1.2.1 Поперечная устойчивость на вираже

При движении на вираже (рисунок 1.7) боковое скольжение автомобиля может начаться при условии:

Р_б = Р_сц,

где Р_б – боковая сила, действующая на вираже, или:

.(1.14)

Подставим в указанное выражение значение поперечной составляющей P_y центробежной силы и, выполнив ряд преобразований, определим критическую скорость автомобиля по заносу на вираже, км/ч:

.(1.15)

Рисунок 1.7 – Движение автомобиля на вираже

Зависимости υ_зв от R и φ_y аналогичны приведенным на рисунке 1.2. Опрокидывание автомобиля при движении на вираже возможно при условии равенства опрокидывающего и восстанавливающего моментов:

M₀ = M_в,

или:

.(1.16)

Подставим значение силы P_y и, выполнив соответствующие преобразования, найдем критическую скорость автомобиля по опрокидыванию на вираже, км/ч:

.(1.17)

Зависимости υ_ов от радиуса R и высоты h_ц аналогичны представленным на рисунке 1.3.

В приведенных ранее формулах для показателей поперечной устойчивости автомобиля не учитываются эластичность его шин и подвески и, следовательно, поперечный крен кузова. В процессе эксплуатации при действии боковой силы возникает поперечный крен кузова. Угол крена кузова не превышает 8…10°, но он существенно ухудшает поперечную устойчивость автомобиля, что способствует его опрокидыванию. Так, например, значения критического уклона дороги по опрокидыванию с учетом бокового крена кузова на 10…15% меньше, чем без учета крена. [1]

1. 1.3 Продольная устойчивость автомобиля

При нарушении продольной устойчивости автомобиль может опрокинуться относительно оси передних или задних колес, а также скользить в продольном направлении.

Опрокидывание вокруг осей колес возможно только у автомобиля с очень короткой базой и высоким расположением центра тяжести. Однако для большинства современных автомобилей, имеющих низкое расположение центра тяжести, опрокидывание в продольной плоскости маловероятно. Возможно лишь продольное скольжение, вызванное буксованием ведущих колес, что более вероятно для автопоездов.

В связи с этим показателем продольной устойчивости автомобиля является критический угол подъёма по буксованию α_б.

Определим критический угол подъёма по буксованию для автомобиля. С этой целью рассмотрим равномерное движение автомобиля на максимальном подъёме (рисунок 1.8), так как разгон на нем невозможен. При преодолении максимального подъёма скорость движения автомобиля небольшая, поэтому силой сопротивления воздуха P_в пренебрегаем. При этом сцепление ведущих колес с дорогой полностью используется касательной реакцией дороги

(R_x2 = P_сц = R_z2φ_x), а касательной реакцией дороги на передних колесах пренебрегаем, так как она мала по сравнению с касательной реакцией R_x2.

Рисунок 1.8 – Схема для определения критического угла подъема по буксованию

Из условий равновесия автомобиля следует, что:

,

где L – база автомобиля;

l₁ – расстояние от центра тяжести до вертикальной плоскости размещения передней неподрессоренной массы.

.

Максимальное значение касательной реакции дороги на ведущих колесах автомобиля ограничена сцеплением колес с дорогой:

. (1.18)

Подставим в это выражение значения реакции дороги R_z2 и R_x2 и разделим обе части уравнения на cosα. Учитывая в данном случае, что α = α_б, определим критический угол подъёма по буксованию:

.(1.19)

Критическим углом подъёма по буксованию называется предельный угол, при котором ещё возможно движение автомобиля на подъёме без буксования ведущих колес. [1]