МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

І Н С Т Р У К Ц І Я

до лабораторної роботи

ВИЗНАЧЕННЯ ПОКАЗНИКІВ СТАТИЧНОЇ СТІЙКОСТІ

АВТОМОБІЛЯ НА КОСОГОРІ

з дисципліни “Експлуатаційні властивості автомобілів і тракторів” для студентів базового напрямку 6.0902 “Інженерна механіка”

за фаховим скеруванням 7.090211 “Колісні та гусеничні транспортні

засоби” та з дисципліни “Автомобілі”для курсантів базового напрямку 6.0902 “Інженерна механіка” за фаховим скеруванням 7.090228

“Автомобілі та автомобільне господарство”

“Застосування та управління діями автомобільних підрозділів” і “Автомобільна техніка військ (сил)”.

Львівська політехніка

Львів, 2000

Інструкція до лабораторної роботи “Визначення показників статичної стійкості автомобіля на косогорі”.

з дисципліни “Експлуатаційні властивості автомобілів і тракторів” для студентів базового напрямку 6.0902 “Інженерна механіка” за фаховим скеруванням 7.090211

“Колісні та гусеничні транспортні засоби” та з дисципліни “Автомобілі” для курсантів

базового напрямку 6.0902 “Інженерна механіка” за фаховим скеруванням 7.090228 “Автомобілі та автомобільне господарство”

“Застосування та управління діями автомобільних підрозділів” і “Автомобільна техніка військ (сил)”.

(Упор. В.А.Дем’янюк. –

Львів: Вид-во Держ. ун-ту “Львівська політехніка”, 2000. –

Упорядник: В.А.Дем’янюк, доц.,канд.техн.наук

Рецензенти: О.Й. Гутта, доц.,канд.техн.наук

В.М.Хрунь, доц., канд.техн.наук.

Відповідальний

за випуск Л.В.Крайник, д.т.н., проф.

Мета роботи – вивчити показники стійкості автомобіля на дорозі з поперечним та поздовжнім нахилом.

Задача роботи – набути навики експериментального визначення показників стійкості на косогорі і дослідити вплив на них різних факторів.

В результаті проведення роботи студенти повинні знати методику визначення показників стійкості автомобіля на косогорі; вміти аналізувати вплив різних факторів на показники стійкості автомобіля на косогорі; отримати навики практичного визначення показників стійкості автомобіля на косогорі.

1. ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ

Втрата автомобілем стійкості на косогорі (поперечному чи поздовжньому нахилі дороги) відбувається у вигляді ковзання коліс або перекидання автомобіля. В залежності від напряму ковзання або перекидання розрізняють поздовжню і поперечну стійкість.

У відповідності з цим будемо розрізняти наступні показники стійкості автомобіля на косогорі:

_к – критичний кут косогору, що відповідає початку поперечного ковзання коліс;

_п – критичний кут косогору, що відповідає початку перекидання автомобіля;

_1к і _2к – критичний кут косогору, що відповідає початку поздовжнього ковзання коліс при русі автомобіля відповідно на схилі і на підйомі.

_1п і _2п – критичний кут косогору, що відповідає початку поздовжнього перекидання автомобіля відповідно відносно передньої і задньої осей.

Форма порушення стійкості автомобіля (ковзання або перекидання) визначається співвідношенням між конструктивними параметрами автомобіля і коефіцієнтом зчеплення коліс з дорогою .

Більш ймовірним і небезпечнішим є порушення поперечної стійкості, що виникає під дією поперечної складової сили ваги автомобіля.

Значення критичних кутів _к і _п визначаються з виразів:

(1.1)

(1.2)

де В – колія автомобіля; h – відстань від центру мас автомобіля до опорної площини.

Перекидання автомобіля є небезпечнішим у порівнянні з ковзанням коліс, тому конструктивні параметри автомобіля необхідно вибирати таким чином, щоб ковзання коліс випереджало перекидання. Для забезпечення цього необхідно витримати умову

(1.3)

Втрата поздовжньої стійкості автомобіля хоча і малоймовірна, але тим не менше, може виникнути для автомобілів з високо розташованим центром мас, а також для автомобілів, центр мас яких знаходиться близько від однієї з осей.

Значення критичних кутів _1к і _1п при русі автомобіля на схилі визначаються з виразів:

(1.4)

(1.5)

Вирази для визначення критичних кутів _2к і _2п при русі автомобіля на підйомі мають вигляд:

(1.6)

(1.7)

де a і b – відстані від центру мас автомобіля відповідно до передньої і задньої осей.

Для того, щоб у цих випадках ковзання коліс випереджало перекидання автомобіля, необхідно виконати наступні умови:

при русі на схилі

  ; (1.8)

при русі на підйомі

  . (1.9)

Наведені співвідношення отримані з умови, що підвіска автомобіля є абсолютно жорсткою. У реальному автомобілі під дією поперечної сили пружні елементи підвіски з однієї сторони автомобіля розвантажуються, а з протилежної – навантажуються. У результаті цього кузов автомобіля повертається відносно осі крену, причому кут крену кузова тим більший, чим більше плече крену (відстань від центру мас автомобіля до осі крену).

У моделі автомобіля, яка використовується у лабораторній роботі, вісь крену знаходиться у площині, що проходить через осі передніх і задніх коліс. Таким чином, у даному випадку плече крену h_к дорівнює

h_к = h – r,

де r – радіус колеса.

Для автомобіля з пружною підвіскою критичний кут косогору, що відповідає початку перекидання автомобіля, можна розрахувати за формулою

(1.10)

де q – коефіцієнт, що враховує пружність підвіски.

Для жорсткої підвіски q = 1, а для пружної q  1 і його можна наближено визначити з виразу

де G – сила ваги автомобіля, H;

С – сумарна кутова жорсткість передньої та задньої підвісок, H м/рад.

Отже, для реального автомобіля з пружною підвіскою критичний кут косогору _п^/ , що відповідає початку перекидання автомобіля, буде меншим, ніж відповідний кут _п, отриманий з умови абсолютної жорсткості підвіски.

2. Опис лабораторного пристрою.

До складу лабораторного пристрою входить платформа зі змінним кутом нахилу і модель автомобіля.

Платформа 5 (рис. 2) складається з двох ділянок – ділянки 4 з високим коефіцієнтом зчеплення (цементнобетонне покриття) і ділянки 7 з меншим коефіцієнтом зчеплення (металічне покриття). Платформа 5 шарнірно встановлена на осі 2 і має з однієї сторони противагу 1, що врівноважує її масу, а з іншої - напрямний стрижень 8 з фіксатором 9. Кутове положення платформи вимірюється кутоміром 6. Для зміни кута нахилу платформи необхідно відкрутити фіксатор 9 і прикласти невелике зусилля (вверх або вниз) до правого кінця платформи, після чого затягнути гвинт фіксатора.

До платформи кріпляться дві упорні пластини 3 з еластичними накладками, які запобігають повному перекиданню автомобіля і зсуву його за межі платформи.

Модель автомобіля (рис. 1) складається з кузова 4 і колісної платформи 6, між якими розташовані чотири пружини 5, що імітують підвіску автомобіля. Розпорні гвинти 7 вимикають пружини лівого борту автомобіля, що дає можливість імітувати жорстку підвіску при нахилі автомобіля вліво. Гвинт 2 разом з направляючими 1 і 3 служить для зміни висоти центру мас автомобіля, котру вимірюють при виконанні лабораторної роботи за умовною цифровою шкалою, нанесеною на передню направляючу 1. При побудові графіків необхідно перейти від умовних цифрових значень, нанесених на направляючу 1, до дійсних значень висоти центру мас, використовуючи співвідношення, см:

для автомобіля без вантажу

h_o = m_o + n_o h_умов;

для автомобіля з вантажем

h_н = m_н + n_н h_умов.

Значення параметрів m_o, n_o, m_н і n_н наведені у паспортних даних лабораторного пристрою.

1

2

3

4

7

5

6

Рис 1. Модель автомобіля

Рис.2. Платформа зі змінним кутом нахилу.

У таблиці наведені значення h_умов, для кожного з яких необхідно розрахувати дійсні значення h_o і h_н і занести їх у таблицю.

У паспортних даних лабораторного пристрою наведені також значення координат центру мас автомобіля без вантажу / а_о і b_о /, з вантажем / а_н і b_н / і значення колії автомобіля В.

Завантаження кузова автомобіля здійснюється призматичним вантажем.

3. Методика виконання лабораторної роботи.

1. Зняти вантаж з кузова автомобіля і опустити кузов за допомогою гвинта 2 у крайнє нижнє положення /цифра 2 на передній напрямній 1/.

2. Встановити автомобіль на металічну ділянку платформи лівим бортом до противаги /імітація жорсткої підвіски/.

3. Плавно піднімаючи платформу, визначити по кутоміру 6 кут , при якому починається ковзання або перекидання автомобіля. Занести значення кута  в таблицю /якщо порушеня стійкості автомобіля відбувається у формі перекидання, то цифрове значення кута рекомендується обвести кільцем/.

4. Повторити п.п. 2 і 3, встановлюючи автомобіль послідовно по відношенню до противаги правим бортом /імітація пружної підвіски/, передньою частиною і заднім бортом, а отримані значення, що відповідають кутам ^/, ₁, ₂, занести в таблицю.

5. Повторити п.п.2…4, збільшуючи послідовно висоту центру мас h_умов на одиницю, аж до 9.

6. Повторити п.п.2…5 при встановленні автомобіля на цементнобетонній ділянці платформи.

7. Повторити п.п.1…6 з вантажем на кузові автомобіля.

8. Побудувати залежності кутів , ^/, ₁ і ₂ від дійсних значень h_o і h_н, наносячи на одному графіку по чотири кривих, що відносяться до одного вагового стану і одного значення коефіцієнта зчеплення.