Мал.153 Сили, які виникають під час руху на повороті
Gа - вага автомобіля;
Рвц - відцентрова сила;
Рі - сила інерції;
Ро - сила опору бокового ковзання
Центр ваги та його вплив на стійкість автомобіля
Центр ваги (ЦВ) - умовна точка, до якої прикладена рівнодіюча сила тяги.
Розміщення центра ваги залежить від компоновки вузлів та агрегатів автомобіля, від характеру вантажу і його розміщення на автомобілі.
На незавантаженому вантажному автомобілі навантаження на передню вісь приблизно дорівнює 40%, а на задню - 60%, на завантажений відповідно 30% і 70%. На легкових автомобілях навантаження розподіляється] приблизно порівну.
Чим вище розміщений центр ваги, тим менш стійким буде автомобіль. Чим вище розміщений центр ваги і чим більший нахил дороги, тим скоріше порушиться стійкість, і автомобіль може перекинутись. Особливе небезпечними є рідкі вантажі, повністю не заповнені цистерни, так як під час гальмування рідина переміщається вперед, збільшуючи навантаження на передню вісь.
Під стійкістю автомобіля розуміють його властивості протистояти занесенню, ковзанню, перекиданню. Розрізняють стійкість поздовжню і поперечну, прямолінійного або криволінійного руху.
Повздовжня стійкість означає спроможність автомобіля протистояти його перекиданню навколо передньої і задньої осей. Порушення повздовжньої стійкості автомобіля виникає під час руху на підйомі або схилі, при різкому розгоні або гальмуванні, зміщенні вантажу на одну з осей.
Поперечна стійкість автомобіля - це його здатність рухатися без перекидання відносно правих або лівих коліс через відсутність бокового ковзання.
Під час руху по прямій повздовжня і поперечна стійкість автомобіля забезпечується за умови, що лінії дії сили ваги не виходять за межі параметрів точок опори (мал. 154).
Мал.154 Забезпечення стійкості:
а - повздовжньої; б - поперечної
Якщо лінія дії сили ваги перетинається з поверхнею дороги за межами площі обмеженої точками опори коліс, то автомобіль може втратити стійкість і перекинутись (мал. 155).
Мал. 155 Втрата стійкості
а-повздовжньої; б-поперечної
Порушення поперечної (курсової) стійкості під час прямолінійного руху проявляється у самовільних змінах напряму руху автомобіля із-за несправностей підвіски або керма.
Дуже небезпечна втрата курсової стійкості при великій швидкості. Змінивши напрям руху і відхилившись навіть на невеликий кут, автомобіль може через короткий час опинитись на смузі зустрічного руху.
Опір повітря, сили опору котіння та підйому. Сила інерції
Сила опору повітря залежить від швидкості руху, площі лобово опору або поперечних розмірів автомобіля та обтічності транспортно засобу. Опір повітря складається із слідуючих складових: лобового опору поява, як наслідок, різниці тиску на середню і задню поверхню автомобіля опору, що створюється виступаючими частинами: дзеркалами, крилами дверними ручками, декоративними елементами та ін.; опору, що виникає при проходженні повітря через радіатор і підкапотний простір; тертя зовнішніх поверхонь об зустрічний струмінь повітря: опору різниці тиску зверху і знизу автомобіля.
Сила опору повітря залежить від швидкості руху автомобіля. При 1 збільшенні швидкості руху збільшується і сила опору. Сила опору повітря залежить від форми кузова. Тому легкові автомобілі мають більш обтічну форму, ніж вантажні.
Наявність причепа збільшує силу опору повітря внаслідок значного завихрення повітряних потоків між тягачем і причепом, а також збільшення відносної поверхні тертя. Кожний із причепів збільшує опір повітря і чверть порівняно з самим автомобілем.
Сила опору котіння виникає від затрат енергії на деформацію дороги (створення колії*), на згин шин коліс, тертя між покриттям дороги і колесам при їх русі по проїзній частині.
Сила опору котіння визначається силою ваги автомобіля, куто підйому та коефіцієнтом опору котіння.
де: Рк - сила опору котіння;
Gі - вага автомобіля;
f- коефіцієнт опору котіння;
а - кут підйому
Під час руху на підйом сила опору котінню коліс зменшується порівняно з горизонтальним рухом тим більше, чим крутіший підйом. Це пояснюється тим, то під час руху на підйом перпендикулярно до дороги діє не вся повна маса автомобіля, а тільки її частина, яка зменшується пр збільшенні кута підйому.
де: Рп - сила опору підйому;
G - маса автомобіля;
а - кут підйому
Під час руху автомобіля на спуску сила опору підйому є рушійною, тому її враховують із знаком "мінус". На підйомі вона є силою опору і враховують її знаком "плюс".
Крім сили опору котіння, підйому і опору повітря на рух автомобіля діє сила інерції.
Сила інерції, величина якої складається із сили, необхідної для прискорення маси автомобіля в його поступальному русі і сили, необхідної для кутового прискорення обертальних частин автомобіля.
Під час прискорення сила інерції направлена проти руху, а під час уповільнення по ходу руху.
де: Рі - сила інерції;
G - маса автомобіля;
g - 9,8м/с2 - прискорення земного тяжіння;
j - прискорення автомобіля (м/с2)
Зміна швидкості руху супроводжується перевагою сили інерції, її величина тим більша, чим більша маса автомобіля.
Сили інерції змінюються в процесі руху автомобіля у відповідності до змін прискорення. Для переборення сили інерції, при розгоні, витрачається велика частина сили тяги. її величина тим більша, чим більша маса автомобіля і його прискорення.
Під час руху автомобіля накатом та при гальмуванні сила інерції виконує роль рушійної.