Література: [2] 158-160 Питання для самоперевірки:

1 Як поліпшити керованість автомобіля ?

2 Назвіть оціночні показники керованості .

3 Назвіть додаткові показники керованості.

2 Криволінійний рух автомобіля

Розглянемо як здійснюється кочення жорсткого колеса по криволінійній траєкторії без бічного ковзання. Теоретично профіль автомобільного колеса близький до тороїдального і припускаючи колесо жорстким ми тим самим визначаємо точковий контакт його з твердою і рівною опорною поверхнею.

При прямолінійному коченні колеса, природно, ніякого бічного ковзання в контакті колеса з опорною поверхнею не виникає. Якщо кочення колеса здійснюється по криволінійній траєкторії, то для відсутності бічного ковзання в місці його контакту з опорною поверхнею повинна дотримуватися наступна умова . У будь -яку мить часу, тобто в кожній точці траєкторії, середня площина колеса повинна збігатися з дотичною до криволінійної траєкторії в цій точці і вісь колеса при цьому буде спрямована вздовж радіусу кривини траєкторії. При цьому після нескінченно малого кутового повороту колеса і відповідної зміни положення його площини нова точка контакту колеса буде розташовуватися на необхідній траєкторії. Якщо ж площина колеса не буде дотичною, а січною стосовно траєкторії, нова точка контакту буде зміщена убік і в площі контакту неминуче бічне прослизання.

Література: [1] 108-118 Питання для самоперевірки:

1 Охарактеризуйте криволінійний рух колеса автомобіля.

3 Співвідношення кутів повороту керованих коліс

При повороті автомобіля вектори швидкостей центрів всіх коліс перпендикулярні радіусам, проведеним з центру повороту . У автомобіля, що має жорсткі в поперечному напрямі шини, вектори швидкостей совпадають з середніми площинами коліс і центр повороту О знаходиться на продовженні осі заднього моста. Співвідношення між кутами повороту Ө_н і Ө_в відповідно зовнішнього і внутрішнього коліс визначимо з трикутників ОАВ і ОCD:

ctg Ө_{н =} ОС/L; ctg Ө_в= ОА /L.

Віднімаючи з першої рівності друге, одержуємо:

ctg Ө_{н -}ctg Ө_{в= (} ОС-АС) /L=L_шк / L, *

де L_шк — відстань між центрами шворнів, рівне приблизне колії керованих коліс, м.

З рівності виходить, що колесо, внутрішнє по відношенню до центру повороту, повинне бути повернене на більшй кут, ніж зовнішнє. Щоб забезпечити необхідне співвідношення між кутами повороту керованих коліс, їх сполучають рульовою трапецією. Проте точного виконання рівності трапеція не забезпечує. Тому при проектуванні трапеції вважають достатнім, якщо при значеннях Ө_в= 5...8° розбіжностей між теоретичним і дійсним значеннями Ө_н не перевищує 12...15', а при Ө_в= 25...30° — не більш 3°. При кутах повороту до 12... 15° залежність Ө_н = ƒ(Ө_в) близька до лінійної, що дозволяє замість кутів Ө_в і Ө_н використовувати в розрахунках середній кут Ө, рівний їх напівсумі, як було зроблено вище.

Якщо на автомобілі встановлені еластичні в поперечному напрямі шини, то вектори швидкостей центрів коліс не співпадають з середніми площинами коліс. Змінюється також і співвідношення кутів повороту керованих коліс, які забезпечують качіння їх без бічного ковзання. В цьому випадку вираз (*) приймає наступний вигляд:

ctg Ө_{н -}ctg Ө_{в= ; **}

І з зіставлення формул (*) і (**) витікає, що у автомобіля з еластичними шинами у міру збільшення швидкості повинне змінюватися також співвідношення кутів повороту коліс. Проте цього може бути досягнуто тільки при автоматичному регулюванні рульового приводу, введення якого ускладнить конструкцію автомобіля.

Література: [2] 118-119

Питання для самоперевірки:

1 Розкрийте співвідношення кутів повороту керованих коліс.

Тема Стійкість автомобіля

План

1 Занесення переднього і заднього мостів

2 Критична швидкість руху за умов ковзання

3 Коефіцієнт поперечної стійкості

4 Стійкість шини до аквапланування

Методичні вказівки:

1 Уважно прочитати текст

2 Відповісти на питання для самоперевірки

1 Занесення переднього і заднього мостів

Звичайно починають ковзати колеса одного мосту внаслідок чого доводиться розглядати стійкість не всього автомобіля в цілому, а одного з його мостів.

Згідно формули качіння колеса без ковзання можна за умови Rу < √R²zφ²-R²x. Поперечна сила, котру можна прикласти до колеса, не викликаючи його ковзання тим більше, чим більше сила зчеплення і чим менше дотична реакція дороги. Найбільш стійко в поперечному напрямку відоме колесо, у якого дотична реакція невелика порівняно з силою Ру. Колесо, навантажене силою тяги або гальмівною силою, гірше протистоїть занесенню, ніж відоме колесо. Якщо дотична реакція досягла значення сили зчеплення, то для того, щоб відбулося бічне ковзання, достатньо прикласти до колеса невелику поперечну силу.

На рис. а показаний автомобіль, у якого передні коліса рухаються поступально із швидкістю υ₁, а задні колеса рухаючись із швидкістю υ₁ ковзають в поперечному напрямку із швидкістю υ_2.В результаті цього задній міст переміщаєтся із швидкістю υ₃, що викликає поворот автомобіля навколо центру О, хоча передні колеса при цьому знаходяться в нейтральному положенні.

Занесення мостів автомобіля:

а — заднього; 6 — переднього; у — гасіння занесення

Поперечна складова виникаючої при цьому відцентрової сили Рц діє у напрямі ковзання заднього моста, підвищуючи швидкість υ_2.Це викликає подальше зростання відцентрової сили, внаслідок чого занесення прогресує. Тому більш небезпечне занесення заднього, а не переднього моста (рис.6), при якому поперечна складова сили Рц направлена убік, протилежну швидкості бічного ковзання υ₂, внаслідок чого ковзання передніх коліс автоматично припиняється, і автомобіль не втрачає стійкості.

Для того, щоб усунути занесення заднього моста автомобіля, необхідно зменшити дотичну реакцію на провідних колесах, припинивши гальмування або прикривши дросельну заслінку, і повернути передні колеса у бік занесення, що почалося. Якщо під час занесення передні колеса займали нейтральне положення, а центр повороту знаходився в крапці О (рис. в), то після повороту передніх коліс він зміститься в крапку О₁. Радіус повороту при цьому збільшиться, що зменшить відцентрову силу.

Поворот передніх коліс на надмірно великий кут може викликати ковзання задніх коліс у зворотний бік і рух автомобіля в напрямі, відповідному новому положенню керованих коліс. Тому зразу ж після припинення занесення їх слід повернути в нейтральне положення.

Щоб уникнути втрати автомобілем стійкості, необхідно плавно зменшувати швидкість до початку повороту, особливо на вологій і слизькій дорозі.

Література: [1] 100-101

Питання для самоперевірки:

1 Занесення якого мосту небеспечніше: переднього чи заднього? Чому?

2 Як можна усунути занесення заднього мосту ?

3 Що треба зробити щоб уникнути втрати стійкості автомобіля ?

2 Критична швидкість руху за умов ковзання

Під дією відцентрової сили Р_у може перекинутися відносно вісі, проходячій через центри контактів шин зовнішніх коліс з дорогою. Складемо рівняння моментів сил відносно цієї вісі :

0,5GB-P_уh_ц=R_zвВ,

Cхема до розрахунку показників поперечної стійкості:

а-критичних швидкостей

де R_zв- сума нормальних реакцій дороги, діючих на внутрішні колеса автомобіля,Н.

У момент початку перекидання внутрішні колеса автомобіля відриваються від дороги і сума R_zв = 0. Тоді

0,5GB=Р_уh_ц.

Підставивши замість сили Ру її значення з формули (Ру=Рцсоsγ=mυ²θ/L), отримаємо вираз для критичної швидкості за умов перекидання (у м/с)

υ_0=√ВLg/(2h_цθ)_=√ВRg/(2h_ц)

В результаті дії сили Ру може початися також ковзання шин по дорозі в поперечному напрямі. Сума поперечних реакцій Rув і Rун дороги при цьому рівна сумі зчеплення з дорогою всіх шин автомобіля:

Rув+Rун=Gφ_у=Ру=mυ²θ/L,

де φ_у — коефіцієнт поперечного зчеплення шин з дорогою.

Звідси критична швидкість за умов ковзання (м/с):

υ_{ск= .}

Література: [1] 96-98

Питання для самоперевірки:

1 Як визначити критичну швидкість автомобіля за умов ковзання ?

3 Коефіцієнт поперечної стійкості

Можливість автомобіля протистояти перекиданню у великій мірі залежить від відношення В/(2h_ц), званого коефіцієнтом поперечної стійкості η. Нижче приведені середні значення цього коефіцієнта і відповідні йому кути βо (у дужках) для автомобілів різних типів.

Легкові 0,9...1,2 (40...50°)

Вантажні 0,55...0,80 (30...40° )

Автобуси 0.50...0.60 (25...35°)

Література: [1] 99

Питання для самоперевірки:

1 Що таке коефіцієнт поперечної стійкості ? Назвіть середні значення цього

коефіцієнта для автомобілів різних типів.

4 Стійкість шини до аквапланування

Одне з найбільш небезпечних явищ при русі на високих швидкостях.

Стійкість шини до аквапланування залежить в першу чергу від:

• ступені відкритості/закритості протектора, тобто наявність необхідної кількості водовідвідних каналів,

• рисунка протектора (форма блоків і канавок, спрямованість),

• глибини протектора.

Найпомітніша межа дощової шини - характерний направлений малюнок протектора з великою кількістю зігнутих турбо-каналів від центру шини до краю, слугуючий для відведення води з-під плями контакту. Враховуючи вплив стійкості шини до аквапланування на безпеку, багато шинних виробників виділили дощові шини в окремий сегмент (підклас), привласнюючи їм характерні назви (наприклад –  Uniroyal).

Тест на стійкість шини до аквапланування включає визначення граничної швидкості початку аквапланування при русі по спеціально підготовленому майданчику, укритому  8-10 мм шаром води при руху по прямій і в повороті (або по круговій траєкторії). Не менш цікаві лабораторні дослідження, що визначають зміну форми і площі плями контакту при русі на різних швидкостях. На стійкість шини до аквапланування значно впливає залишкова глибина протектора. З цієї причини, поважаючі себе виробники тестують як нові шини, так і з стертим 40-60% протектором.

Література: [2] 163

Питання для самоперевірки:

1 Від чого залежить стійкість шини до аквапланування ?

2 Як проходить тест на стійкість шини до аквапланування ?

Тема Прохідність автомобіля

План

1 Класифікація автомобілей за прохідністю. Види та показники прохідності

2 Машини підвищеної прохідності

3 Способи збільшення прохідності автомобіля

Методичні вказівки:

1 Уважно прочитати текст

2 Відповісти на питання для самоперевірки