8. Круговой поворот (Управляемость)

Целью практического занятия № 8 является дальнейшее углубление и закрепление знаний студентов, полученных на лекциях по теме "Управляемость", на основе расчета кругового поворота автомобиля с учетом теории нелинейного увода пневматических шин.

8.1. Общие сведения

Круговой поворот автомобиля является частным случаем криволинейного движения, так как ему в естественных условиях движения обычно предшествует этап входа в поворот, а после кругового движения следует этап выхода из поворота.

Однако изучение кругового поворота представляет интерес для теории по двум причинам. Во-первых, он достаточно информативен и в значительной степени позволяет оценить некоторые свойства и показатели управляемости автомобиля и, во-вторых, наиболее прост в описании и анализе по сравнению с процессами неустановившегося криволинейного движения.

Расчет кругового поворота позволяет решить следующие задачи (применительно к конкретному автомобилю).

1. Определить кинематические параметры кругового поворота (радиус поворота, угловую скорость поворота, чувствительность к управлению) и зависимости этих параметров от технических и эксплуатационных параметров автомобиля.

2. Оценить свойство поворачиваемости и влияние на него различных конструктивных и эксплуатационных факторов.

8.2. Расчет кругового поворота

Основными выражениями при определении кинематических параметров кругового поворота, необходимых для решения поставленных задач, являются:

формула радиуса поворота

, [м] (8.1)

где θ [рад] - угол поворота управляемых колес; δ₁, δ₂ - углы увода осей:

, [рад]

[м] (8.2)

где m₁, m₂ - массы, приходящиеся соответственно на переднюю и заднюю оси автомобиля;

k_ПВ - коэффициент поворачиваемости .

Во все расчетные формулы входят коэффициенты ky1 и ky2, зависящие от многих параметров. В проводимом расчете предлагается учесть и выявить степень влияния на коэффициенты ky1 и ky2 и на конечные параметры (показатели) поворота и соответствующих свойств два коэффициента коррекции в соответствии с формулой:

, (8.3)

где q_zi - коэффициент коррекции в зависимости от нагрузки; q_Ti - коэффициент коррекции в зависимости от продольной силы; i - ось автомобиля.

Коэффициент коррекции от нормальной нагрузки q_zi подсчитывается по формуле:

, (8.4)

, где Pz - нагрузка на 1 колесо [Н] ,

где n_K – количество колес на оси (2 или 4).

Р_ZОПТ – для легковых автомобилей равен доле полной массы автомобиля, приходящейся на колесо, для грузовых автомобилей равен 1,4 полной массы, приходящейся на колесо.

Коэффициент q_Т вычисляется по формуле:

, (8.5)

где ;

; .

Если подставить в формулу (8.5) значения R_Х в зависимости от того, ведущий мост или ведомый, получатся следующие формулы:

;

.

8.3. Методические указания

8.3.1. Исходные данные для расчета

Расчет производится для двухосного легкового или грузового автомобиля как снаряженной, так и полной массы, в двух вариантах:

легковой автомобиль - задний привод, передний привод;

грузовой автомобиль - задний привод, полный привод.

Для расчета кругового движения необходимы следующие исходные данные (для двух состояний автомобиля): снаряженная и полная масса; массы, приходящиеся на первую (m_a1) и вторую (m_а2) оси автомобиля.

Кроме этого, часть исходных данных принимается в соответствии с рекомендациями теории или по опытным данным, а именно:

коэффициент сопротивления качению f, при отсутствии конкретных экспериментальных данных принимается f=0.01;

коэффициент сцепления φ_Х = 0,8;

k_ymax = 27 кН/рад (на два колеса);

R₀ = 300 м - начальный радиус поворота автомобиля.

Расчет ведется при: θ = const;

скорость автомобиля:

10, 15, 20, 25, 30 м/с – для легковых автомобилей;

10, 12, 14, 16, 18 м/с – для грузовых автомобилей;

Р_Т принимается из уравнения силового баланса для соответствующей скорости как сумма Р_В + Р_К.

Ограничение для расчетов:

максимальный угол увода (δ_max) не должен превышать 20 град (0,35 рад).

8.3.2. Порядок расчета

1. Вначале определяется угол поворота рулевого колеса ():

без учета углов увода (δ₁ = δ₂ = 0), используя значение R₀, из формулы (8.1) он принимается const.

2. Рассчитываются коэффициенты увода k_yi для заданных скоростей, вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса);

- находим q_zi для снаряженной массы и полной массы;

- находим q_Ti для двух вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса);

- рассчитываем k_yi.

3. Находим δ_i для заданных скоростей.

4. Корректируется радиус поворота R с учетом k_yi и δ_i, находится k_ПВ и все значения заносятся в таблицу 8.1.

Таблица 8.1 заполняется для двух вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса).

5. Строятся графики зависимости и для двух вариантов привода автомобиля и двух состояний (снаряженная масса, полная масса) (рис. 8.1, 8.2).

Таблица 8.1

V, м/с л.а. (г.а.)	10 (10)	15 (12)	20 (14)	25 (16)	30 (18)
 const, рад
qz1
qz2
qT1(1)
qT2(1)
qT1(2)
qT2(2)
ky1(1)
ky2(1)
ky1(2)
ky2(2)
1(1), рад
2(1), рад
1(2), рад
2(2), рад
kПВ(1)
kПВ(2)
R(1), м
R(2), м

Примечание: (1) - 1-й вариант (л.а. и г.а. - задний привод);

(2) - 2-й вариант (л.а. - передний привод, г.а. - полный привод);

снаряженная масса автомобиля полная масса автомобиля

R, м				В ариант 1
R 0
				Вариант 2
0				V, м/с

п орожний ; г руженый

Рис. 8.1. Зависимость R от скорости

δ, рад				δ1 Вариант 1 δ2
				δ1 Вариант 2 δ2
0				V, м/с

порожний ; груженый

Р ис. 8.2. Изменение угла увода от скорости