9.9 Стабілізація керованих коліс

Стабілізацією керованих коліс називають експлуатаційну властивість, яка забезпечує повернення керованих коліс до нейтрального положення при виході автомобіля з кола зі знятим зусиллям з кермового колеса.

Оцінюється стабілізація за кутом недовороту керованих коліс до нейтрального положення при виході з кола. Для визначення кута недовороту керованих коліс усі моменти, діючі на керовані колеса під час руху по колу, розділимо на відновні та моменти тертя. Принципова відмінность між ними полягає в тому, що відновні моменти повертають колеса до нейтрального положення, а моменти тертя перешкоджають їх поверненню. Очевидно, що самоповернення коліс при виході автомобіля з кола припиниться при рівності цих моментів.

Умову самоповернення коліс запишемо:

, (9.61)

де – приведені до вісі лівого шворня моменти, відповідно відновні та тертя, які є функцією кута повороту керованих коліс.

Якщо виразити ці моменти функцією від кута повороту керованих коліс, то отримаємо рівняння з одним невідомим. Розв'язуючи його на ЕОМ з використанням числових методів, визначимо кут недовороту коліс до нейтрального положення.

Відновні моменти визначають за формулою:

, (9.62)

де – приведені до вісі лівого шворня моменти, відповідно стабілізуючий момент шини, ваговий стабілізуючий, швидкісний, момент від рівнодіючої поздовжніх сил, які визначають так:

;

;

;

,

де – моменти, що діють на ліве кероване колесо, відповідно стабілізуючий момент шини, ваговий, швидкісний та момент від рівнодіючої поздовжніх сил;

– моменти, що діють на праве кероване колесо, відповідно стабілізуючий момент шини, ваговий, швидкісний та момент від рівнодіючої поздовжніх сил;

– передаточне число кермової трапеції від правого колеса до лівого.

Приведені до вісі лівого шворня моменти тертя запишемо:

,

де – приведені до вісі лівого шворня моменти тертя відповідно в підшипниках шворнів, кермовому механізмі, силовому циліндрі.

Значення цих моментів визначають так:

;

,

де – моменти тертя в підшипниках шворневих вузлів відповідно лівого і правого керованих коліс;

– момент тертя в кермовому механізмі;

– передаточне число кермового привода від осі вала сошки кермового механізму до вісі шворня лівого керованого колеса.

10. Стійкість автомобіля проти бічного перекидання

Зробимо припущення –деформація пружних елементів підвіски та шин під час перекидання не враховується.

Бічне перекидання може наступити:

• під час руху по узгір'ях;

• від дії відцентрової сили, що виникає під час руху по криволінійній траєкторії.

В изначимо критичний кут узгір'я, що викликає перекидання, скориставшись рис.9.19 .

Під час перекидання нормальні реакції на зовнішньому колесі R_н=0 .

З рівності моментів усіх сил відносно точки А випливає:

,

де В – колія коліс; – кут узгір'я; h_g – відстань від опорної поверхні до центра мас.

Розв'язавши останнє рівняння відносно кута , отримаємо:

.

Вираз називають коефіцієнтом поперечної стійкості автомобіля.

Звідси кут, при якому наступить бічне перекидання, дорівнює:

. (9.63)

Вищепроведені дослідження не враховували пружність підвіски та шин. Фактичний кут узгір'я, при якому наступає бічне перекидання, буде дещо меншим порівняно з розрахованим за залежностю (9.63).

Бічне ковзання може наступити, якщо сила зчеплення коліс з дорогою виявиться меншою за складову ваги, паралельну опорній поверхні. Отже:

.

Звідси: tg  

Кут, при якому наступить бічне ковзання, дорівнює:

. (9.64)

Визначимо критичну швидкість руху по колу радіусом R за умови перекидання.

Під дією відцентрової сили перекидання наступить, якщо нормальна реакція на внутрішньому колесі буде дорівнювати нулю Rz₂=0 (див. рис.9.20)

З рівності моментів відносно центра контакту зовнішнього колеса, точки А, запишемо:

,

де F_у – відцентрова сила, що дорівнює:

,

де R – радіус траєкторії руху центра мас автомобіля;

В – колія коліс; h_g – відстань від опорної поверхні до центра мас.

Якщо врахувати, що , запишемо:

.

Остаточно критична швидкість під час руху по колу за умови перекидання дорівнює:

. (9.65)

Зазначимо, що залежність (9.65) не враховує пружності підвіски та шин, тому фактична швидкість руху автомобіля, при якій наступить перекидання, дещо менша.