Вопрос 28. Поперечная устойчивость автомобиля. Критическая скорость по боковому скольжению и опрокидыванию.

Ответ 28. Потеря автомобилем устойчивости выражается в его опрокидывании и скольжении. В зависимости от направления опрокидывания или скольжения различают продольную и поперечную устойчивость.

Наиболее вероятно и опасно потеря автомобилем поперечной устойчивости вследствие действия боковых сил: центробежной силы, боковой составляющей силы тяжести, бокового ветра, ударов о неровности дороги.

Два автомобиля совершают поворот по кривой постоянного радиуса R. Автомобиль А движется по внешнему краю дороги, автомобиль Б – по внутреннему. Полотно дороги наклонно к горизонту под углом .

У автомобиля А составляющие центробежной силы Р_ЦY и веса автомобиля G_Y складываются. У автомобиля Б эти составляющие действуют в противоположных направлениях. Т.е. потеря устойчивости у автомобиля А больше, чем у автомобиля Б.

Под действием суммы сил G_Y + Р_ЦY автомобиль А может опрокинуться вокруг оси, проходящей через точки касания колес с дорогой. Составим уравнение моментов вокруг т. С :

,

где В – колея автомобиля, м; R_ZЛ – сумма реакций автомобиля, действующих на левые колеса, Н.

Т.к. в момент опрокидывания левые колеса оторвутся от дороги, то 2R_ZЛ = 0 и следовательно:

где G_Z = G_a  cos  ;

G_Y = G_a  sin  ;

и следовательно получим:

, (A)

где V – скорость движения автомобиля, м/с.

Разделив правую и левую части на cos  и решая уравнение относительно V , определим величину максимальной скорости, которую может развить автомобиль без опасности опрокидывания:

, м/с

При повороте по горизонтальной дороге ( = 0) максимальная скорость равна:

.

Скорость V_max называется критической скоростью по условиям опрокидывания.

Следовательно, чем шире колея, ниже центр тяжести и больше радиус поворота, тем большую скорость может развить автомобиль до начала опрокидывания.

Величину максимального наклона угла _max найдем из уравнения (А), когда автомобиль движется прямолинейно без опрокидывания. Левую часть приравниваем к нулю, т.к. отсутствует центробежная сила.

.

- называется коэффициентом боковой устойчивости автомобиля.

Для легковых автомобилей = 0,9… 1,2; _max = 42…50^о

Для грузовых - = 0,55…0,8; _max = 29…40^о.

Для автобусов - = 0,5…0,65; _max = 27…33^о.

Вопрос 29. Проходимость автомобиля, ее опорно-тяговые и геометрические измерители. Влияние конструкции автомобиля на проходимость.

Ответ 29. Проходимость – эксплуатационное свойство автомобиля, определяющее возможность его движения в ухудшенных дорожных условиях, по бездорожью и при преодолении различных препятствий.

К ухудшенным дорожным условиям относятся мокрые, грязные, заснеженные, обледенелые и разбитые дороги.

При движении по бездорожью происходит взаимодействие автомобиля с различными грунтовыми поверхностями: суглинистыми, пылевидными и т.д. К препятствиям относятся:

12. уклоны;

2) барьерные препятствия, профиль которых представляет собой короткие уклоны и пороги (насыпи, каналы, кюветы, рвы);

3) дискретные препятствия (пни, кочки, валуны и т.д.). Потеря проходимости автомобиля может быть полной и частичной. Полной потерей проходимости является застревание, т.е. прекращение движения.

Частичной потерей проходимости является снижение скорости движения, а также увеличение расхода топлива в данных условиях движения.

По уровню проходимости автомобили и автопоезда подразделяют на дорожные (т.е. обычной проходимости), повышенной проходимости и высокой проходимости.

К дорожным относятся автомобили, используемые на дорогах с твердым покрытием. Конструктивными признаками таких автомобилей являются: неполноприводность (колесная формула 4х2; 6х2; 6х4), а также шины с дорожным или универсальным рисунком протектора, использование неблокируемых дифференциалов.

Автомобили повышенной проходимости предназначены для использования как на дорогах с твердым покрытием, так и вне дорог. Их основной признак: полноприводность. На них обычно применяют тороидные шины с грунтозацепами, широкопрофильные или арочные шины. В трансмиссиях обычно устанавливают блокируемый дифференциал.

Автомобили высокой проходимости используются преимущественно в условиях бездорожья, преодоления препятствий и водных преград. Эти автомобили отличаются своеобразной компоновочной схемой, полноприводностью, наличием самоблокирующихся дифференциалов, использованием специальных шин и дополнительных устройств (выдвижных катков). Часто эти автомобили являются плавающими.

Динамический фактор. Ухудшенное состояние дорог характеризуется вышенным сопротивлением движению автомобиля. Чтобы преодолеть повышенное сопротивление дороги, автомобиль должен обладать повышенными динамическими качествами, т.е. большими тяговой силой и динамическим фактором.

Условие движения автомобиля имеет вид:

  D_a  D_СЦ.

Для получения динамического фактора, обеспечивающего преодоление максимального сопротивления движению _max, в трансмиссию автомобиля высокой проходимости вводят дополнительные коробки передач (демультипликаторы). Увеличение динамического фактора можно добиться снижением общего веса автомобиля.

Динамический фактор по сцеплению колес определяется:

,

где G₂ – вес, приходящийся на ведущие колеса;  - коэффициент сцепления колес с дорогой;  - угол подъема дороги.

Чтобы реализовать максимальный динамический фактор без буксования колес, необходимо увеличить сцепной вес автомобиля и сцепление шин с дорогой. Повышение коэффициента сцепления может быть за счет типа шин, рисунка их протектора и т.д. Повышение сцепного веса осуществляется за счет увеличения числа ведущих колес или смещением центра тяжести к оси ведущих колес.

Для легковых автомобилей D₂ / G_a = 0,45…0,5 D_max = 0.25…0.3

Для грузовых автомобилей D₂ / G_a = 0,65…0,75 D_max = 0.25…0.3

Для грузовых полноприводных автомобилей:

D_СЦ/D_a = 1, а 0.6…0.8. D_max = 0,6…0,8.

Удельное давление колес на дорогу является основным измерителем про ходимости автомобиля по дорогам с мягким покрытием.

Величина удельного давления:

Р_уд = G_K / F, Н/м²

Просвет (клиренс) – расстояние h между низшими точками автомобиля и плоскостью дороги. Характеризует возможность движения автомобиля без задевания сосредоточенных препятствий. Просвет у легковых автомобилей составляет 185…210 мм; у грузовых типа 4х2 – 245…265 мм; типа 4х4, 6х6 – 260…310 мм; у специальных автомобилей  500 мм.

Передний и задний углы проходимости характеризуют проходимость автомобиля по неровным дорогам в момент наезда на препятствие и съезда с него. Для определения этих углов проводятся касательные к колесам и наиболее удаленной точке.

Для легковых автомобилей  = 20…30^o;  = 15…22^o.

Для грузовых типа 4х2  = 40…60^o;  = 19…43^o.

Для грузовых типа 4х4, 6х4, 6х6 _min = 45…50^o; _min = 35…40^o.

Радиусы продольной ₁ и поперечной ₂ проходимости определяют очертания препятствия, которое не задевая может преодолеть автомобиль. Малые величины радиусов соответствуют лучшей проходимости автомобиля. Для легковых автомобилей ₁ = 3,2…8,3 м;.

Для грузовых типа 4х2 ₁ = 2,7…5,5 м.

Для грузовых типа 4х4, 6х4, 6х6 ₁ = 1,9…3,6 м.

Радиус поворота. Способность автомобиля поворачивать на минимальной площади и определяет маневренность автомобиля.