техн трансп обсл и рем уч метод компл

Опорная проходимость – определяет возможность движения в ухудшенных дорожных условиях и по деформированным грунтам.

Основной причиной ухудшения процесса взаимодействия колеса с поверхностью дороги является наличие промежуточного элемента (вода, грязь, снег и прочее) в контакте шины с дорогой, что приводит к снижению коэффициента сцепления и, как следствие к ограничению полной тяговой силы.

Снижение коэффициента сцепления в результате влаги отрицательно сказывается на коэффициенте сопротивления бокового увода шины, а следовательно, на устойчивости движения и управляемости автомобиля.

При качении автомобильного колеса по мягкому грунту происходит деформация не только шины, но и грунта, в результате чего, сила сопротивления качения увеличивается – добавляется сила сопротивления грунта качению колеса Рfг.

Эта сила определяется работой, затрачиваемой на деформацию грунта, проскальзывание шины относительно грунта, преодоление прилипания грунта к шине.

Если считать деформацию грунта основной причиной, а остальные второстепенными, то сила сопротивления грунта качению Рfг=Аг/S. Работа,

S – длина колеи, В – ширина колеи,

Р=f(hг) – зависимость нормального давления колеса на грунт от глубины

Коэффициент сопротивления грунта качению fг=Рfг/Pzк.

Сила трения материала шины о грунт зависит от нагрузки на опорную поверхность грунтозацепов и коэффициента трения резины по грунту

Ртр=кн·Gк·θр,

кн – коэффициент насыщенности рисунка протектора, определяющий долю нагрузки, приходящейся на грунтозацепы,

Gк – нагрузка на колесо,

θр - коэффициент трения резины по грунту.

Профильная проходимость

Большинство единичных показателей профильной проходимости представляет собой геометрические параметры автомобилей и прицепного состава.

Профильную проходимость оценивают по единичным показателям (рис.

41):

1.Дорожный просвет Н1 – расстояние от одной наиболее низко расположенных точек автомобиля до опорной поверхности.

2.Передний L6 (задний L9) свес – расстояние от крайней точки контуров передней (задней) выступающей части по длине автомобиля до плоскости,

121

перпендикулярной опорной поверхности и проходящей через центры передних (задних) колѐс.

3.Угол переднего γ2 (заднего γ3) свеса – угол между опорной поверхностью и плоскостью, касательной к окружности наружных диаметров передних (задних) колѐс и проходящей через точку контура передней (задней) части автомобиля таким образом, что все остальные точки контура оказываются с внешней стороны этого угла.

4.Продольный радиус проходимости R5 – радиус цилиндра, касательного

кокружности, описанными свободными радиусами соседних колѐс, наиболее разнесѐнных по базе, и проходящего через точку контура нижней части

автомобиля так, что все остальные точки контура оказываются с внешней стороны этого цилиндра.

5.Наибольший угол преодоления подъѐма – угол подъѐма, имеющего протяжѐнность не менее, двукратной длины автомобиля и ровную поверхность, преодолеваемой автомобилем без использования инерции и нарушений условий нормальной работы агрегатов.

6.Наибольший угол преодолеваемого автомобилем косогора – при движении по косогору без бокового скольжения колѐс более, чем на ширину профиля шины.

7.Угол гибкости в вертикальной β и горизонтальной α плоскостях. Для

прицепного автопоезда углами гибкости являются углы возможного отклонения дышла прицепа от оси тягово-сцепного устройства автомобиля – тягача. Для седельного автопоезда углы гибкости определяются предельными положениями продольных осей автомобиля – тягача и полуприцепа в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

8.Поперечный радиус проходимости Rп – радиус цилиндра, касательного

кколѐсам одного моста и проходящего через точку контура нижней части автомобиля, определяет проходимость через неровности, ширина которых соизмерима с колеѐй автомобиля и должен быть возможно меньшим.

8.Угол перекоса мостов γ – сумма углов поворота осей переднего и заднего мостов относительно продольной оси автомобиля.

10.Коэффициент совпадения следов передних и задних колѐс ηс=всп/всз (всп, всз – ширина следа соответственно за передними и задними

колѐсами).

11.Ширина рва и высота вертикальной стенки.

К оценочным показателям опорной проходимости относятся: сцепная

масса (mвк), коэффициент сцепной массы (кθ=Gвк/Ga), удельная мощность, мощность сопротивления качению, мощность колееобразования, полная сила тяги, свободная сила тяги, коэффициент свободной силы тяги, сила тяги на

крюке, удельная сила тяги на крюке, тяговая мощность на крюке и удельная тяговая мощность на крюке.

Критерием предельного уровня проходимости является способность преодоления труднопроходимых участков грунта.

Обобщѐнные показатели проходимости

122

Имея в виду, что в предельном случае движение можно считать равномерным с небольшой скоростью (Рв~0) получим уравнение проходимости

кθ·θх>(tgα+f).

Однако, это выражение не учитывает трѐх важных особенностей, оказывающих влияние на проходимость.

1. Значение кθθх характеризует максимально возможное сцепление ведущих колѐс с грунтом. Оно справедливо при условии, что у всех ведущих колѐс коэффициенту сцепления θх одинаковы. Но это не обеспечивается ни свойством грунта, ни параметрами автомобиля, поэтому вместо θх вводим обобщѐнный коэффициент сцепления

θх ср=ΣRxi вк max /ΣRzi вк.

2. Суммарный коэффициент сопротивления f=fм+fг.

Для ведущих колѐс сила сцепления с грунтом не равна полной окружной силе (тяговой), так как часть последней затрачивается на преодоление внутренних потерь в шине, характеризующихся коэффициентом качения fш.

Следовательно, из значения f должна быть исключена составляющая, вызываемая затратами энергии на внутреннее трение в шинах ведущих колѐс.

3. При движении по сильно деформированному грунту возможно погружение автомобиля на глубину большую, чем дорожный просвет. Эта особенность не очень характерна для автомобилей общетранспортного назначения, поэтому

кθ·θх ср>[tgα+fг+(1-кθ)fш].

и рассматриваем это уравнение, как критерий проходимости автомобиля. Для сравнительной оценки проходимостей автомобилей в определѐнных грунтовых условиях можно использовать обобщѐнный показатель

проходимости, полученный из предыдущего неравенства

П=tgαmax=кθ·θx ср-fг-(1-кθ)fш .

П – показатель проходимости, численно равный тангенсу максимального угла подъѐма на данном грунте или запасу полной тяговой силы по сцеплению.

Чем выше кθ, тем выше проходимость. Наибольшее значение кθ=1 принадлежит полноприводным автомобилям (4х4, 6х6, 8х8).

Для дорожных автомобилей (4х2, 6х2, 8х4) кθ=0,46…0,8.

У не гружѐных легковых и грузовых заднеприводных автомобилей коэффициент сцепной массы меньше, чем у нагруженных – проходимость у последних лучше, а у переднеприводных легковых автомобилей – хуже.

Обобщѐнный коэффициент сцепления θхоб определяет коэффициент сцепления ведущих колѐс, нагрузками на них и условиями распределения крутящего момента от двигателя к ведущим колѐсам.

Методика сравнительной оценки проходимости автомобилей основана на рассмотрении конструктивных параметров и показателей без рассмотрения

123

грунтовых условий. Всего выделено 12 конструктивных параметров и показателей:

-минимальное давление на грунт Pmin, кПа;

-дорожный просвет Н, см;

- коэффициент насыщения протектора кн; - высота грунтозацепов ∆пр, см;

-коэффициент сцепной массы кθ;

-коэффициент блокировки дифференциала ведущих колѐс λ;

-динамический фактор Dmax;

- продольный радиус проходимости R5 ;

Обобщѐнный сравнительный показатель проходимости вычисляют по формуле:

кв8·N1уд

+ кв9 ·r1c + кв10· γ12 + кв11· γ13 + кв12·R15 .

квi – коэффициенты весомости параметров (определяются на основе экспертного метода).

Р1min, Н11…R15 – относительные величины параметров (определяются по отношению к максимальному или минимальному значению из всех рассматриваемых значений).

Управление автомобилем является главной производственной функцией водителя. Управление – целенаправленная организация процесса движения.

Процесс поворота состоит из входа в поворот, движения с постоянным радиусом и выхода из поворота.

Анализ особенностей криволинейного движения автомобиля в различных условиях позволяет выделить два режима поворотов: с малыми радиусами и невысокими скоростями – характеризующий, в основном, маневренность и с большими радиусами – высокими скоростями – характеризует устойчивость и управляемость.

Движение автомобиля как механической системы может определяться траекторией какой либо еѐ точки, углом поворота некоторой прямой, связанной с системой относительно выбранной системы координат и перемещениями отдельных элементов системы относительно направляющей точки.

При теоретическом изучении управляемости одиночного автомобиля в качестве направляющей точки удобно выбирать центр его масс, а для автопоезда центры масс его звеньев. Зная ускорение центров масс, можно непосредственно определять силы инерции, действующие на систему.

124

В качестве прямой для автомобиля принимают его продольную ось, положение которой, определяют курсовым углом -γ- между еѐ проекцией на плоскость дороги и неподвижной прямой, принадлежащей этой плоскости.

Силы, возникающие в результате управляющего воздействия курсовых и боковых параметров, являются кинематической реакцией автомобиля на управляющее воздействие.

Для поворота рулевого колеса водитель должен создавать момент, значение которого зависит от изменений параметров движения. Сопротивление повороту рулевого колеса называется силовой реакцией автомобиля на управляющее воздействие.

Характер функциональной зависимости между управляющими воздействиями и реакциями на них может служить оценкой свойств автомобиля как управляющего объекта. Управляемостью называют совокупность свойств, определяющих характеристики кинематических и силовых реакций на управляющие воздействия.

Оценочными показателями устойчивости управления являются6

1.Устойчивость управления траектории, балл;

2.Устойчивость курсового управления, балл;

3.Устойчивость управления траекторией при торможении, балл;

4.Устойчивость курсового управления при торможении, балл;

5.Предельная скорость выполнения маневра Vпр км/ч;

6.Скорость начала снижения устойчивости курсового управления траекторией

Vтр км/ч;

7. Скорость начала снижения устойчивости курсового управления Vкурс км/ч.

Показатели 1…4 определяют в эксплуатационных режимах движения со скоростями Vmax на специальных дорогах.

При оценке показателей 3 и 4 торможение происходит от V0 до V=0,5V0. На основании протоколов испытаний определяют комплексные оценки устойчивости управления.

Показатели 5…7 определяют при испытаниях на критических режимах движения, которые заключаются в в выполнении заданных разметкой манѐвров.

По субъективным оценкам контролѐра и водителя выставляется комплексная оценка устойчивости управления в баллах при различных скоростях движения м строится график.

Кроме того имеется целый ряд показателей и характеристик, из которых для оценки управляемости могут быть выделены следующие:

-характеристика статической траекторной управляемости;

-характеристика “рывок руля”;

-характеристика выход из поворота;

-характеристика лѐгкость рулевого управления;

-предельная скорость входа в заданный поворот;

125

-критические скорости Vкр.ω по курсовой устойчивости и Vкр.ап автопоезда по влиянию прицепа.

Скорости Vкр.θ соответствуют установившемуся круговому движению по дороге с заданным радиусом поворота R и угла β поперечного наклона

плоскости дороги к горизонту. Скорость Vкр.ω соответствует прямолинейному или установившемуся круговому движению по горизонтальной дороге.

Критической скоростью Vкр ап называют установившуюся скорость прямолинейного движения автопоезда, при которой влияние прицепа в каждую сторону превышает 3 % его габаритной ширины.

Унас при испытании новых автомобилей используют следующие оценочные показатели:

-коэффициент поперечной устойчивости – ηпу ;

-угол статической устойчивости по опрокидыванию – ε;

-угол крена ψкр;

-устойчивость по опрокидыванию (в баллах);

-скорость появления курсовых колебаний Vкк;

-скорость начала снижения устойчивости против опрокидывания Vопр. На рис. 10 представлены силы, действующие на автомобиль при расчѐте

устойчивости.

Рис. 10. Схема сил устойчивости автомобиля

с – центр масс,

128

РИУ – сила инерции,

ΣRун, ΣRув – боковые реакции,

Β – критический угол косогора по боковому скольжению.

Условия устойчивости, при которых происходит боковое опрокидывание

– достижение равенства нулю реакций внутренних колѐс обоих мостов. Для его выполнения достаточно равенства опрокидывающего момента поперечных сил на плече hg и восстанавливающего момента силы тяжести на плече m, равным расстоянию от прямой, соединяющей центры контактов наружных колѐс заднего и переднего мостов, до проекции на дорогу центра масс.

При движении на вираже это равенство запишется так:

(РИУ·cosβ - Ga·sinβ)hg)=(Ga·cosβ+РИУ·sinβ)m.

по устойчивости невозмущѐнное движение автомобиля. Vкр.оп=2,21 BR / hд R ; (β=0) – на горизонтальной дороге.

Одной из задач управления является ориентирование в пространстве продольной оси автомобиля, т.е. обеспечение его курсового положения, определяемого курсовым углом γ. В зависимости от цели управления водитель в результате управляющего воздействия стремится или поддержать угол γ постоянным, или изменять его определѐнным образом.

Кроме управляющих сил, на автомобиль действуют возмущения, вызывающие отклонения угла γ от задаваемого. К возмущениям относятся и погрешности воздействия водителя на рулевое колесо, возникающей вследствие того, что он судит о правильности воздействия только по реакции на него, которая всегда несколько отстаѐт по отношению к воздействию.

Любые посторонние боковые силы, действующие на колѐса, изменяют направление движений по сравнению с задаваемым водителем и изменяют курсовое положение автомобиля.

В результате изменения направления качения колѐс изменяется угол γ, причѐм без дополнительного управляющего воздействия автомобиль не может возвратиться к прежнему положению. Следовательно, по курсовому углу автомобиль как чисто механическая система всегда неустойчив.

Внешние силы, действующие на автомобиль помимо управляющих, всегда являются для водителей случайными и неизвестными. Вызываемые ими отклонения в траектории движения и курсовом положении могут быть устранены лишь в результате управляющих воздействий. Необходимое число и величина корректирующих поворотов рулевого колеса (подруливание) зависит как от величины и характера приложения случайных сил, так и от характера реакции автомобиля на возмущения, что зависят от конструктивных особенностей автомобиля.

Маневренностью называется группа свойств, характеризующих возможность автомобиля изменять заданным образом своѐ положение на ограниченной площади в условиях, требующих движения по траекториям

129

большой кривизны с резким изменением направлений, в том числе и задним ходом.

Маневренность может быть охарактеризована следующими оценочными показателями:

- Минимальный радиус поворота автомобиля – тягача Rmin.. Расстояние от центра поворота до оси следа, переднего забегающего колеса при максимальных углах поворота управляемых колѐс.

-Внешний габаритный радиус поворота Rгаб.max. Замеряют для тех же условий по точке автомобиля, наиболее удалѐнной от центра поворота.

-Внутренний габаритный радиус Rгаб.min. Определяют по точке наиболее приближѐнной к центру поворота. Величины Rmin, Rгаб.max, Rгаб.max характеризуют площадь, необходимую для маневрирования и разворота автопоезда.

-Поворотная ширина автомобиля по следу колѐс Вп. Разность самого большого и самого малого радиусов поворота по осям следов соответствующих колѐс ( наиболее удалѐнного и наиболее приближѐнного к

центру поворота) определяет Вп.

Габаритная полоса движения Вгаб равна разности радиусов поворота точек, наиболее удалѐнной и наиболее приближѐнной к центру поворота, т.е.

Вгаб=Rгаб.max- Rгаб.min.

-Удельная тяговая сила Фп при повороте. Необходимая для совершения поворота сила определяется отношением тяговой силы на ведущих колѐсах к силе тяжести автомобиля при повороте его с минимальным радиусом, а также

сминимальной устойчивой скоростью Vmin~35 км/ч.

-Коэффициент использования сцепной силы колѐс Кθi при повороте. Коэффициентом Кθi одного моста при повороте называется отношение суммарной силы, действующей в контакте этих колѐс к потенциально возможной силе по сцеплению.

Показатели Фп и Кθi не нормируются. Чем меньше это отношение, тем выше потенциальная возможность автопоезда к совершению крутых поворотов.

-Усиление на рулевом колесе. Этот параметр измеряют при плавном повороте управляемых колѐс автомобиля из нейтрального положения до упора в одну и другую стороны.

-Сложность осуществления управляемого движения задним ходом. Минимальный радиус поворота для двухосного автомобиля-тягача при

V<5 км/ч, Rmin=L(Sinθн max), где:

θн max – максимальный угол поворота переднего наружного управляемого колеса;

L – расстояние между осями автомобиля. Для трѐхосного автомобиля-тягача

Rmin= (R 0,5B)2 (L Cт )2 ,

R – радиус поворота,

Ст – смещение центра поворота тягача относительно его заднего моста.

130