Разработка конструкции и технология изготовления дублирующего устройства управления учебным автомобилем (стр. 5 из 14)

Часто занос возникает во время экстренного торможения, когда сцепление шин с дорогой уже использовано для создания тормозных сил. В этом случае следует немедленно прекратить или ослабить торможение и тем самым повысить поперечную устойчивость автомобиля.

Под действием поперечной силы автомобиль может не только скользить по дороге, но и опрокинуться на бок или на крышу. Возможность опрокидывания зависит от положения центра тяжести автомобиля. Чем выше от поверхности дороги находится центр тяжести, тем вероятнее опрокидывание. Особенно часто опрокидываются автобусы, а также грузовые автомобили, занятые на перевозке легковесных, объемных грузов (сено, солома, ящики с табачными или макаронными изделиями, контейнеры) и жидкостей. Под действием поперечной силы рессоры с одной стороны автомобиля сжимаются и кузов его наклоняется, увеличивая опасность опрокидывания.

Максимальная скорость, с которой можно преодолевать поворот без опрокидывания,

V_опр=8η√(RB/h_c) (2)

Где η коэффициент, учитывающий поперечный наклон (крен) кузова на подвecкe; η=0,9 для легковых автомобилей и η=0,8 для грузовых и автобусов; В — колея автомобиля, м; h_ц- высота центра тяжести, м.

Если по формулам (1) и (2) подсчитать скорости v_ск и v_опр , то почти всегда окажется, что v_ск меньше v_опр. Следовательно, при одной и той же скорости поперечное скольжение шин и занос более вероятны, чем опрокидывание. Однако это не совсем верно, так как, определяя скорость v_ск мы считали, что центробежной силе противодействуют только силы сцепления, удерживающие автомобиль. Но, возможно что поперечному скольжению автомобиля помешает какое либо препятствие (неровность дороги, бордюрный камень тротуара и т. д.). В этом случае автомобиль может опрокинуться и без скольжения шин..

Особенно опасным является сочетание криволинейного участка дороги с поперечным уклоном. На рисунке 3 показаны два автомобиля, движущихся по криволинейному участку: автомобиль 1- по внешнему краю дороги ,а автомобиль 2 - по внутреннему. Разложим силу веса G и центробежную силу Р_ц у каждого автомобиля на два направления: перпендикулярное к дорожному полотну (силы Р₂ и Р_ц2) и параллельное ему (силы P₁ и Р_ц1,). У автомобиля 2 силы Р₂ и Р_ц2, складываются, увеличивая силу сцепления шин с дорогой. Силы же P₁ и Р_ц1 действуют в противоположных направлениях и частично уравновешивают одна другую. У автомобиля 1, напротив, сила Р_ц2, действуя в направлении, противоположном силе Р₂, уменьшает силу сцепления шин с дорогой, а силы Р₁, и Р_ц1, складываются, увеличивая возможность нарушения устойчивости автомобиля. Таким образом, на дорогах с двускатной проезжей частью, всегда более опасен левый поворот автомобиля.

Для создания необходимой безопасности движения на дорогах с малым радиусом поворота устраивают односкатный поперечный профиль - вираж. На вираже проезжая часть и обочины имеют поперечный уклон к центру кривой. При наличии виража независимо от направления движения автомобиля составляющие сил Р_ц и G направлены так же, как у автомобиля 2, и обеспечивают сохранение поперечной устойчивости. Поперечный уклон виража увеличивают при уменьшении радиуса кривой.

2.4. УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ

Под управляемостью понимают свойство автомобиля изменять направление движения при воздействии водителя на рулевое управление. Управляемость зависит от многих причин, что не дает возможности оценить ее каким-то одним показателем.

Хорошая управляемость автомобиля обеспечивается, если его конструкция удовлетворяет следующим требованиям:

-рулевой привод обеспечивает такое соотношение углов поворота управляемых колес, при котором они катятся без бокового скольжения;

-у управляемых колес исключаются произвольные колебания и обеспечивается хорошая стабилизация;

-углы увода переднего и заднего мостов находятся в определенном соотношении;

-водитель имеет возможность определить силы, действующие на управляемые колеса.

Рассмотрим, как удовлетворяются эти требования у современного автомобиля.

Качение управляемых колес без бокового скольжения шин по дороге при криволинейном движении обеспечивается поворотом правого и левого колес на различные углы. Так, при повороте вправо правое колесо должно быть довернуто на больший угол по сравнению с левым. При левом повороте, наоборот, больше должен быть угол поворота левого колеса. Разница между углами поворота колес тем больше, чем меньше радиус кривой, по которой движется автомобиль.

Нужное соотношение углов поворота обеспечивается работой рулевой трапеции. Если форма трапеции нарушена (изогнута поперечная тяга или поворотный рычаг), то изменится и соотношение углов поворота: колеса начнут проскальзывать по дороге, затрудняя управление автомобилем. Кроме того, резко ускорится изнашивание шин. У легковых автомобилей форма рулевой трапеции может быть нарушена вследствие неправильной регулировки схождения. Регулировать схождение у автомобилей с трапецией, имеющей две боковых тяги, нужно так, чтобы обе тяги имели одинаковую длину. На практике часто схождение регулируют, поворачивая только одну тягу (обычно левую). Это недопустимо, так как при этом трапеция становится несимметричной и правильное соотношение углов поворота колес утрачивается.

Управляемые колеса под воздействием толчков от неровностей дороги постоянно отклоняются от нейтрального положения. Свойство управляемых колес сохранять нейтральное положение и автоматически в него возвращаться называется стабилизацией. Автомобиль с хорошей стабилизацией может двигаться прямолинейно, даже если водитель не держит в руках рулевое колесо. При выходе такого автомобиля из поворота управляемые колеса без участия водителя автоматически возвращаются в нейтральное положение. Стабилизация колес обеспечивается благодаря наклону шкворней (или шкворневых пальцев) поворотных цапф в поперечном и продольном направлениях. При поперечном наклоне шкворня на угол β(рис. 4 а) уменьшается расстояние а между средней плоскостью колеса и осью шкворня (плечо поворота). Уменьшение плеча поворота облегчает управление автомобилем. Кроме того, при повороте колеса вокруг шкворня с поперечным наклоном колесо стремится опуститься ниже поверхности дороги, как показано штриховыми линиями, а так как это невозможно то поднимается передняя часть автомобиля. При выходе автомобиля из поворота передняя часть автомобиля опускается, облегчая возвращение передних колес в исходное положение. При продольном наклоне шкворня на угол γ (рис. 4.б) его ось пересекается с дорогой впереди центра контакта шины на расстоянии b (плечо стабилизации). При повороте автомобиля под влиянием центробежной силы Р_ц в зонах контакта шины с дорогой возникают поперечные реакции R_у. Действуя на плече b, эти реакции создают моменты,

Рис 4. Способы, обеспечивающие стабилизацию колес:
а – поперечный наклон шкворня; в – прдольный наклон шкворня.

возвращающие передние колеса в исходное положение при выходе автомобиля из поворота.

При неправильной установке шкворней ухудшается стабилизация и могут возникнуть их колебания. Колебания колес, затрудняющие управление автомобилем, появляются также из-за неуравновешенности дисбаланса) колес. При вращении неуравновешенного колеса действуют центробежные силы, периодически стремящиеся повернуть колесо в стороны и оторвать его от дороги. При большом дисбалансе Колебания колес так велики, что водитель вынужден уменьшить скорость. Поворачиваемостью автомобиляназывают его свойство изменять направления движения без поворота управляемых колес. Различают шинную и креновую поворачиваемость. Шинная поворачиваемость связана с ялением увода колес.

Вследствие увода автомобиль отклоняется от траектории, которая задана ему водителем при повороте управляемых колес. Если у автомобиля yгoл увода передней оси больше чем задней, то он движется по кривой большего радиуса(более пологой). Такой автомобиль имеет недостаточную поворачиваемость. Он хорошо сохраняет прямолинейное направление движения, т.е обладает хорошей курсовой устойчивостью. Однако водителю для изменения направления движения автомобиля требyeтcя затратить большее усилие. Если угол увода зaдней оcи больше, чем у передней, то автомобиль при том же угле поворота управляемых колес движется по кривой меньшего радиуса. Обладает излишней поворачиваемостью легче изменяет направление движения и, как правило, имеет худшую курсовую устойчивость. Шинная поворачиваемость изменяется при изменении нагрузки. В большинстве случаев автомомобили в порожнем состоянии имеют недостаточную шинную поворачиваемость, а в нагруженном излишнюю.

Креновая поворачиваемость связана с конструкцией подвески. Под действием поперечной силы кузов поворачивается в поперечной плоскости и пермещает элементы подвески. Те, в свою очередь, поворачивают в горизонтальной плоскости оси автомобиля так, что начинает двигаться по криволинейной траектории, хотя упрaвляeмыe колеса его будут находиться в нейтральном положeнии. По аналогии с шинной поворачиваемостыо креновая поворачиваемость может быть недостаточной или излишней в зависимости от того, угол поворота какой оси результате крена окажется большим.