

Если учесть, что G _н = G_a сosb, а F _b = G_a sin b, выражение (6.24) преобразуется: G_a cosb B / 2 = G_a sinb h_g, откуда следует предварительное выражение по определению критического угла b^кр_(оп) косогора
tgb^кр_(оп) = В / 2 h_{g .} при котором возникает боковое опрокидывание автомобиля. Окончательное соответствующее выражение для вычисления искомого угла следующее:

 

                               b^кр_(оп) = arctg B / 2 h_g.                               (6.25)

 

До опрокидывания может начаться скольжение автомобиля под
уклон. Если допустить, что колеса передней и задней осей автомобиля имеют одинаковое сцепление с дорогой и боковые реакции R_{z л} и R_{z п}
распределяются по осям так же, как и составляющие силы веса, получим:

 

        R_{z л} + R_{z п}= G а sinβ =φ _y G а cosβ,                                 (6.26)

 

откуда угол, при котором начинается скольжение, β_скол, определится по
выражению:

 

tgβ_скол =φ _y.                                               (6.27)

 

Таким образом при условии, когда φ _y < В /2 h _ц, скольжение колес
автомобиля начинается раньше его опрокидывания.

Поперечная устойчивость автомобиля на вираже. Более сложным является случай поворота (криволинейного движения) транспортного средства на косогоре. Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению шин по дороге (заносу) или опрокидыванию автомобиля.

Ситуация движения автомобиля на вираже отличается от только что рассмотренного движения на косогоре тем, что главным вызывающим
поперечные перемещения автомобиля фактором здесь является центробежная сила инерции F_jy массы автомобиля, движущегося по круговой траектории (рис. 6.7). В результате действия указанной поперечной
силы возможно боковое скольжение автомобиля или его опрокидывания, причем направление этих перемещений противоположно аналогичным боковым перемещениям автомобиля на косогоре.

 

 

Рис. 6.7. Схема поперечных сил, действующих на движущийся на вираже автомобиль

                                                                     

 

Боковое скольжение на вираже. Анализ  рис. 6.7 дает  возможность
составить  уравнение действующих  на автомобиль поперечных сил

 

                                                   F_jy ^г = F _b + R_{y л} + R_{y п}.                                   (6.28)

 

Далее можно записать, что   R_{y л}+ R_{y п} = j _у (R_{z л}+ R_{z п}),    F_jy ^г = F_jy сosb; F _b = G_a sin b, R_{z л} + R_{z п} = G _н + F_jy ^в = G_a cosb + F_jy sinb, F_jy = G_a V_a ² / g R,(R – радиус круговой траектории движения).

      После подстановки в выражение (6.28) приведенных расшифровок, получим (G_aV_a ² / g R) сosb = G_a sinb + j _y (G_a cosb + G_aV_a ² sin b / g R). После сокращения на G_a  и деления каждого члена уравнения на сosb ¹ 0, получаем   V_a ² / g R = tgb + j _y + j _у V_a ² tgb / g R. Далее собираем вместе члены уравнения, содержащие V_a, для определения критической скорости V_a ^кр_(j), при которой на вираже возможно бокового скольжения и вылет автомобиля на обочину (V_a ^кр_(j)) ² (1 - j _y tgb) / g R = j _y + tgb. Окончательно формула для определения критической скорости имеет вид:

V_a ^кр_(j)= Ö (j _у +tgb) gR / (1– j _y tgb) = 3,13 Ö (j _у + tgb) R / (1– j _у tg b). (6.29)

            

      На горизонтальной дороге b = 0, формула для определения V_a ^кр_(j)  упрощается до выражения

 

                                      V_a ^кр_(j) = 3,13 Ö j _у R.                                     (6.30)

          

Боковое опрокидывание на вираже. Для определения критической скорости V_a ^кр_(оп), при движении с которой на данном вираже возможно боковое опрокидывание автомобиля (R_{z л} = 0 – главный признак начала
опрокидывания), составим уравнение моментов поперечных сил (рис. 6.7):

      

                           F_jy ^г h_g  = F _b   h_g  + G _н В / 2 + F_jy ^в В / 2.                  (6.31)

         

После подстановки развернутых выражений для F_jy ^г, F _b, G _ни F_jy ^в (см. режим бокового скольжения на вираже), получаем

      G_aV_a² сosb h_g /g R = G_a h_g  sinb + G_a cosb B / 2+ G_aV_a² sinb B / 2 gR.

     Уравнение значительно упростится после сокращения на G_a и деления всех членов на cos b ¹ 0: V_a ² h_g / g R = h_g tgb + B / 2 + V_a ² B  tgb / 2 g R.

Группируем  члены,  содержащие   V_a,  для  нахождения  скорости    V_a ^кр_(оп):

 (V_a ^кр_(оп)) ² (2 h_g - B   tgb) / 2 g R = B / 2 + h_g  tgb, откуда получаем окончательную формулу

                   V_a ^кр_(оп) = Ö (В + 2 h_g tgb) g R / (2 h_g - B tgb) =

 

                        = 3,13 Ö (B + 2 h_g tgb) R / (2 h_g - B  tgb).                (6.32)

         

В случае движения по кругу на горизонтальной дороге b = 0, и формула (6.32) приобретает упрощенный вид

 

                                    V_a ^кр_(оп) = 2,21 Ö   В R / h_g.                                   (6.33)

 

      Как и при движении на косогоре, при движении на вираже или на горизонтальном повороте боковое скольжение должно возникать раньше бокового опрокидывания. Следовательно, должно выполняться условие V_a ^кр_(оп) > V_a ^кр_(j). Поэтому: 2,21 Ö В R / h_g > 3,13 Ö  j _y R.

      Действительно, 2,21 ² В R / h_g  > 3,13 ² j _y R, откуда В / 2 h_g > j _y, т.е. условие формулы (6.33) соблюдается.

Чтобы увеличить поперечную устойчивость автомобиля при высоких скоростях движения в реальных дорожных условиях, закругления на автомагистралях выполняют с большими радиусами, порядка 300-1000 м, а полотну дороги придают на закруглениях поперечный уклон, направленный к центру закругления. Величина уклона берется в пределах
8-12 град.

Ранее было принято, что автомобиль представляет собой твердое тело. В действительности автомобиль представляет собой сложную систему масс с шарнирными и упругими связями. Под действием поперечных сил кузов автомобиля поворачивается и наклоняется в поперечном направлении, при этом упругие элементы подвески деформируются. При наличии упругой подвески уменьшается критическая скорость V_a ^кр_(оп), с которой можно вести автомобиль без угрозы опрокидывания.

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. 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 приближается по величине к силе сцепления ведущих колес с дорогой, вследствие чего возможно их пробуксовка. Максимально допустимая скорость при прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес уменьшается при снижении 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 с 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 тяговой силы и силы сцепления ведущих колёс с дорогоймогут стать примерно одинаковыми, тогда даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение заднего моста автомобиля.

 

            6.3.5. Управляемость автомобиля

 

Управляемостью называют способность автомобиля устойчиво сохранять заданное направление движения и вместе с тем быстро изменять его при воздействии водителя на рулевое управление.

Управляемость обеспечивается соответствующими элементами конструкции автомобиля – углами установки управляемых колес, определенным соотношением углов поворота правого и левого колес, правильным соотношением давления в шинах передних и задних колес.

Технического состояния автомобиля в целом наиболее значительно влияет на его управляемость. Речь идет о параметрах – неправильная установка управляемых колес, увеличенные зазоры в рулевом механизме и приводе, перекосы осей и ведущего моста, слишком низкое или высокое давление в шинах. Биение колес на большой скорости может вызвать их виляние, что также ухудшает управляемость.

Подавляющее большинство опасных дорожных ситуаций (до
80- 85%) опытный водитель как правило предотвращает путем своевременного поворота рулевого колеса и изменения направления движения автомобиля. При этом водитель может либо, повернув автомобиль, отвести его от опасной зоны под углом к прежнему направлению движения, либо выехать в соседнюю полосу движения.

Поворачивая рулевое колесо, водитель задает новое направление движению автомобиля. При плохой управляемости автомобиля действительное направление движения не совпадает с желательным и необходимы дополнительные управляющие воздействия со стороны водителя. Это приводит к «рысканию» автомобиля по дороге, увеличению динамического коридора и утомлению. При особенно неблагоприятных условиях плохая управляемость может явиться причиной столкновения автомобилей, наезда на пешехода или выезда за пределы дороги.

Если с правой и с левой сторон автомобиля установлены шины с различной степенью износа, то при торможении возникает момент, который может привести к повороту автомобиля и к аварии. Вместе с тем, по мере изнашивания протектора и уменьшения его высоты увеличивается сопротивление шины уводу