Функциональные свойства автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

• Введение
• 1. Скоростные свойства автомобиля
• 2. Тормозные свойства автомобиля
• 3. Устойчивость движения и положения автомобиля
• 4. Воздействие на органы управления автомобилем
• Заключение
• Список литературы
• Введение
• Функциональные свойства определяют способность автомобиля эффективно выполнять свою основную функцию -- перевозку людей, грузов, оборудования, т. е. характеризуют автомобиль как транспортное средство. К этой группе свойств, в частности, относятся: тягово-скоростные свойства -- способность двигаться с высокой средней скоростью, интенсивно разгоняться, преодолевать подъемы; управляемость и устойчивость -- способность автомобиля изменять (управляемость) или поддерживать постоянными (устойчивость) параметры движения (скорость, ускорение, замедление, направление движения) в соответствии с действиями водителя; топливная экономичность -- путевой расход топлива в заданных условиях эксплуатации; маневренность -- способность движения на ограниченных площадях (например, на узких улицах, во дворах, паркингах);проходимость -- возможность движения в тяжелых дорожных условиях (снег, распутица, преодоление водных преград и т. п.) и по бездорожью; плавность хода -- способность движения по неровным дорогам при допустимом уровне вибровоздействия на водителя, пассажиров и на сам автомобиль; надежность -- безотказная эксплуатация, длительный срок службы, приспособленность к проведению технического обслуживания и ремонта автомобиля. Тягово-скоростные свойства автомобиля определяют динамичность движения, т. е. возможность перевозить грузы (пассажиров) с наибольшей средней скоростью. Они зависят от тяговых, тормозных свойств автомобиля и его проходимости -- способности автомобиля преодолевать бездорожье и сложные участки дорог.
• 1. Скоростные свойства автомобиля
• Возможности автомобиля в достижении высокой скорости сообщения характеризуются скоростными свойствами. Показателем скоростных свойств является максимальная скорость. В соответствии с уравнением максимальной скорости на горизонтальном участке дороги соответствует равенство тяговой силы Р_т сумме сил сопротивления качению Р_к и сопротивления воздуха Р_в. Для определения максимальной скорости автомобиля необходимо решить уравнение силового баланса. Графический способ его решения показан на рис. 1. На графике в координатах скорость V_a -- тяговая сила Р_т нанесены четыре кривые Р_т для разных передач четырехступенчатой трансмиссии и кривая суммы сил сопротивления качению Р_к и воздуха Р_в.
• Точка пересечения кривой изменения тяговой силы Р_т на 4-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р_к + Р_в определяет максимальную скорость автомобиля V_max на горизонтальном участке.
• При движении на подъем добавляется сила сопротивления подъему Р_п, поэтому кривая Р_к + Р_в смещается вверх на величину силы сопротивления подъему Р_пг. Максимальная скорость на подъеме V_Пmах в нашем случае определяется точкой пересечения кривой изменения тяговой силы Р_т на 3-й передаче с суммарной кривой сил сопротивления Р_к + Р_в + Р_п.
• Резерв тяговой силы res P_T может быть использован на преодоление силы инерции Р_и при разгоне: rеsР_т = Р_и = Р_т - Р_к - Р_в.
• Рис. 1. График тягового баланса автомобиля
• Величина ускорения j_x, м/с², пропорциональна resP_T и обратно пропорциональна массе автомобиля М_а, умноженной на коэффициент k_j учета вращающихся масс:
• j_x = res Р_т/М_а,k_j
• Изменение скорости автомобиля при разгоне показано на рис. 2. Продолжительность разгона характеризует инерционность автомобиля, которая пропорциональна постоянной времени разгона Т_р. Величина Т_р связана с максимальной скоростью V_max. За время t = Т_р автомобиль разгоняется до скорости V_T, равной 0,63 V_max.
• Оказалось, что средняя скорость движения автомобилей в свободных условиях совпадает или близка к V_T. Это можно объяснить следующим. Разница между максимальной скоростью V_mах и текущей скоростью V_a является резервом скорости, который водитель может использовать при выполнении обгонов. Когда скорость автомобиля превышает 0,63 V_max, водитель начинает ощущать, что в случае необходимости он не может увеличить скорость с нужной интенсивностью. Поэтому резерв скорости res V_без = V_max -- V_T является наименьшим безопасным резервом, a V_T -- наибольшей безопасной скоростью в свободных условиях.
• Рис. 2. График разгона автомобиля
• Максимальная скорость V_mах, безопасная скорость V_T и постоянная времени разгона Т_р являются показателями скоростных свойств автомобиля. Безопасная скорость V_T может служить ориентиром при выборе скорости автомобиля в условиях свободного движения. Значения V_max, V_T и Т_р для разных моделей автомобилей приведены в табл. 1. Постоянная времени разгона Т_р изменяется пропорционально изменению массы автомобиля. Поэтому интенсивность разгона грузового автомобиля и автобуса без нагрузки намного выше, чем с нагрузкой.
• Таблица 1.
• Показатели скоростных свойств транспортных средств (тс) различных категорий с полной массой

Категория ТС	Модель ТС	Vmax. КМ/Ч	VT, км/ч	Тр, с	Среднее Тр для ТС одной категории
«В»	ВАЗ-1111	120	75,5	16,8	15,4
«В»	ВАЗ-21О5	145	91,5	15,4
«В»	ВАЗ-2199	156	98,0	13,1
«в»	ГАЗ-3102	152	96,0	15,9
«в»	УАЗ-31512	115	72,5	16,0
«D»	ПАЗ-32О5	80	50,5	25,2	22,4
«D»	ПиАЗ-677м	70	44,0	24,0
«D»	ЛиАЗ-5256	70	44,0	18,0
«С2»*	Учебный 1	90	56,5	33,7	32,0
«С2»*	ЗИЛ-433100	95	60,0	33,0
«С3»**	Учебный 2	85	53,5	28,8
«С3»**	КамАЗ-5315	100	63,0	32,7
«С3» + «Е»	Учебный 3	100	63,0	66,5	58,0
«С3» + «Е»	Учебный 4	85	53,5	50,0
«С3» + «Е»	КамАЗ-5410	80	50,5	50,5
«С3» + «Е»	КамАЗ-5315	90	56,5	56,4
«С3» + «Е»	МАЗ-54322	100	63,0	65,5
«С3» + «Е»	МАЗ-64226	100	63,0	58,8

• * Разрешенная максимальная масса 3,5...12 т.
• * * Разрешенная максимальная масса более 12 т.
• Выбег автомобиля происходит при переводе рычага переключения передач в нейтральное положение. Такое движение называют накатом. В этом случае сила инерции Р_и является движущей силой уравнение принимает вид:
• P_и = M_аj_x = - Р_К ± Р_п - Р_в
• Разделив левую и правую части уравнения на М_а, получим выражение для определения величины замедления при накате J_н:
• J_н = (- Р_К ± Р_п - Р_в) / M_а
• Из выражения видно, что чем больше масса автомобиля М_а, тем меньше замедление и тем больше время движения накатом до остановки. Зависимость скорости V_a от времени t при накате показана на рис. 3.
• Рис.3. График выбега (движения накатом) автомобиля
• Как можно видеть из графика, инерционность автомобиля при накате характеризуется постоянной времени наката Т_н. Постоянные времени разгона Т_р и наката Т_н связаны между собой, так как зависят от массы автомобиля М_а. Постоянная времени наката Т_н примерно в 1,5 -- 2 раза превышает постоянную времени разгона Т_р. Чем больше Т_н, тем большую часть пути можно проезжать накатом, что имеет большое значение для снижения расхода топлива.
• 2. Тормозные свойства автомобиля
• Возможность автомобиля уменьшать скорость характеризуется его тормозными свойствами. Возможность в случае необходимости быстро снизить скорость позволяет водителю поддерживать высокий скоростной режим, что повышает скорость сообщения. При этом важно помнить, что рабочая тормозная система является тем «бронепоездом, который стоит на запасном пути». Чем реже водитель применяет ее, тем выше его мастерство. Для плавного снижения скорости необходимо использовать вспомогательную тормозную систему -- двигатель (при искровом зажигании смеси) или двигатель и моторный замедлитель (при дизельном двигателе). Быстрота снижения скорости при торможении двигателем и моторным замедлителем так же, как и при движении накатом, характеризуется постоянной времени торможения. При переключении на низшие передачи по мере снижения скорости автомобиля величина Т_дв и Г_мз уменьшается в 1,5 -- 2 раза.
• Применение вспомогательного тормоза позволяет поддерживать постоянную скорость на спусках. Если создаваемая при этом тормозная сила недостаточна для движения с постоянной скоростью, необходимо использовать рабочую тормозную систему периодически, что предохраняет тормозные механизмы от перегрева. Рабочая тормозная система должна сохранять работоспособность после непрерывного комбинированного торможения на спуске длиной 6 км с уклоном 6 % и при движении со скоростью 30 км/ч. Периодическое торможение при изменении скорости от 35 до 25 км/ч позволяет снизить нагрузку на тормозные механизмы. С увеличением крутизны спуска скорость движения должна снижаться. Для спуска на длинных крутых уклонах необходимо включить передачу, на которой автомобиль может преодолеть этот подъем. При торможении двигателем и моторным замедлителем необходимо следить за тем, чтобы частота вращения коленчатого вала не превышала допустимого значения.
• Для более интенсивного снижения скорости и экстренного торможения применяется рабочая тормозная система. Чтобы определить показатели тормозных свойств автомобиля при экстерном торможении, рассмотрим тормозную диаграмму, приведенную на рис. 4. При максимально быстром перемещении педали тормоза (0,2 с) замедление автомобиля начинается с запаздыванием. По истечении этого времени начинается нарастание замедления, которое в течение времени t_H возрастает до установившегося значения j_Труст.
• Рис.4. Тормозная диаграмма автомобиля
• Поскольку тормозной путь зависит от скорости начала торможения удобно эффективность тормозов оценивать по среднему замедлению, величина которого учитывает время срабатывания тормозов.
• Показатели тормозных свойств для транспортных средств различных категорий приведены в табл. 2. Из приведенных данных видно, что среднее замедление автобусов, грузовых автомобилей и особенно автопоездов существенно ниже, чем у легковых автомобилей.
• Для надежного торможения так же, как и при выборе крейсерской скорости, необходим резерв замедления resj_тp. Необходимость в резерве замедления связана с тем, что из-за ошибок водителя полное время торможения t_тр может увеличиваться в 2 -- 4 раза. Компенсировать это можно только повышением установившегося замедления j_тр.уст. Чем ближе его величина к максимальной j_mах, тем меньше возможности водителя устранять свои ошибки. Резерв замедления, равный 0,63 j_max, является минимальным безопасным резервом.
• Таблица 2. Показатели тормозных свойств транспортных средств (тс) различных категорий

Категория ТС	Скорость торможения Vтр, км/ч	Среднее замедление, м/с2	холодные тормоза	горячие тормоза	перегретые тормоза	Среднее замедление, /5,7*
«D1»	60	7,0	5,4	4,3	4,0	0,93
«D2»	60	6,0	4,3	3,4	3,2	0,74
«С1»	70	5,5	4,2	3,4	3,2	0,74
«С2»	50	5,5	3,8	3,1	2,9	0,67
«С3»	40	5,5	3,6	2,9	2,7	0,62
«С1» + «Е»	70	4,7	4,0	3,2	3,0	0,7
«С2» + «Е»	50	5,5	3,6	2,9	2,7	0,63
«С3» + «Е»	40	5,5	3,3	2,7	2,5	0,58

• Примечание:
• «D₁» - автобусы с разрешенной максимальной массой до 5 т;
• «D₂» - автобусы с разрешенной максимальной массой более 5 т;
• «С₁» - грузовые автомобили с разрешенной максимальной массой до 3,5 т;
• «C₂» - грузовые автомобили с разрешенной максимальной массой 3,5--12 т;
• «С₃» - грузовые автомобили с разрешенной максимальной массой более 12 т;
• «С»+«Е» -- автопоезд в составе тягача категории «С» и прицепа категории «Е», разрешенная максимальная масса которого определяется массой тягача.
• * 5,7 м/с² -- среднее замедление ТС категории «В».
• В эксплуатации возможность реализации максимальной силы сцепления на всех колесах маловероятна. Поэтому при оценке замедления j_max, которое может быть реализовано водителем, необходимо ввести поправочный коэффициент, уменьшающий j_max. Этот коэффициент равен 1,1... 1,15 для легковых автомобилей и 1,3... 1,5 для грузовых автомобилей и автобусов.
• С учетом изложенного в табл. 3 приведены значения максимальных замедлений j_mах при испытаниях и реализуемых в условиях эксплуатации, а также значения установившегося замедления j_уст, соответствующего границе штатных торможений на дороге с сухим покрытием. Как можно видеть из приведенных данных, границы штатных замедлений грузовых автомобилей и автобусов существенно ниже, чем легковых автомобилей. Разницу в тормозных свойствах необходимо учитывать при выборе дистанции движения за автомобилем-лидером.
• Таблица 3. Значения максимального замедления j_max при испытаниях и реализуемого в условиях эксплуатации, величина установившегося замедления j_уст, соответствующего границе штатных торможений на дороге с сухим покрытием

Категория ТС*	Максимальное замедление jmax, м/с2	Установившееся замедление jуст на границе штатного торможения тор-
	при испытании	в эксплуатации
«D1»	7,0	5,8...6,1	2,6
«D2»	6,0	4,6...5,0	2,2
«С1»	5,5	З,9…4,4	2,0
«С2»	5,5	3,7…4,2	2,0
«С3»	5,5	3,7…4,2	2,0
«C1» + «Е»	4,7	3,1...3,6	1,7
«С2» + «Е»	5,5	3.7..4,2	2,0
«С3» + «Е»	5,5	3.7...4.2	2,0

• 3. Устойчивость движения и положения автомобиля
• Движение автомобиля происходит под влиянием сил и моментов, действующих на него. Перемещая педали скорости, тормоза, сцепления, переключая передачи, поворачивая рулевое колесо, водитель изменяет величину и направление сил и моментов, что приводит к изменению параметров движения автомобиля в желаемую сторону. Прямолинейное и равномерное движение происходит, когда тяговая сила уравновешена суммой сил сопротивления движению (сопротивления качению, сопротивления подъему и сопротивления воздуха).
• При движении по криволинейной траектории появляется дополнительная сила сопротивления качению. Поэтому для сохранения скорости автомобиля на повороте необходимо увеличить тяговую силу.
• Равновесному состоянию соответствует определенное положение органов управления: педали скорости и рулевого колеса. Если изменить их положение, равновесие нарушается в результате изменения R_т и R_у начнутся переходные процессы, которые завершатся новым равновесным состоянием при более высокой или меньшей скорости, увеличенном или уменьшенном радиусе поворота. Это будет зависеть от того, будет увеличено или уменьшено перемещение педали скорости, увеличен или уменьшен угол поворота рулевого колеса.
• Переходные процессы произойдут также, если при неизменном положении органов управления увеличится или уменьшится суммарная сила сопротивления движению P_z, поперечная сила Р_у. Причиной изменения Р_? может быть продольный уклон дороги, порыв встречного ветра. К изменению Р_у могут привести поперечный уклон дороги и колебания скорости поперечного ветра.
• Когда движение автомобиля переходит в новое равновесное состояние, движение называется устойчивым. Если в результате переходного процесса параметры движения автомобиля выходят за заранее оговоренные границы, то движение будет неустойчивым.
• Таким образом, под устойчивостью автомобиля понимается его свойство сохранять заданный режим движения при неизменном положении органов управления. Если автомобиль устойчив, водителю приходится реже вмешиваться в процесс управления. Чем менее устойчив автомобиль, тем больше внимания должен уделять водитель управлению, что держит его в постоянном напряжении, повышает вероятность совершения ошибки, вызывает более быстрое развитие утомления.
• При рассмотрении вопросов устойчивости, управляемости и возмущаемости удобно движение автомобиля разделить на продольное и поперечное. При рассмотрении устойчивости продольного движения и положения можно говорить об устойчивости относительно скорости и замедления автомобиля, его устойчивости против продольного опрокидывания. При анализе устойчивости поперечного движения и положения необходимо рассмотреть устойчивость против поперечного скольжения и опрокидывания.
• Устойчивость продольного движения автомобиля относительно скорости. Для анализа вопросов устойчивости продольного движения относительно скорости рассмотрим график тягового баланса для высшей передачи, приведенный на рис. 5. Представим, что автомобиль движется по горизонтальному участку с максимальной скоростью V_max. При этом суммарное сопротивление равно P_?1. Если автомобиль въедет на подъем, сопротивление движению увеличится до P_?1. В результате скорость автомобиля на подъеме уменьшится до V₂. После преодоления подъема сопротивление уменьшится до P_?1 и скорость увеличится до V_max.
• Иными словами, при постоянном положении педали скорости, скорость автомобиля будет уменьшаться или увеличиваться до постоянных значений с изменением сопротивления движению. Саморегулирование скорости возможно благодаря повышению тяговой силы Р_т, что при уменьшении скорости создает резерв тяговой силы. Такое положение сохраняется до тех пор, пока скорость не уменьшится до критической величины V_кp.
• Размещено на http://www.allbest.ru
• Размещено на http://www.allbest.ru
• Рис 5 Определение условий устойчивости автомобиля относительно скорости:
• а -- определение критической V_Kp и минимально устойчивой V_min скоростей; б -- график зависимости скорости V от силы суммарного сопротивления Р_? на высшей передаче; в -- определение показателей приспособляемости и эластичности двигателя
• При дальнейшем снижении скорости тяговая сила начинает уменьшаться и ее резерв становится отрицательным. Поэтому скорость будет снижаться до полной остановки автомобиля. Это означает, что продольное движение автомобиля стало неустойчивым.
• Скорость, при которой движение становится неустойчивым, называется критической скоростью V_Kp. Изменение скорости автомобиля в зависимости от величины Р_? в диапазоне от V_max до V_Kp показано на рис. 5. б.
• Минимальная скорость, с которой автомобиль может равномерно ехать на высшей передаче по горизонтальному участку дороги и при резком перемещении педали скорости «до пола» начать разгонятся, называется минимально устойчивой скоростью V_min. Чем меньше ее величина, тем удобнее управлять автомобилем и тем больше возможности применения экономичного алгоритма управления.
• Наличие большого резерва тяговой силы res P_т позволяет преодолевать подъемы на высшей передаче, что повышает среднюю скорость, снижает расход топлива. Уменьшение числа переключений делает управление автомобилем более удобным.
• Величина res Р_т зависит от характеристики крутящего момента М двигателя, показанной на рис. 5. Для оценки ее совершенства применяется такой показатель, как коэффициент приспособляемости k_пр, который показывает, во сколько раз увеличивается крутящий момент двигателя М при уменьшении частоты вращения коленчатого вала n от номинальной n_ном до оборотов, соответствующих М_тах:
• k_пр = М_mах/М_ном
• У современных двигателей грузовых автомобилей и автобусов k_э = 0,4...0,58.
• Под нагрузкой двигатель начинает устойчиво работать при частоте вращения коленчатого вала, называемой минимально устойчивой n_min. Рабочий диапазон частоты вращения коленчатого вала определяет диапазон скоростей движения на высшей передаче на горизонтальном участке дороги, что характеризует эластичность двигателя при частичном перемещении педали скорости. Это свойство двигателя характеризует коэффициент рабочего диапазона оборотов двигателя.
• Когда автомобиль теряет устойчивость относительно скорости, наличие коробки передач позволяет сохранить устойчивость продольного движения в рамках системы ВА, поскольку водитель, переходя на низшие передачи, увеличивает Р_т. Эта задача может быть также решена и путем автоматизации переключения передач. Границы устойчивости продольного движения относительно скорости системы ВА и автомобиля с автоматической трансмиссией определяются максимальным значением Р_тmах на низшей передаче, если Р _тmах? Р_сцеп.
• Это имеет место при высоком коэффициенте сцепления, на дорогах с твердым сухим и мокрым покрытием. Когда дорога покрывается снегом, в гололед сила сцепления становится меньше Р_тmах. В этом случае граница устойчивости продольного движения относительно скорости определяется величиной Р_сц.
• С учетом изложенного условия устойчивости продольного движения относительно скорости в этом случае можно записать в следующем виде:
• Р_сц?Р_т = Р_?
• Типичным случаем потери устойчивости продольного движения является остановка автомобиля на подъеме в результате буксования ведущих колес.
• Продольная устойчивость автомобиля против опрокидывания назад. Возможность потери устойчивости продольного положения в результате опрокидывания автомобиля назад при движении по дорогам равна нулю. Такой случай становится возможным при движении полноприводного автомобиля повышенной проходимости по местности. Величина Р_тmах таких автомобилей позволяет преодолевать подъем с уклоном не менее 60%, а наличие полного привода и шин с регулировкой давления обеспечивает необходимую величину сцепной силы Р_сц при движении по грунту. Когда такой автомобиль заполнен грузом с высоким расположением ЦМ, опрокидывание назад на крутых подъемах становится возможным.
• Устойчивость продольного движения автомобиля относительно замедления. Этот вид устойчивости означает, что величина замедления при зафиксированном положении педали тормоза изменяется в оговоренных заранее пределах. Существующие стандарты безопасности устанавливают требования к максимальному замедлению в процессе торможения, которому соответствует положение педали торможения «в пол». Конструкция современных тормозов исключает вероятность увеличения замедления в процессе торможения с зафиксированным частичным перемещением педали тормоза.
• Снижение эффективности тормозов в процессе торможения в результате их нагрева явление естественное. Снижение эффективности тормозов, превышающее установленный предел, означает потерю устойчивости продольного движения относительно замедления. Наиболее опасно это явление на затяжных спусках. Потеря устойчивости продольного движения в результате перегрева тормозов на спуске происходит на дорогах с высоким коэффициентом сцепления.
• При снижении силы сцепления Р_сц ее величина определяет реализуемую тормозную силу Р_тр. В этом случае возможна ситуация, когда на спуске автомобиль с заблокированными колесами будет двигаться вниз, т.е. будет отсутствовать возможность его остановить, что означает потерю устойчивости продольного движения. Условие устойчивости движения в этом случае означает, что тормозная сила Р_тр равна силе сцепления Р_сц и больше силы подъема Р_п. Сила сопротивления качению Р_к при заблокированных колесах равна нулю. Силами сопротивления воздуха Р_в и инерции Р_и можно пренебречь вследствие низкой скорости автомобиля.
• Продольная устойчивость автомобиля против опрокидывания вперед. Так же, как и при движении на подъем, автомобиль повышенной проходимости с высоко габаритным грузом при движении по местности может потерять продольную устойчивость при торможении (на крутом спуске) в результате опрокидывания вперед.
• Устойчивость поперечного движения автомобиля. При повороте автомобиля возникают два типа движения. Одно -- траектория движения автомобиля описывается перемещением его ЦМ, другое -- поворот автомобиля вокруг ЦМ, как это показано на рис. 6. Устойчивость движения автомобиля относительно траектории обеспечивает водитель. Поворот продольной оси автомобиля вокруг центра масс может быть устойчивым или неустойчивым.
• Устойчивое курсовое движение показано на рис. 6 а, неустойчивое -- на рис. 6, б. Как можно видеть из приведенных графиков, при устойчивом курсовом движении угол сноса автомобиля Р в центре масс остается постоянным -- стремится к равновесному значению, при неустойчивом движении -- непрерывно растет.
• Курсовая устойчивость автомобиля связана с его свойством, называемым поворачиваемостью. Понятие поворачиваемости возникло в связи с тем, что автомобиль на эластичных колесах ведет себя на повороте не так, как если бы он ехал на жестких колесах.
• Рис. 6. Деление условий сохранения курсовой устойчивости авто
• а - устойчивое курсовое движение; б - неустойчивое курсовое движение
• автомобиль скоростной тормозной устойчивость
• Когда углы увода передних и задних колес уравновешивают один другой и радиусы поворота автомобиля на эластичных и жестких колесах одинаковы. Такой автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью. Величина максимальной поперечной реакции R_max в этом случае определяется величинами д₁ и д₂, при которых одновременно начинается боковое скольжение передних и задних колес. Если при этом увеличить угол поворота управляемых колес 9, то угол увода передних колес д₁ возрастет и станет больше, чем д₂. Но величина поперечной реакции на передних колесах R_yl останется прежней и радиус поворота не уменьшится.
• Рис 7 Схема поворота автомобиля с боковым уводом колес
• Когда д₁ > д₂, влияние увода передних колес, препятствующих увеличению кривизны поворота, больше, чем задних. Поэтому по мере увеличения поперечной силы Р_у управляемые колеса автомобиля на эластичных шинах придется поворачивать все больше и больше, чем в случае автомобиля на жестких колесах. В этом случае автомобиль на эластичных шинах обладает недостаточной поворачиваемостью. Величина максимальной поперечной реакции R_{y max} в этом случае определяется значением угла увода передних колес при котором начинается их поперечное скольжение -- снос автомобиля. При увеличении угла поворота управляемых колес произойдет увеличение, но поперечная реакция на передних колесах Ryi не увеличится и радиус поворота не уменьшится.
• В рассмотренных случаях автомобиль сохраняет курсовую устойчивость-- угол сноса автомобиля после поворота управляемых колес стремится к постоянному значению. При увеличении поворота управляемых колес после достижения R_ymu угол сноса Р и радиус поворота остаются постоянными. Если в этой ситуации увеличить скорость автомобиля, он начнет двигаться с боковым скольжением передних колес по кривой большего радиуса, сохраняя постоянным угол. Такое поведение автомобиля делает управление удобным и безопасным.
• Не менее неприятно ведет себя автомобиль с избыточной поворачиваемостью при увеличении скорости. Угол поворота управляемых колес для движения по траектории постоянного радиуса с увеличением скорости становится все меньше и меньше в сравнении с автомобилем на жестких колесах. Когда скорость станет равной критической, автомобиль будет двигаться по кривой при нейтральном положении управляемых колес. Если при этом на автомобиль подействует самая незначительная поперечная сила, автомобиль станет двигаться по траектории уменьшающегося радиуса. Это означает, что угол Р будет возрастать и автомобиль начнет вращаться на дороге.
• Поскольку продольная реакция между колесом и дорогой увеличивает угол увода б и уменьшает максимальную поперечную реакцию R_ymax, действия водителя с педалями управления влияют на поворачиваемость и устойчивость против сноса и заноса.
• 4. Воздействие на органы управления автомобилем
• Рассмотрим движение автомобиля с постоянной скоростью. В этом режиме он обладает определенной поворачиваемостью. Рассмотрим, как изменится поворачиваемость при действиях с органами управления.
• Нажатие на педаль сцепления. При этом тяговая реакция снимается с ведущих колес автомобиля. Это означает, что при действии боковой силы угол увода задних колес уменьшится, а следовательно, уменьшится и поворачиваемость автомобиля. Курсовая устойчивость автомобиля увеличится.
• Нажатие на педаль скорости. При этом тяговая реакция на задних колесах увеличится, что приведет к увеличению утла увода задних колес и поворачиваемости автомобиля. Если для повышения интенсивности разгона перейти на более низкую передачу, то поворачиваемость возрастет еще больше. На скользкой дороге может возникнуть буксование ведущих колес. При этом поворачиваемость станет максимальной и произойдет занос. Автомобиль потеряет курсовую устойчивость.
• Освобождение педали скорости (торможение двигателем). При этом тяговая реакция меняется на тормозную. Если по абсолютной величине тормозная реакция меньше тяговой, произойдет уменьшение поворачиваемости, если больше -- увеличение. При включении пониженных передач тормозная реакция увеличится, что увеличит поворачиваемость. При торможении двигателем на скользкой дороге возможен юз ведущих колес. Это вызовет увеличение поворачиваемости до максимума и занос. Автомобиль потеряет курсовую устойчивость.
• Торможение педалью тормоза при выжатой педали сцепления. При этом на передних колесах возникает тормозная реакция R_тр1, а на задних -- R_Tp2
• Если R_Tpl / R _{тр2 mах} больше, чем R_Tp2/ R _{тр2 max}. поворачиваемость будет недостаточной. При опережающей блокировке передних колес поворачиваемость будет минимальной. Возможен снос. Автомобиль сохраняет курсовую устойчивость.
• Если R _тр2/ R _тр2mах больше, чем R-_тp1 /Я_трmах, поворачиваемость будет избыточной. При блокировке задних колес поворачиваемость станет максимальной и произойдет занос. Автомобиль потеряет курсовую устойчивость.
• Торможение педалью тормоза без нажатия на педаль сцепления. При нажатии на педаль тормоза без разъединения трансмиссии происходит ограничение отношения R_Tp2/ R _{тр2 max}. что препятствует их блокировке при сохранении возможности блокировки передних колес, т.е. обеспечивает недостаточную поворачиваемость. Возможен снос. Автомобиль сохраняет курсовую устойчивость.
• Понимание того, как действия с педалями управления влияют на поворачиваемость, необходимо для предотвращения критических ситуаций и повышения надежности управления автомобилем в случае их возникновения. Поворачиваемость грузовых автомобилей и автобусов может изменяться с недостаточной на избыточную при увеличении нагрузки. Причина заключается в том, что утлы увода увеличиваются с ростом нагрузки на колесо. Вес грузового автомобиля и автобуса с полной нагрузкой в 2 -- 3 раза превышает его вес в снаряженном состоянии, при этом нагрузка на переднюю ось увеличивается в 1,3-- 1,4 раза, на заднюю -- в 3,0 -- 3,3 раза.
• Поэтому в снаряженном состоянии автомобиль может обладать недостаточной, а при полной массе -- избыточной поворачиваемостью. Чтобы обеспечить необходимый запас курсовой устойчивости автомобиля с избыточной поворачиваемостью, критическая скорость должна быть больше максимальной скорости автомобиля.
• Устойчивость против поперечного опрокидывания. Поперечное скольжение колес автомобиля возможно. Однако возможности его выполнения для автобуса и грузового автомобиля ограниченны, потому что ширина автомобиля не может быть более 2,5 м, а высота центра масс при перевозке грузов с низким объемным весом может доходить до 2,5 м.
• В действительности при действии поперечной силы в результате крена кузова, деформаций подвески и шин центр масс смещается в сторону действия силы Р_у. При этом происходит уменьшение плеча приложения силы тяжести G_a, противодействующей опрокидыванию. Поэтому реальный коэффициент поперечной силы меньше. Опрокидывание грузовых автомобилей и автобусов начинается при величине коэффициента q_y ~ (0,6... 0,75). Меньшие значения соответствуют большим углам крена автомобиля. Минимально допустимое значение q_y = 0,35. Однако крен не должен быть очень маленьким, поскольку через его величину водитель получает информацию о резерве устойчивости против опрокидывания. Поэтому требования безопасности ограничивают как максимальную, так и минимальную величины крена в момент опрокидывания. Уменьшение плеча приложения силы тяжести происходит в случае неравномерного размещения груза. Если ЦМ груза смещен к одной стороне, то произойдет также смещение ЦМ автомобиля. В этом случае, когда центробежная сила направлена в сторону смещения ЦМ, плечо приложения силы тяжести будет меньше половины колеи на величину смещения.
• Заключение
• Тяговые свойства автомобиля характеризуются его максимальной скоростью, ускорением при трогании с места и максимальной величиной преодолеваемых подъемов. Все эти свойства зависят от мощности двигателя, передаточных отношений в трансмиссии и массы автомобиля.
• Тормозные свойства автомобиля определяются значениями максимального замедления и длины тормозного пути. Эти свойства автомобиля зависят от устройства и технического состояния тормозных систем, типа и степени изношенности протекторов шин.
• Динамические свойства автомобиля в немалой степени зависят от легкости управления -- т. е. от усилий, затрачиваемых водителем, и степени его утомляемости при управлении автомобилем, а также маневренности -- возможности автомобиля осуществлять повороты и развороты на минимальной площади.
• Топливная экономичность автомобиля оценивается по расходу топлива в литрах на 100 километров пробега, отнесенному к единице транспортной работы (т/км). В средних условиях эксплуатации расход топлива автомобилями должен укладываться в технически обоснованные нормы. Увеличение расхода горюче-смазочных материалов может быть вызвано тяжелыми условиями эксплуатации и ухудшением технического состояния подвижного состава. Для облегчения оценки технического состояния автомобилей заводами-изготовителями указывается контрольный расход топлива на ровной дороге с полной нагрузкой и при определенной скорости движения. Превышение контрольного расхода топлива при соблюдении этих условий будет свидетельствовать о неисправности или нарушении регулировок систем и механизмов автомобиля.
• Надежность определяет способность автомобиля работать долгое время (долговечность) без неисправностей и отказов, без ремонта или замены деталей и механизмов. Надежность прежде всего зависит от конструкции автомобиля, качества материалов и соблюдения технологических процессов их обработки при изготовлении автомобиля. Большое влияние на долговечность и поддержание надежности автомобиля оказывают условия его эксплуатации и соблюдение правил технического содержания автомобиля. Легкость управления определяется усилием, затрачиваемым водителем, и степенью его утомляемости при управлении автомобилем. Безопасность движения зависит от надежности и эффективности действия рулевого управления, тормозных систем, устойчивости автомобиля и безотказной работы световой сигнализации, а также от строгого выполнения правил дорожного движения и правильного выбора водителем режима движения автомобиля в конкретных дорожных условиях.
• Список литературы
• 1. Бабков В.Ф. Дорожные условия и безопасность движения: Учебник для вузов. -- М.: Транспорт, 1993. -- 271 с.
• 2. Безопасность дорожного движения / В.В. Амбарцумян, В.Н. Бабанин,
• 3. О.П. Гуджоян, А.В. Петридис / Под ред. чп.-кор. РАН проф. В.Н-Луканина. -- М.: Машиностроение, 1997. -- 288 с.
• 4. Ваганов В.И., Рыбкин А.А. Вождение автотранспортных средств: Учебник водителя. -- М.: Транспорт, 1990. -- 224 с.
• 5. Вайсман А.И. Здоровье водителей и безопасность дорожного движения: Учебник для вузов. -- М.: Транспорт, 1979. -- 1 37 с.
• 6. Вайсман А.И. Гигиена труда водителей автомобилей. -- М.: Медицина, 1988.-192 с.
• 7. Ерохов В.И. Экономичная эксплуатация автомобиля. -- М.: ДОСААФ, 1988.-129 с.
• 8. Купермэн А.И. Безопасное управление автомобилем. -- М.: Транспорт, 1989.-160 с.
• 9. Лукошявичене О.Я. Моделирование дорожно-транспортных происшествий. -- М.: Транспорт, 1 988. -- 96 с.
• Размещено на Allbest.ru