Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на устойчивость автомобиля

Влияние различных факторов на устойчивость автомобиля.

В условиях эксплуатации чаще происходит нарушение поперечной устойчивости автомобиля (занос, опрокидывание), которое более опасно, чем нарушение продольной устойчивости.

Рис. 28. Проверка тормозных свойств автомобиля на тормозном стенде.

менее 0,4 у автомобиля первыми блокируются задние колёса, что может привести к потере устойчивости автомобиля.

При торможении на дорогах с более высоким коэффициентом сцепления у автомобиля первыми доводятся до юза передние колёса. Следствием этого может быть потеря управляемости автомобиля.

может произойти опрокидывание автомобиля при действии боковой силы. Это наиболее

вероятно при движении автомобиля на поворотах малого радиуса при отсутствии виражей

вследствие уменьшения критической скорости автомобиля по опрокидыванию.

обледенение) значительно уменьшается сцепление колёс с дорогой, что может привести к

Наименьшие радиусы поворотов дорог составляют 30 м. Для повышения устойчивости

автомобиля на поворотах с небольшими радиусами создают виражи – поперечные уклоны

дороги, направленные к центру поворота.

продольной осью автомобиля сила инерции, возникающая при торможении, создаёт

поворачивающий момент, что может привести к заносу автомобиля.

Торможение автомобиля двигателем, который не отсоединяется от трансмиссии и работает на

компрессорном режиме, обеспечивает устойчивость автомобиля против заноса.

При комбинированном торможении автомобиля (совместно тормозными механизмами колёс и

двигателем) повышается его поперечная устойчивость. Комбинированный способ торможения

автомобиля необходимо применять на дорогах с малым коэффициентом сцепления колёс с

Источник

Устойчивость автомобиля. Опрокидывание и его причины

Устойчивость – это совокупность свойств, определяющих критические параметры по устойчивости движения и положения автомобильного транспортного средства (АТС) или его звеньев.

Признаком потери устойчивости является скольжение АТС или его опрокидывание. В зависимости от направления скольжения или опрокидывания АТС различают поперечную и продольную устойчивость.

Во время движения автомобиль имеет инерцию, а в момент начала поворота, помимо центробежной силы возникает дополнительная поперечная сила (составляющая сила инерции), направленная в том же направлении, что и центробежная сила. При очень большой скорости движения и резком повороте (поперечная составляющая сила инерции и центробежная) суммарная сила может привести даже к опрокидыванию автомобиля.

Поперечная сила С стремится нарушить устойчивость автомобиля, а сила G стремится удержать его в устойчивом положении. Колеса образуют крайние опоры автомобиля, а центр тяжести (ЦТ) расположен на равном удалении от правого и левого колес и на определенной высоте hn от поверхности дороги. Чем выше центр тяжести и уже колея автомобиля, тем больше он подвержен опасности опрокидывания.

Рис. Схема сил влияющих на поперечную устойчивость автомобиля

Опрокидывание автомобиля

Опрокидывание автомобиля может произойти как в продольной, так и в поперечной плоскости.

Опрокидывание в продольной плоскости относительно задней оси происходит в момент, когда сила давления передних колес на дорогу уменьшается до нуля. Практически до начала опрокидывания наступает буксование колес на подъеме, автомобиль сползает назад вследствие недостаточного сцепления колес с дорогой.

Возможно переворачивание автомобиля вперед при резком торможении на крутом спуске, если автомобиль имеет короткую базу и высоко расположенный центр тяжести. В данном примере возникшая сила инерции складываясь с горизонтальной составляющей силы веса, дает результирующую силу, которая выходит за пределы опорной площади передней оси автомобиля. Известны случаи опрокидывания автомобиля назад, когда при движении задним ходом автомобиль съезжает в овраг, реку и т. п.

Рис. Продольное опрокидывание автомобиля на спуске во время торможения

При движении автомобиля по дороге, имеющей поперечный уклон, возникает боковая сила, равная поперечной составляющей от веса автомобиля. Эта сила может вызвать опрокидывание автомобиля или его скольжение вбок. Устойчивость автомобиля к опрокидыванию в этом случае зависит от колеи автомобиля высоты расположения центра тяжести и угла поперечного наклона дороги.

Рис. Схема сил, действующих на автомобиль при движении на дороге, имеющей поперечный уклон

Чем выше расположен груз, тем больше высота расположения центра тяжести, следовательно, тем вероятнее опрокидывание грузового автомобиля. Чем шире колея автомобиля, тем более устойчив автомобиль как при движении на повороте, так и при движении по дороге, имеющей поперечный уклон.

Опрокидывание автомобиля в поперечной плоскости, т.е. вбок, может произойти под действием центробежной силы на повороте, при резком повороте рулевого колеса на большой скорости, сильном боковом наклоне и вследствие неправильного закрепления груза в кузове.

Неправильная укладка груза в кузове может значительно изменить положение центра тяжести, сместив его как вбок, так и вверх. Характерным примером может служить цистерна, не заполненная целиком жидким грузом. Под влиянием центробежной силы жидкий груз смещается к одной стороне цистерны, центр тяжести смещается вверх и в сторону, а сила тяжести, удерживающая автомобиль от опрокидывания, действует уже не по оси автомобиля а смещается в сторону перемещения центра тяжести.

Рис. Смещение центра тяжести жидкого груза под действием центробежной силы

Причины опрокидывания автомобиля

Чтобы избежать опрокидывания, нужно на опасных участках дороги снизить скорость, плавно повернуть рулевое колесо, плавно тормозить, равномерно разместить и хорошо закрепить груз в кузове автомобиля.

Источник

ВЛИЯНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ НА ПОПЕРЕЧНУЮ УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Потеря поперечной устойчивости наблюдается чаще всего во время торможения, так как при этом в контактах шин с дорогой дей­ствуют большие тормозные силы, вследствие чего колеса не могут без скольжения воспринимать даже небольшие попереч­ные силы. При блокировке колес их движение становится не­устойчивым.

Причиной нарушения устойчивости автомобиля при торможе­нии может быть неравномерное распределение тормозной силы между колесами, вызванное замасливанием фрикционных накладок или неправильной регулировкой тормозов. Неравномерность рас­пределения тормозных сил у передних колес, как правило, опас-

Рпс. 87. Устойчивость автомобиля при торможении:

а — заторможено заднее правое колесо; б — неис­правен один из передних тормозов

Рис. 88. Устойчивость авто­мобиля при неправильной укладке груза:

а — блокированы передние ко­леса; б — блокированы задние колеса

нее, чем у задних. Если у автомобиля заторможено лишь одно заднее колесо, например, правое (на рис. 87, а оно условно заштри­ховано), а другое (левое) катится свободно, то автомобиль отклоня­тся вправо от прямолинейного движения. Расстояние s_n от центра тяжести до заторможенного колеса при этом уменьшается, сле-.овательно, уменьшается также и поворачивающий момент, созда­ваемый силой инерции Р_и.

При неисправности одного из передних тормозов (рис. 87, б) плечо «ц во время торможения увеличивается, что способствует дальнейшему отклонению автомобиля в сторону. Поэтому неис­правность передних тормозов опаснее, чем задних. J Такое же явление происходит в результате качения затормо­женных колес одной стороны автомобиля по скользкому участку дороги, а другой стороны — по покрытию с большим значением коэффициента ср.

Поперечная устойчивость при торможении может быть также нарушена из-за неправильной укладки груза в кузове. Если центр тяжести груза не совпадает с продольной осью автомобиля, то сила инерции Р_ш, возникающая при торможении, создает поворачи­вающий момент на плече s_n (рис. 88, а). Если при этом блокиро­ваны передние колеса (на рис. 88, а они условно заштрихованы), то сила сцепления их с дорогой меньше, чем у задних колес, и поэтому во время торможения автомобиль под действием момента P_us_n поворачивается относительно средней точки задней оси. Плечо s_n в этом случае быстро уменьшается до нуля, и поворот автомобиля прекращается. Если же у автомобиля блокированы задние колеса (рис. 88, б), то автомобиль поворачивается отно­сительно средней точки передней оси, причем плечо s_n непрерывно возрастает, что увеличивает опасность заноса.

Торможение автомобиля с неотъединенным от трансмиссии двигателем повышает поперечную устойчивость автомобиля, так как тормозную силу, вызванную трением в двигателе и трансмиссии, дифференциал распределяет поровну между задними колесами. Это уменьшает неравномерность распределения тормозных сил, возникающую из-за различных тормозных моментов или коэффи­циентов сцепления, и снижает склонность автомобиля к заносу.

4. Факторы, влияющие на устойчивость автомобиля

Источник

Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную устойчивость; продольная устойчивость

Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную устойчивость; продольная устойчивость

Цель: изучить влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную и продольную устойчивость автомобиля.

Продолжительность лекции 2 часа.

Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную устойчивость

При определении показателей устойчивости было принято, что автомобиль твердое тело. В действительности же он представляет собой систему масс, соединенных шарнирами или упругими элементами. Можно выделить две основные группы масс: подрессоренные (кузов) и неподрессоренные (колеса, мосты).

Центр тяжести С (рис. 4, а) подрессоренных масс расположен на расстоянии /1к от оси переднего колеса и на высоте hK от поверхности дороги. Точка С расположена выше центра тяжести Сх автомобиля (hK > /*ц).

На колеса внутренней стороны автомобиля действуют реакции дороги Rza и R^, а на колеса внешней стороны — реакции Rm и RyH. Под действием силы Рну кузов автомобиля поворачивается относительно оси крена на угол \j/Kp, который обычно не превышает 8. 10°, поэтому можно считать hK * const. При малых углах поперечное смещение центра тяжести

Моменты сил Рку и GK уравновешивают момент упругих сил:

где Суа — угловая жесткость подвески автомобиля, равная отношению момента, вызывающего крен, к углу крена \j/Kp, Н ■ м/рад.

Из выражений (9) и (10) угол крена, рад,

Укр — РкуЬкр(Суа — GKhKp).

Для уменьшения крена устанавливают стабилизатор поперечной устойчивости, повышая тем самым угловую жесткость подвески.

При крене кузова увеличивается вероятность опрокидывания автомобиля. Если при определении скорости vQ и угла (учесть также и угол крена кузова, то их значения окажутся на 10. 15 % меньше, чем при расчете по формулам (26.5) и (26.7).

Автомобиль может потерять устойчивость при торможении в результате неравномерного распределения тормозных сил между колесами. Если заторможено лишь одно заднее колесо, например, правое (на рис. 5, б заштриховано), а другое (левое) катится свободно, то автомобиль. отклоняется вправо от прямоли­нейного движения. Расстояние £ц при этом уменьшается, следо­вательно, понижается также поворачивающий момент, создаваемый силой Ри.

При неисправности одного из передних тормозные механизмов (рис. 5, в) плечо момента Sa во время торможения возрастает, что способствует дальнейшему отклонению автомобиля в сторону. Поэтому неисправность передних тормозных механизмов опаснее, чем задних.

У современных автомобилей с низко расположенным центром тяжести опрокидывание в продольной плоскости маловероятно и практически исключено. Возможно лишь буксование ведущих колес, вызывающее сползание автомобиля, например, во время динамического преодоления автопоездом крутого подъема большой длины.

Определим максимальный угол подъема, который при равномерном движении может преодолеть автопоезд без буксования ведущих колес тягача. Примем, что силы сопротивления качению и воздуха отсутствуют (рис. 6). Из условий равновесия тягача имеем:

Rz2 = [№ + СпрЛпр) Sin ад + G cos ссд/j ]/L; (26.11) Rx2 =(G + Gnp)smaa, (26.12)

где (?пр — вес прицепа; Ипр — высота расположения буксирного крюка.

Максимальное значение касательной реакции ограничено коэффициентом сцепления шин с дорогой: Rx2

Источник

Методическая разработка «Влияние различных факторов на устойчивость автомобиля»

«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

по МДК 01.01 Устройство автомобилей

«Влияние различных факторов на устойчивость автомобиля»

1. Изучить тему Влияние различных факторов на устойчивость автомобиля

Место: кабинет Автомобильные эксплуатационные материалы

Плакаты, презентации, лабораторное оборудование.

Распределение времени занятия:

Вступительная часть 5 мин;

Проверка подготовки обучающихся к занятию 5 мин;

Учебные вопросы занятия 25 мин;

Домашнее задание 5 мин;

– принять рапорт дежурного по группе;

– проверить наличие студентов и их готовность к занятию;

– ответить на вопросы, которые возникли при подготовке к занятию на самостоятельной работе;

– провести опрос по ранее изученному материалу:

– Опрос рекомендуется провести устно, задавая вопросы и вызывая одного-двух студентов для ответа,

Влияние различных факторов на устойчивость

В условиях эксплуатации чаще происходит нарушение попе­ речной устойчивости автомобиля (занос, опрокидывание), кото­ рое более опасно, чем нарушение продольной устойчивости.

На поперечную устойчивость автомобиля влияют различные конструктивные и эксплуатационные факторы. К ним относятся крен кузова автомобиля, износ шин, неисправность тормозных механизмов, центр тяжести автомобиля и колея колес, располо­ жение груза в кузове, дорожное покрытие, повороты и виражи дороги, способ торможения автомобиля и др.

Рассмотрим влияние различных факторов на поперечную ус­ тойчивость автомобиля.

Поперечный крен кузова. При определении показателей попе­ речной устойчивости автомобиля не учитывались эластичность шин и упругость подвески, а автомобиль рассматривался как единое твердое тело.

В действительности автомобиль представляет собой систему масс, соединенных между собой подвеской, к которым относятся подрессоренные (кузов) и неподрессоренные (мосты, колеса) массы.

При разгоне, торможении и повороте автомобиля, а также езде по неровностям дороги вследствие действия боковой силы Р_у (рис. 11.14, а) шины 1 и упругие устройства 2 подвески (рессоры, пружины и др.) с одной стороны автомобиля разгружаются, а с другой — нагружаются. В результате кузов автомобиля наклоняет­ ся в поперечном направлении. Угол ψ_кр крена кузова увеличивает­ ся с возрастанием боковой силы Р_у. Он может быть уменьшен при увеличении угловой жесткости подвески, что достигается уста­новкой в подвеске стабилизатора 3 (рис. 11.14, б) поперечной ус­ тойчивости, который препятствует крену кузова и уменьшает его поперечные угловые колебания.

Обычно при эксплуатации угол поперечного крена кузова не превышает 10°, однако этого достаточно для того, чтобы возросла возможность опрокидывания автомобиля. Поэтому значения кри­ тической скорости и критического угла поперечного уклона до­роги (косогора) в действительности будут на 10. 15% меньше рассчитанных по формулам.

Износ шин. В процессе эксплуатации по мере износа протекто­ ра шин ухудшается сцепление колес с дорогой и возрастает веро-

Рис. 11.14. Крен кузова (а) и стабилизатор (б) поперечной устойчиво­ сти кузова:

1 — шина; 2 — упругое устройство подвески; 3 — стабилизатор

ятность заноса автомобиля. Так, например, значение коэффици­ента сцепления колес с дорогой, протектор шин которых изно­ шен до полного исчезновения рисунка («лысые шины»), почти в 2 раза меньше, чем у новых шин. Поэтому эксплуатация автомо­ биля с «лысыми шинами» недопустима.

Неисправности тормозных механизмов. Нарушение поперечной устойчивости автомобиля происходит чаще всего при торможе­нии, когда в местах контакта шин с дорогой действуют большие тормозные силы. В этом случае тормозящее колесо неустойчиво при действии боковой силы, и достаточно ее небольшой величи­ ны, чтобы начался занос автомобиля.

Причиной нарушения поперечной устойчивости при торможе­нии может быть неравномерное распределение тормозных сил по колесам автомобиля из-за замасливания или неправильной регу­ лировки тормозных механизмов. При этом неравномерность рас­пределения тормозных сил у передних колес опаснее, чем у зад­ них. Так, например, при одном заторможенном заднем правом колесе (рис. 11.15, а) автомобиль отклоняется вправо от направле­ ния прямолинейного движения. При этом расстояние S _ц от центра тяжести автомобиля до центра заторможенного колеса сокраща­ ется. Уменьшается также и поворачивающий момент Р’_и, создава­ емый силой инерции. При заторможенном только переднем пра­ вом колесе (рис. 11.15, б) расстояние S _ц во время торможения уве­ личивается. Это приводит к возрастанию поворачивающего мо-

Рис. 11.15. Устойчивость автомобиля при торможении:

а — заторможено заднее правое колесо; б — заторможено переднее правое

мента и дальнейшему отклонению автомобиля в сторону от на­ правления прямолинейного движения. Поэтому неисправность пе­ редних тормозных механизмов опаснее, чем задних.

Блокировка колес при торможении. На устойчивость автомоби­ ля существенное влияние оказывает блокировка колес (доведение до юза) при торможении.

Одновременная блокировка всех колес автомобиля может про­ изойти только на дорогах с оптимальными значениями коэффи­ циента сцепления, составляющими 0,40. 0,45. На дорогах, харак­ теризуемых другими значениями коэффициента сцепления, про­ исходит блокировка передних или задних колес.

При торможении на дорогах с меньшим коэффициентом сцеп­ ления у автомобиля первыми блокируются задние колеса, что может привести к потере устойчивости автомобиля.

При торможении на дорогах с более высоким коэффициентом сцепления у автомобиля первыми доводятся до юза передние ко­ леса. Следствием этого может быть потеря управляемости автомо­ биля.

Центр тяжести автомобиля и колея колес. Высота расположения центра тяжести автомобиля и ширина колеи передних и задних колес оказывают влияние на поперечную устойчивость автомобиля. Так, например, при высоком расположении центра тяжести может произойти опрокидывание автомобиля при действии боковой силы. Это наиболее вероятно при движении автомобиля на поворотах малого радиуса при отсутствии виражей вследствие уменьшения критической скорости автомобиля по опрокидыванию.

Легковые автомобили, движущиеся на поворотах с большой скоростью, обладают высокой устойчивостью, так как имеют низ­ кое расположение центра тяжести и широкую колею передних и задних колес.

Дорога, повороты и виражи. Состояние покрытия дороги, ра­ диусы поворотов и виражи оказывают существенное влияние на поперечную устойчивость автомобиля.

При ухудшении состояния дорожного покрытия (дождь, снег, обледенение) значительно уменьшается сцепление колес с доро­ гой, что может привести к заносу автомобиля.

Наименьшие радиусы поворотов дорог составляют 30 м. При д вижении на дорогах с малыми радиусами поворотов создаются у словия для нарушения поперечной устойчивости автомобиля в связи со снижением его критической скорости по заносу. Поэтому для повышения устойчивости автомобиля на поворотах с неболь­шими радиусами создают виражи — поперечные уклоны дороги, н аправленные к центру поворота. Виражи повышают не только ус­тойчивость автомобиля, но и безопасность движения на поворотах.

Расположение груза в кузове автомобиля. Устойчивость авто­ мобиля при торможении может быть нарушена вследствие непра-

Рис. 11.16. Устойчивость автомобиля при неправильном расположении

а — блокированы передние колеса; б — блокированы задние колеса; А, Б —

центры осей задних и передних колес

вильного размещения груза в кузове. Так, например, при несов­ падении центра тяжести груза с продольной осью автомобиля сила инерции Р’_и (рис. 11.16, а), возникающая при торможении, создает поворачивающий момент, характеризуемый плечом S _ц . Если при этом блокированы передние колеса автомобиля, то их сцепление с дорогой меньше, чем у задних колес. В результате под действием момента Р’ _и S _ц автомобиль поворачивается относительно точки А оси задних колес. Расстояние S _ц в этом случае быстро уменьшает­ ся до нуля и поворот автомобиля прекращается.

При блокировке задних колес (рис. 11.16, б) автомобиль пово­ рачивается относительно точки Б оси передних колес. При этом расстояние S _ц увеличивается, что может привести к заносу авто­ мобиля.

Способ торможения. Устойчивость автомобиля существенно за­ висит от способа торможения. Так, торможение автомобиля дви­ гателем, который не отсоединяется от трансмиссии и работает на компрессорном режиме (без подачи горючей смеси в цилиндры) или режиме холостого хода, обеспечивает устойчивость автомо­биля против заноса вследствие равномерного распределения тор­ мозных сил по колесам. При комбинированном торможении авто­ мобиля (совместно тормозными механизмами колес и двигате­ лем) повышается также его поперечная устойчивость, поскольку дифференциал трансмиссии обеспечивает более равномерное рас­пределение тормозных сил по колесам. В результате уменьшается вероятность заноса автомобиля.

Комбинированный способ торможения автомобиля необходи­ мо применять на дорогах с малым коэффициентом сцепления (скользких, обледенелых и т. п.), так как в этом случае существенно повышается не только устойчивость автомобиля, но и безопас­ность его движения.

1. Что является признаком нарушения устойчивости автомобиля?

2. Потеря какого вида устойчивости автомобиля при эксплуатации
наиболее вероятна и опасна?

3. Какими показателями оценивается поперечная устойчивость авто­ мобиля?

4. Что характеризуют критические скорости автомобиля по заносу и
опрокидыванию?

5. Что характеризуют критические углы косогора по боковому сколь­ жению и опрокидыванию?

6. Что определяет коэффициент поперечной устойчивости автомоби­ ля?

7. Что такое вираж и для чего его создают на поворотах дорог?

8. Занос каких колес (передних управляемых или задних ведущих)
наиболее вероятен и опасен? Объясните почему.

9. Что может произойти с автомобилем при нарушении продольной
устойчивости и каким показателем она оценивается?

— подвести итоги занятия;

— напомнить тему, цели и учебные вопросы;

— ответить на вопросы;

— отметить активность и дисциплину на занятии;

— дать задание на самоподготовку.

Список используемой литературы

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник