Поперечная устойчивость автомобиля с грузом и устойчивость груза в кузове автомобиля Поперечная устойчивость автомобиля с грузом

Характерным случаем нарушения поперечной устойчивости автомобиля с грузом является поперечное опрокидывание автомобиля или боковое скольжение колес. При этом боковое скольжение колес передней и задней осей может начаться не одновременно. В зависимости от условий движения, распределения нагрузок на оси и от наличия тяговых или тормозных сил боковое скольжение могут получить колеса только одной оси (занос автомобиля).

На рис. 9 показана схема сил, прилагаемых к центру тяжести автомобиля с грузом, соотношение между которыми определяет устойчивость данного автомобиля. При угле поперечного уклона дороги  условие поперечного опрокидывания автомобиля с грузом выражается в виде

, (1)

где – колея автомобиля, м;– расстояние до центра масс автомобиля с грузом, м.

Условие бокового скольжения автомобиля с грузом

, (2)

где – коэффициент сцепления колос с дорогой.

Рис. 9. Схема сил, приложенных к центру масс автомобиля, определяющих

его устойчивость

Если угол больше угла, определяемого по уравнению (2), бокового скольжения не будет, если меньше, – боковое скольжение возможно.

Сопоставляя уравнения (1) и (2), приходим к выводу, что если

, (3)

то боковое скольжение будет предшествовать поперечному опрокидыванию. Если же

, (4)

то автомобиль при наличии достаточных силовых воздействий будет опрокидываться.

При прямолинейном движении условие, определяющее возможность поперечного опрокидывания, находим из выражения

,

где – угол поворота передних колес;– коэффициент;– расстояние о задней оси до центра тяжести автомобиля с грузом.

Из этого следует, что если при прямолинейном движении дать хотя бы весьма малый, но резкий поворот управляемым колесам, то возможно опрокидывание автомобиля с грузом. Соответствующая угловая скорость поворота управляемых колес будет тем ниже, чем меньше колея и база автомобиля и чем выше скорость его движения.

При расположении в прицепе или полуприцепе нескольких грузов поперечную устойчивость проверяют в случаях, когда ЦМ от уровня автодороги находится на расстоянии более 2300 мм или наветренная поверхность автомобиля с грузом превышает 50 м².

Рис. 10 Схема для определения центра масс полуприцепа с грузом

Высоту общего ЦМ автомобиля с грузом (рис. 10) определяют из выражения:

,

где ,, …,– сила тяжести каждого груза, кН;,, ....,– высота ЦМ каждого груза над уровнем автодороги, мм; – сила тяжести порожнего автомобиля (прицепа или полуприцепа), кН; – высота ЦМ порожнего автомобиля.

Поперечная устойчивость груженого автомобиля обеспечивается, если удовлетворяется неравенство

,

где – дополнительная вертикальная нагрузка на колесо от действия центробежных сил и сил ветра, кН; – статическая нагрузка колеса на дорогу, кН.

Статическая нагрузка , когда ЦМ груза находится в вертикальной плоскости, проходящей через поперечную ось

.

При поперечном смещении ЦМ груза b от вертикальной плоскости, в которой находится продольная ось, статическая нагрузка

,

где – число колес; – поперечное смещение ЦМ груза от вертикальной плоскости, в которой лежит продольная ось, м; – половина расстояния колеи автомобиля.

Если же ЦМ груза смещен в продольном направлении от вертикальной плоскости, в которой находится поперечная ось автомобиля (прицепа или полуприцепа), вначале определяют меньшую нагрузку на оси автомобиля, а затем статическую нагрузку:

.

При поперечном смещении ЦМ груза b

,

где – меньшая нагрузка от груза на ось, кН:

,

где – число колес одной оси автомобиля;– продольное смещение ЦМ груза от вертикальной плоскости, в которой находится поперечная ось автомобиля.

Затем определяют дополнительную вертикальную нагрузку на колесо:

,

где – равнодействующая ветровой нагрузки на части груза, выступающие за пределы кузова, кН; – высота приложения равнодействующей ветровой нагрузки над уровнем автодороги, м; – суммарный момент, учитывающий воздействие ветра на кузов и поперечное смещение ЦМ груза за счет деформации рессор.