7.7. Вопросы для самоконтроля.

1. Что понимается под управляемостью автомобиля?

2. При каких условиях колесо, нагруженное продольной и боковой силами, катится без бокового скольжения?

3. Как записывается условие управляемости?

4. В чем физическая сущность явления бокового увода шин?

5. Как боковой увод шин влияет на кинематику поворота автомобиля?

6. Как определяется радиус поворота автомобиля при боковом уводе шин?

7. Какими должно быть соотношение между углами поворота внешнего и внутреннего колес?

8. Чем отличаются автомобили с нейтральной, недостаточной и излишней поворачиваемостью?

9. Как графическим методом анализируется маневренность автомобиля?

10. Какие параметры влияют на маневренность автомобиля?

8. Устойчивость автомобиля.

8.1. Понятия устойчивости и оценочные показатели.

Устойчивость – это совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчивости движения и положения автомобиля. Устойчивость является важнейшим эксплуатационным свойством, от которого во многом зависит безопасность движения. Признаками потери устойчивости являются скольжение колес и опрокидывание. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания устойчивость рассматривается поперечная и продольная. Обычно более вероятно нарушение поперечной устойчивости.

Показателями поперечной устойчивости являются:

- критическая скорость по боковому скольжению (заносу) ;

- критическая скорость по опрокидыванию ;

- критическая скорость по курсовой устойчивости V_крω;

- критический угол поперечного уклона дороги по боковому скольжению ;

- критический угол поперечного уклона дороги по опрокидыванию ;

- коэффициент поперечной устойчивости η_пу = .

8.2. Устойчивость автомобиля против бокового скольжения и опрокидывания при движении на повороте.

Рассмотрим установившееся невозмущенное движение автомобиля на повороте c радиусом R и углом поперечного уклона β (рис.8.1). Радиусом поворота R будем понимать расстояние от центра поворота до продольной оси автомобиля. При движении автомобиля

Рис.8.1. Схема сил, действующих на автомобиль при движении на вираже.

на вираже условие устойчивости против бокового скольжения запишется в следующем виде: ΣP_y ≤ ΣR_y, (8.1)

где ΣP_y = P_y cosβ - G_Asinβ; (8.2)

ΣR_y = (G_Acosβ + P_ysinβ)φ_y , (8.3)

P_y – поперечная составляющая центробежной силы, P_y (8.4)

φ_y – коэффициент сцепления в поперечном направлении.

Подставив выражения (8.2) и (8.3) в неравенство (8.1) и решив относительно tgβ, находим условие движения автомобиля на вираже без бокового скольжения:

tgβ . (8.5)

При прямолинейном движении на поперечном уклоне условие устойчивости против бокового скольжения вниз получим подстановкой в неравенство (8.5) P_y = 0:

tgβ ≤ φ_y . (8.6)

Подставим в неравенство (8.5) значение инерционной силы P_y = и решим относительно критической скорости по боковому скольжению:

= 3,6 ,км/ч. (8.7)

Значение критической скорости зависит от кривизны траектории (R), от коэффициента сцепления (φ_y) и угла поперечного уклона дороги (β). При условии 1-tgβ φ_y = 0 значение критической скорости →∞.

На дорогах, не имеющих вираж на поворотном участке, критическая скорость по боковому скольжению определиться при условиях β = 0 и tgβ = 0:

= 3,6 , км/ч. (8.8)

Воспользовавшись рис.8.1, составим условие устойчивости против опрокидывания при движении на вираже: значение опрокидывающего момента M_о должно быть меньше восстанавливающего момента М_в или:

(P_y cosβ - G_Asinβ)h_ц ≤ (G_Acosβ + P_ysinβ) , (8.9)

где В – колея колес автомобиля;

h_ц – высота центра массы над опорной поверхностью.

Решаем относительно tgβ и получаем условие устойчивости против опрокидывания:

tgβ . (8.10)

При прямолинейном движении по дороге с R →∞ поперечная сила инерции равна нулю, т.е. P_y = 0. Тогда выражение (8.10) приобретает вид:

tgβ ≤ или tgβ ≤ η_пу. (8.11)

Подставим в неравенство (8.10) значение инерционной силы P_y = и решим относительно критической скорости по опрокидыванию:

= 3,6 , км/ч. (8.12)

При установившемся движении по круговой траектории с постоянным радиусом R=cons и β=0 критическая скорость по опрокидыванию определим по формуле:

= 3,6 = 3,6 км/ч. (8.13)

Сравнивая между собой значения критических скоростей =3,6 и = 3,6 приходим к выводу, что с точки зрения безопасности движения, необходимо обеспечить условие < У легковых автомобилей это условие выполняется легко. Грузовые и специальные автомобили, имеющие высокое расположение центра массы, зачастую имеют значение < что отрицательно сказывается на безопасности движения.

Полученные зависимости не учитывают эластичность шин и упругого элемента подвески, а, следовательно, поперечный крен автомобиля. Угол крена кузова достигает 8…10⁰, что снижает критическую скорость по опрокидыванию на 10…15%.