ПОПЕРЕЧНА СТІЙКІСТЬ АВТОМОБІЛЯ НА ГОРИЗОНТАЛЬНІЙ ДОРОЗІ

Якщо на автомобіль діють поперечні сили, то можливі два види втрати стійкості - бічне ковзання однієї або обох осей і перекидання автомобіля в поперечній площині.

При русі автомобіля по горизонтальній площині і відсутності бокового вітру втрата автомобілем стійкості можлива в результаті дії поперечної сили інерції Р. При прямолінійному русі автомобіля по косогору втрата стійкості можлива в результаті дії складової сили ваги, а при повороті на косогорі - в результаті спільної дії поперечної сили інерції і складовою сили тяжіння.

КРИТИЧНІ ШВИДКОСТІ АВТОМОБІЛЯ ПО БІЧНОМУ КОВЗАННЮ

Розглянемо круговий рух автомобіля по горизонтальній площині з постійною швидкістю v a (див. Рис. 45). В цьому випадку поперечної силою інерції буде складова відцентрової сили, перпендикулярна поздовжньої осі автомобіля. Цю силу можна отримати з рівняння (155), вважаючи в цьому рівнянні 9 = 8, = 6 2 = 0; j a = 0, тоді

Доцентровою силою, що забезпечує рух автомобіля але дузі кола з радіусом R, заданої відповідним поворотом керованих коліс, є сума проекцій бічних реакцій всіх коліс на вісь, перпендикулярну його поздовжньої осі.

Якщо на автомобіль не діють ніякі інші сили, перпендикулярні його поздовжньої осі, то повинно виконуватися рівність (156).

Величини бічних сил У, і К, обмежуються зчепленням коліс з дорогою (рис. 47).

Будемо спочатку для спрощення вважати, що дотична сила, що діє на кожне з коліс автомобіля, дорівнює нулю, тоді

де (р н і ср ^ - коефіцієнти зчеплення в поперечному напрямку відповідно коліс передньої і задньої осей.

Якщо вважати ці коеффіценги однаковими для кожної осі, го гранична по зчепленню ЦЕНТРОС тремітельная сила дорівнює

Для того щоб не було бокового ковзання автомобіля, необхідно виконання нерівності:

У більшості випадків без великої помилки можна вважати cos 0 = 1. Тоді, приймаючи до уваги, що на горизонтальній площадці Л_, + /? _, = G a і підставляючи в нерівність (169) замість Р . її значення з рівності (168), отримаємо умови відсутності бокового ковзання автомобіля в наступному вигляді:

З формули (170) для дороги з відомим значенням ф у можна знайти або граничну швидкість, яку зможе розвивати автомобіль при русі по дузі кола з заданим радіусом без бокового ковзання, або радіус заокруглення дороги, який без бокового ковзання може пройти автомобіль із заданою швидкістю руху .

Будемо називати таку швидкість v a критичної швидкістю автомобіля але бічному ковзанню, а такий радіус повороту R - критичним радіусом повороту автомобіля по бічному ковзанню.

Тоді з формули (170)

Часто буває важливо з'ясувати, чи одночасно (при досягненні однієї і тієї ж швидкості руху) починається бічне ковзання передньої і задньої осей.

Умовами, що визначають відсутність бічного ковзання коліс передньої і задньої осей, будуть:

Якщо вважати cos 0 = 1; /? _, = G ,, /? _, = (Т. Е. Знехтувати динамічним перерозподілом нормальних реакцій між осями автомобіля) і (p vl = (p v2 , то, користуючись нерівностями (173) , можна знайти:

де v ai

і va2

Таким чином, при прийнятих вище припущеннях бічне ковзання коліс обох осей починається одночасно (при одній і тій же швидкості руху автомобіля).

Однак з практики відомо, що в одних випадках може мати місце бічне ковзання передньої осі без бокового ковзання задньої, а в інших випадках навпаки. Отже, прийняті вище припущення не завжди справедливі при вирішенні питання про визначення критичної швидкості по бічному ковзанню для кожної з осей автомобіля.

Перш за все далеко не завжди справедливо допущення про рівність коефіцієнтів зчеплення коліс передньої і задньої осей. Однією з причин нерівності цих коефіцієнтів є наявність дотичних реакцій, що діють на колеса. Для ведених коліс цими силами є сили опору коченню, для ведучих коліс - тягова сила, а при гальмуванні - гальмівні сили.

Як було показано раніше, при наявності дотичної сили максимальне по зчепленню значення бічної сили визначається формулою:

ft

Позначимо - = ф т і будемо називати це відношення в за- R z

залежності від напрямку реакції R x коефіцієнтом тяги або питомої гальмівної силою, тоді

Оскільки R _j = А /, G ,, a R_ 2 = М 2 G 2 , то критичні швидкості за умовами початку ковзання коліс передньої і задньої осей, згідно неравенствам (173), можуть бути знайдені за формулами:

де Л /, і М 2 -коефіцієнти динамічного зміни нормальних реакцій; <р. і (р 2 - поперечні коефіцієнти зчеплення відповідно коліс передньої і задньої осей.

Коефіцієнти зчеплення можуть бути знайдені для коліс кожної з осей за формулою (174), якщо відомі сумарні коефіцієнти зчеплення (pj і (р 7 і коефіцієнти тяги або питомі гальмівні сили для кожної з осей. Для ведених коліс (pj = /

При повороті на горизонтальній дорозі в більшості випадків коефіцієнти т ] і т 2 мало відрізняються від одиниці, і основний вплив на величину критичних швидкостей по бічному ковзанню передньої і задньої осей надають значення ср в1

і V

Якщо ср,> ср 7 , то на тяговому режимі менше значення поперечного коефіцієнта зчеплення завжди буде у ведучої осі, і, отже, у автомобілів із заднім провідною віссю критична швидкість по бічному ковзанню у задній осі буде меншою, ніж у передній, а у передньопривідних автомобілів навпаки.

При гальмуванні автомобіля значення критичних швидкостей по бічному ковзанню коліс передньої і задньої осей і їх співвідношення залежать від характеру розподілу гальмівних сил між осями. У розділі 3 було показано, що якщо гальмівні сили розподіляються пропорційно розподілу нормальних реакцій, то бічне ковзання коліс обох осей починається одночасно, якщо надмірно великий гальмівний момент підводиться до гальмових механізмів задніх коліс, то критична швидкість по бічному ковзанню задньої осі менше, ніж передній, і навпаки. Характер руху автомобіля при бічному ковзанні задньої осі істотно відрізняється від його руху при бічному ковзанні передньої осі.

Розглянемо спочатку рух автомобіля, у якого з якихось причин критична швидкість по бічному ковзанню колії задньої осі менше, ніж передній (v a) > v a2 (() ). Для спрощення будемо розглядати автомобіль з жорсткими колесами.

Якщо швидкість автомобіля v a | <V a2 , го вектор швидкості v a точки А (рис. 47, а) спрямований по поздовжній осі, а вектор г Б швидкості точки Б спрямований під кутом 0 до поздовжньої осі. Центр повороту, як уже було показано, лежить на продовженні осей задніх коліс в точці 0. Якщо швидкість автомобіля перевищить, але залишиться меншою, ніж v a) , то колеса задньої осі почнуть ковзати в бічному напрямку і швидкість v a точки А стане рівною геометричній сумі швидкості v, спрямованої по поздовжній осі автомобіля, і швидкості ковзання v 2 . Вектор швидкості точки Б збереже свій напрямок щодо поздовжньої осі автомобіля.

Центр повороту автомобіля при цьому переміститься в точку О ,, і відстань R від центру повороту до поздовжньої осі зменшиться. В результаті цього, як видно з формул (174), зростуть при незмінній швидкості руху і бічні сили, що діють на колеса обох осей. Зростання бічних сил викличе збільшення швидкості бічного ковзання задньої осі і в результаті цього подальше зменшення R. При деякому значенні бічної сили Р почнеться бічне ковзання і передньої осі. Однак швидкість бічного ковзання задньої осі вага час буде рости швидше, ніж у передній, в зв'язку з чим матиме місце безперервне зменшення радіуса R. Автомобіль буде переміщатися в бічному напрямку, одночасно з цим рухаючись по спіралі з безперервно зменшується радіусом.Такое рух автомобіля називають занесенням. Занесення може початися і при прямолінійній русі автомобіля, якщо під дією будь-яких зовнішніх сил виникне ковзання задньої осі.

Якщо критична швидкість по бічному ковзанню передньої осі менше, ніж задній (v al <v a2 ), то в разі, коли швидкість автомобіля більше, ніж v al, Але менше, ніж v a2 (p , почнеться ковзання передньої осі зі швидкістю v ,, і вектор швидкості v E точки Б займе положення, показане на рис. 47, б. Вектор швидкості точки А залишиться спрямованим по поздовжній осі АБ. В результаті цього центр повороту з точки О (центр повороту автомобіля при відсутності ковзання обох осей) переміститься в точку О р а відстань R від центру повороту до поздовжньої осі автомобіля збільшиться.

Схема руху автомобіля при ковзанні задньої і передньої осей

Мал. 47. Схема руху автомобіля при ковзанні задньої і передньої осей

Відповідно до формули (174), якщо v al (p <v a2 (p , то при бічному ковзанні коліс передньої осі навіть при незмінній швидкості руху автомобіля бічні сили зменшаться і зменшаться бічні сили, що діють на колеса обох осей. Зменшення бічної сили, що діє на передню вісь, викличе зниження швидкості бічного ковзання коліс до такої величини, при якій бічне ковзання передніх коліс в поєднанні з їх поворотом на кут 0 забезпечить рух але окружності з колишнім радіусом. Отже, автомобіль, у якого критична швидкість по боко вому ковзанню передніх коліс менше, ніж у задніх, не може входити в занос. Однак при досягненні критичної швидкості по бічному ковзанню v ai

так ° ї автомобіль частково втрачає керованість. Це виражається в тому, що водій при незмінній швидкості не може зменшити радіус повороту автомобіля за рахунок збільшення кута 0, а при збільшенні швидкості руху радіус повороту при незмінному 0 автоматично збільшується так, що завжди задовольняється рівність (172):

Збільшення ж радіуса повороту автомобіля поворотом керованих коліс в сторону їх нейтрального положення можливо.

Якщо при прямолінійній русі автомобіля під дією будь-якої постійної зовнішньої сили Р ь виникне ковзання коліс передньої осі, то прямолінійність руху автомобіля порушиться (рис. 47, в). При цьому в результаті повороту автомобіля виникне поперечна складова Р сили інерції, спрямована в бік, протилежний дії зовнішньої сили, і зменшує швидкість ковзання коліс передньої осі.

В результаті спільної дії сил Р і зовнішньої сили встановиться деяка постійна швидкість ковзання передніх коліс і, отже, певний постійний радіус повороту автомобіля, тим менший, чим більше різниця між зовнішньою силою, що викликає ковзання передніх коліс, і максимальної можливої по зчепленню поперечної реакцією дороги, діючої на обидва колеса передньої осі.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >